一种穗状玉米产量实时监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种穗状玉米产量实时监测系统，属于测量装置技术领域。该系统包括以田间计算机为核心的主控制器、速度采集系统、穗状玉米导向装置、产量传感器、割台高度传感器、存储卡、电源和ＧＰＳ接收机，所述主控制器和存储卡为一整体固定于收获机驾驶室内，速度采集系统安装在收割机车轮上，导向装置安装在收获机的升运器顶端，冲量式产量传感器安装于导向装置的下部，割台高度传感器安装在玉米割台上，ＧＰＳ接收机固定在收获机顶部，所述的速度采集系统、传感器以及ＧＰＳ接收机各部件均通过屏蔽导线与主控制器相连。本发明专利技术通过收获地块的玉米籽粒含水量和玉米粒穗比模型换算得到粒状玉米产量，为精确农业作业的决策与实施提供数据支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种穗状玉米产量实时测量装置。具体是指一种安装在玉米收获机上的基于田间计算机和冲量式传感器的穗状玉米实时测产系统。属于测量装置

技术介绍
作物产量是评估农业生产效率的一个重要因素，而获取农作物小区产量信息，建立小区产量空间分布图，则是实施"精确农业"的起点。作物产量是指某特定条件下单位面积耕地的产出，它是作物生长在众多环境因素和农田生产管理措施综合影响下的结果，是实现作物生产过程中科学调控投入和制定管理决策措施的基础；小区产量空间分布图经过统计分析处理后，可显示整个地块的潜在趋势，为来年(来季)的栽培管理提供决策支持。产量数据的获得和产量差异分析在整个精确农业体系中起着一个承上启下的作用，它既是精确农业一个工作循环的结束，又是下一个循环的开始。因此，产量实时监测系统是实施精确农业的关键环节之一，可以为精确农业的实施提供准确的产量分布信息。基于上述原因，需要一种可以用来实时监测作物产量的测产系统。近年来，测产系统在国外已形成多种商品化的成果，这些产量监测系统主要应用于粒状谷物收获机械。例如美国凯斯公司的"先进农业"系统，美国约翰'迪尔公司的"绿色之星"系统等。但是这些产品主要针对颗粒状农作物，如小颗粒谷物、粒状玉米、大豆、水稻和草籽等。上述测产系统应用于玉米测产作业时，适合玉米籽粒在含水量《20%的条件下进行脱粒收获。而我国农村由于农艺和气候的限制，在玉米的含水量>30%的时候就开始摘穗收获，此时玉米含水量过高不适合脱粒。本专利技术设计的穗状玉米测产系统，就是在这一前提下提出的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于填补现有玉米测产技术中的空白，提供一种适应中国国情的、农机与农艺相结合的穗状玉米实时监测系统。本专利技术的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下一种穗状玉米产量实时监测系统，包括以田间计算机为核心的主控制器l、速度采集系统2、穗状玉米导向装置5、产量传感器6、割台高度传感器7、存储卡9、电源10和GPS接收机8，主控制器1和存储卡9为一整体固定于收获机驾驶室内，速度采集系统2安装在收割机车轮上，导向装置5安装在收获机的升运器12顶端，冲量式产量传感器6安装于导 向装置5的下部，割台高度传感器7安装在玉米割台上，GPS接收机8固定在收获机顶部， 所述的速度采集系统2、传感器以及GPS接收机8各部件均通过屏蔽导线11与主控制器1 相连。所述得主控制器1进行系统初始设置，并通过显示界面观察系统工作状态和实时产量信白所述的速度采集系统2由无源霍尔元件式接近开关3和码盘4组成。 所述的穗状玉米导向装置5由弧形挡板13、缓冲滑板14、侧挡板15和滑道16组成， 侧挡板15设在升运器12的外侧面并与其在同一平面上，滑道16为筒状结构，其轴线所在 平面与升运器12轴线所在平面垂直布置，且a角为45。，侧挡板15与升运器12固定连接， 弧形挡板13与升运器12顶平面相切，两者固定连接，升运器12下平面通过缓冲滑板14或 直接与滑道16固定连接。所述的冲量式产量传感器6采用冲量式谷物流量传感器，并通过割台高度传感器7感知 割台状态。所述的电源10采用拖拉机自带+12V电瓶，为整个系统提供稳定可靠的直流电源。 通过采样试验得出穗粒比换算模型，由粒穗比换算模型得出粒状玉米产量。 PFA田间计算机作为主控制器，玉米收获机在收获过程中，所收获穗状玉米通过自制的 导向装置以一定的角度和速度冲击冲量传感器；传感器将冲量信号转化为电压信号并传送给 主控制器，控制器经过转换显示实时籽粒产量值；主控制器将采集到的田间产量信息与同一 时刻收割机所处的经讳度数据进行匹配融合，即可得出每一个位置点局部范围内的产量信 息；速度传感器采集收获机行进速度、行进距离，通过事先给出的作业幅宽得出收获总面积； 主控制器界面可显示小区产量、累计收获产量、实时地图、经纬度和速度信息等。