一种基于碰撞振动监测的甘蔗播种机漏播监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于碰撞振动监测的甘蔗播种机漏播监测系统，包括甘蔗漏播检测装置和数据处理终端；甘蔗漏播检测装置安装在甘蔗播种机的出种滑道侧挡板外侧，甘蔗漏播检测装置与数据处理终端采用无线数据传输；甘蔗漏播检测装置包括三轴加速度传感器、微控制单元、无线通信模块和电源；微控制单元分别与三轴加速度传感器、无线通信模块和电源连接；数据处理终端负责对甘蔗漏播检测装置不断发送的数据进行监测，掌握实时的播种质量，实现对甘蔗漏播的实时自动监测，提高检测的准确率，并且避免了甘蔗漏播检测装置阻挡甘蔗播种机向下落种。本发明专利技术可有效减少漏播现象，准确地对甘蔗漏播现象进行检测，实时掌握播种质量。实时掌握播种质量。实时掌握播种质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碰撞振动监测的甘蔗播种机漏播监测系统


[0001]本专利技术涉及农业机械的
，尤其是指一种基于碰撞振动监测的甘蔗播种机漏播监测系统。

技术介绍

[0002]目前，甘蔗播种机普遍存在漏播现象，是造成甘蔗产量较低的原因之一。甘蔗漏播需要等到甘蔗出芽后才能发现，然后才能补苗，对补苗的数量无法准确估计，对需要补苗的位置也无法预先知道，增加了补苗的成本和难度。现在大多数甘蔗播种机是人工喂入甘蔗，漏播无法避免；因此要研制一种甘蔗播种机漏播监测系统，以保证漏播能够及时发现，为日后补种提供技术支持。数据记录方便对播种情况有个直观的了解，包括播种数、漏播长度。目前国内外对甘蔗播种机漏播监测的方法主要有两个方面：计算机视觉方法和光电法。计算机视觉方法其对环境要求较高、成本昂贵、结构较为复杂，难以应用于田间实际作业的实时监测，而光电法在工作期间田间粉尘可能会对光敏器件附着，导致感光器件响应灵敏度下降，进而致使检测精度下降。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于碰撞振动监测的甘蔗播种机漏播监测系统，可有效减少漏播现象，准确地对甘蔗漏播现象进行检测，实时掌握播种质量。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种基于碰撞振动监测的甘蔗播种机漏播监测系统，包括：
[0005]甘蔗漏播检测装置，固定在甘蔗播种机的出种滑道侧挡板外侧的固定座上，用于采集落种产生的振动信号；其中，所述甘蔗漏播检测装置包括三轴加速度传感器、微控制单元、无线通信模块和电源，所述微控制单元分别与三轴加速度传感器、无线通信模块和电源连接，所述无线通信模块有两个，分别为发射模块和接收模块，所述发射模块固定在出种滑道侧挡板外侧，所述接收模块通过USB转TTL模块连接在数据处理终端上，当蔗段掉落到至预定位置时，所述接收模块能够通过无线接收发射模块发射的信号；
[0006]数据处理终端，与甘蔗漏播检测装置通过无线通信，负责对甘蔗漏播检测装置不断发送的数据进行监测，掌握实时的播种情况，通过检测到的振动信号时域波形的极大值判断甘蔗播种机是否播种，通过前后极大值之间的时间间隔判断是否漏播，并统计播种数和漏播长度，根据接收经纬度信息，通过计算甘蔗播种机行走速度来判断漏播位置。
[0007]进一步，所述甘蔗漏播检测装置所在固定座垂直地面90
°
固定在出种滑道侧挡板外侧，三轴加速度传感器安装于该固定座上，蔗段下落出种滑道会引起整个出种滑道振动，进而带动三轴加速度传感器测得三个方向的加速度，测得X轴方向加速度为甘蔗播种机前进加速度，测得Y轴方向加速度为甘蔗播种机作业过程中上下颠簸所形成的的加速度，测得Z轴方向加速度即为蔗段向下掉落撞击出种滑道形成的加速度，是否落种产生的振动加速
度不同能够使系统精确识别出蔗段是否掉落。
[0008]进一步，所述数据处理终端具体执行以下操作：
[0009]a、输出显示三轴加速度传感器测得的X、Y、Z这3个方向的振动波形，并实时储存振动波形原始数据，即振动波形的幅值和时间；
[0010]b、设置Z轴振动波形极大值的阈值，超过阈值的极大值点个数为蔗段掉落个数，即为工作时间内甘蔗播种机的播种数，其中设置Z轴振动波形极大值的阈值的作用是滤除掉甘蔗播种机本身工作振动以及播种机前进阶段由于地面环境恶劣引起的振动；
[0011]c、在Z轴超过阈值的前后两个极大值点之间的时间间隔设置时间阈值，时间间隔超过阈值的时刻即为甘蔗播种机工作过程中产生漏播的时刻；
[0012]d、对甘蔗播种机工作时产生的波形极大值之间超过设定阈值的时间间隔进行记录和储存，再根据甘蔗播种机前进速度得出地块中发生漏播的长度，即为漏播长度；
[0013]e、在甘蔗播种机工作阶段，通过GPS模块进行经纬度信息的采集，并通过计算甘蔗播种机的行走速度，进而确定具体的漏播位置；
[0014]f、实时存储甘蔗播种机工作过程中发生漏播的长度和位置，实现及时发现种植过程中的漏播现象，方便日后进行补种。
[0015]进一步，所述三轴加速度传感器与微控制单元连接，并且采用IIC方式进行数据传输。
[0016]进一步，所述电源为集储电、升压、充电管理于一体的便携式设备；所述电源的储电介质采用锂电电芯；所述电源直接接在微控制单元的引脚上。
[0017]进一步，所述三轴加速度传感器采用ADXL345加速度传感器。
[0018]进一步，所述微控制单元采用STM32F103C8T6的32位微控制芯片。
[0019]进一步，所述无线通信模块为ZigBee无线通信模块。
[0020]进一步，所述甘蔗漏播检测装置配置有护罩，罩住整个甘蔗漏播检测装置，所述护罩与出种滑道之间形成相对封闭的检测空间。
[0021]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0022]本专利技术系统可通过蔗段下落对出种滑道碰撞产生的振动完成对数据信号的采集，并且可根据采集到的振动信号进行信号处理和分析，实现对蔗段下落过程进行实时监测，判断是否漏播，从而有效减少漏播现象，准确地对甘蔗漏播现象进行检测，实时掌握播种质量，值得推广。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例的甘蔗播种机漏播监测系统的逻辑框图。
[0024]图2为本专利技术实施例的甘蔗播种机漏播监测系统的结构框图。
[0025]图3为本专利技术实施例的甘蔗漏播检测装置的电路结构图。
[0026]图4为本专利技术实施例的甘蔗漏播检测装置的安装侧视图。
[0027]图5为为本专利技术实施例的甘蔗漏播检测装置的安装示意图。
[0028]图6为本专利技术实施例的甘蔗漏播检测装置安装在甘蔗播种机后的的立体结构图。
[0029]标号说明：
[0030]1为刀片；2为刀辊；3为固定座；4为三轴加速度传感器；5为出种滑道；6为微控制单
元；7为无线通信模块；8为电源；9为蔗段；10为护罩。
具体实施方式
[0031]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0032]参见图4所示，甘蔗在播种时，甘蔗播种机一对带两个刀片1的刀辊2会以相向转动的方式。与此同时，通过人工喂入的方式，在橡胶圈的不断输送下，逐渐被刀片1切断，之后由下种箱逐渐通过出种滑道5摆放到沟当中。甘蔗在播种过程中，先着地的一面就将其看作是始端，而另外一端则可以被看作是末端。
[0033]在甘蔗播种机的出种滑道5侧挡板外侧设置一个甘蔗漏播检测装置实现对甘蔗漏播的自动化检测，该甘蔗漏播检测装置由三轴加速度传感器4、微控制单元6、无线通信模块7和电源8组成。
[0034]参见图1至图6所示，本实施例提供的一种基于碰撞振动监测的甘蔗蔗段播种机漏播监测系统，包括甘蔗漏播检测装置，还包括进行数据通信处理的数据处理终端(图中未画出)，所述甘蔗漏播检测装置与数据处理终端通过无线通信。
[0035]所述微控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碰撞振动监测的甘蔗播种机漏播监测系统，其特征在于，包括：甘蔗漏播检测装置，固定在甘蔗播种机的出种滑道侧挡板外侧的固定座上，用于采集落种产生的振动信号；其中，所述甘蔗漏播检测装置包括三轴加速度传感器、微控制单元、无线通信模块和电源，所述微控制单元分别与三轴加速度传感器、无线通信模块和电源连接，所述无线通信模块有两个，分别为发射模块和接收模块，所述发射模块固定在出种滑道侧挡板外侧，所述接收模块通过USB转TTL模块连接在数据处理终端上，当蔗段掉落到至预定位置时，所述接收模块能够通过无线接收发射模块发射的信号；数据处理终端，与甘蔗漏播检测装置通过无线通信，负责对甘蔗漏播检测装置不断发送的数据进行监测，掌握实时的播种情况，通过检测到的振动信号时域波形的极大值判断甘蔗播种机是否播种，通过前后极大值之间的时间间隔判断是否漏播，并统计播种数和漏播长度，根据接收经纬度信息，通过计算甘蔗播种机行走速度来判断漏播位置。2.根据权利要求1所述的一种基于碰撞振动监测的甘蔗播种机漏播监测系统，其特征在于，所述甘蔗漏播检测装置所在固定座垂直地面90
°
固定在出种滑道侧挡板外侧，三轴加速度传感器安装于该固定座上，蔗段下落出种滑道会引起整个出种滑道振动，进而带动三轴加速度传感器测得三个方向的加速度，测得X轴方向加速度为甘蔗播种机前进加速度，测得Y轴方向加速度为甘蔗播种机作业过程中上下颠簸所形成的的加速度，测得Z轴方向加速度即为蔗段向下掉落撞击出种滑道形成的加速度，是否落种产生的振动加速度不同能够使系统精确识别出蔗段是否掉落。3.根据权利要求1所述的一种基于碰撞振动监测的甘蔗播种机漏播监测系统，其特征在于，所述数据处理终端具体执行以下操作：a、输出显示三轴加速度传感器测得的X、Y、Z这3个方向的振动波形，并实时储存振动波形原始数据，即振动波形的幅值和时间；b、设置Z轴振动波形极大值的阈值，超过阈值的极大值...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丹彤，王雪斐，郭家文，高欣欣，郑丁科，黄世醒，黄燕娟，张畅冉，陈惠明，马宇翔，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：