以上数据 均存储于CF存储卡中，与GIS系统配合可以生成产量图，指导来年田间变量投入作业。本专利技术包括田间计算机为基础的主控制器、速度采集系统、穗状玉米导向装置、产量 传感器、割台高度传感器、GPS接收机、屏蔽导线、存储卡、电源。部件及其连接关系为主控制器和存储卡是一个整体，外观为PFA田间计算机，通过 螺丝固定于收获机驾驶室内；速度采集系统由无源霍尔元件式接近开关和码盘组成，使用时 将接近开关和码盘设置在收割机车轮上，通过累计车轮转数及其滑移率或滑转率得出行进距 离，通过测定单位时间内车轮转数计算得出收获机速度值，并通过屏蔽导线与主控制器相连; 导向装置设置在收获机升运器顶端，以最佳角度进行安装；冲量式产量传感器安装于导向装 置的底部，冲量传感器与导向装置构成一定夹角和距离，冲量传感器通过屏蔽导线与主控制 器相连；割台高度传感器安装在玉米割台上，通过屏蔽导线与主控制器相连，通过监测割台 升降判断收获机作业与否；GPS接收机固定在收获机顶部，通过屏蔽导线与主控制器相连， 接收收获机所处位置的经纬度信息进行实时定位；电源来自拖拉机的+12V直流电源，通过导线与主控制器相连。本专利技术在主控制器的统一调度下工作。割台高度传感器是系统工作的逻辑开关，负责监控收获机割台的升降状态，割台高度传感器的临界值根据收获机结构参数自行设置，如果割台高度传感器检测到割台高度小于所设定的临界值，则证明割台放下、收获机开始工作。此时，割台高度传感器发信号给主控制器，通知系统开始数据采集；反之，如果割台高度传感器检测到割台高度高于临界值，则通知主控制器停止采集数据，系统进入待机状态。速度传感器通过测定单位时间内车轮转数计算得出收获机速度值，通过累计车轮转数计算出收割机行驶距离，再与收获机作业幅宽相乘得出收获总面积。导向装置将收获机所收获的穗状玉米以正确的角度、速度冲击冲量传感器。主控制器通过冲量传感器实时采集穗状玉米的质量，经与收获面积耦合计算得出穗状玉米产量数据，将产量数据与GPS经纬度信息结合可得出收获机所处位置局部范围内(小区)的产量信息。小区产量信息导入GIS系统，即可绘制出产量分布图。在收获机作业期间，主控制器接收并融合速度传感器、冲量传感器、割台高度传感器和GPS接收机的信息，结合玉米籽粒的含水量计算出当前产量和小区产量分布数据，并将数据以后缀vld的文件形式存储于CF卡中。同时，主控制器也将各传感器采集到的各种信号数据存储于CF卡中，便于作业完毕导入计算机进行深入处理。本专利技术的优点是适应于中国国情的农艺需求，可以实时的得出穗状玉米小区产量数据，并将数据存储于CF卡中；数据导入GIS系统可以根据作业地图生成处方图，用于评估田块管理、测产并为来年的变量投入作业提供参考依据；所设计的导向装置有效地解决冲量传感器测量穗状玉米存在较大误差的问题；填补了国内外穗状玉米产量实时监测领域的空白，为玉米作物在精确农业上的实施提供指导，也为改进田块管理和测产提供可靠依据。本专利技术实现了穗状玉米产量的实时在线测量，为玉米作物实施精确农业作业提供了一种有效可行的测产装置。专利技术中所设计的导向装置可以有效的保证穗状玉米以同一角度冲击传感器，提高穗状玉米测产的精度。附图说明图1为本专利技术在玉米收获机上的设置示意图2为本专利技术的系统结构框图3为本专利技术的导向装置示意图4为本专利技术的工作原理示意图5为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穗状玉米产量实时监测系统，包括以田间计算机为核心的主控制器（１）、速度采集系统（２）、穗状玉米导向装置（５）、产量传感器（６）、割台高度传感器（７）、存储卡（９）、电源（１０）和ＧＰＳ接收机（８），其特征在于，主控制器（１）和存储卡（９）为一整体固定于收获机驾驶室内，速度采集系统（２）安装在收割机车轮上，导向装置（５）安装在收获机的升运器（１２）顶端，冲量式产量传感器（６）安装于导向装置（５）的下部，割台高度传感器（７）安装在玉米割台上，ＧＰＳ接收机（８）固定在收获机顶部，所述的速度采集系统（２）、传感器以及ＧＰＳ接收机（８）各部件均通过屏蔽导线（１１）与主控制器（１）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张书慧，齐江涛，马成林，陈桂芬，徐岩，牛序堂，王薇，王利霞，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]