一种对玉米精量播种作业进行监控的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及农业工程领域，具体涉及一种对玉米精量播种作业进行监控的装置和方法。装置具体包括：微处理器、面向用户的输入输出设备、红外光电传感器、信号采集电路和报警装置。方法具体包括：用户在设置界面中设定作业参数后，作业监控扫描循环开始，先获取表示播种作业状态的信号，再结合作业参数对表示播种作业状态的信号进行运算处理，得到表示播种作业状态的参量并实时输出显示给用户，然后由得到的作业状态参量判断播种状态是否正常，在判定播种状态异常的情况下向用户报警，最后返回作业监控扫描循环处重复扫描监控过程直到用户终止。本发明专利技术实现了对玉米精量播种作业中播种粒数的实时监控，并达到较佳的故障报警灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种对玉米精量播种作业进行监控的装置和方法
本专利技术涉及农业工程领域，具体涉及一种对玉米精量播种作业进行监控的装置和方法。
技术介绍
玉米机械精量播种技术是选用优良种子，创造良好种床，使播入土壤的种子行距、株距、播深满足农艺要求，覆土深度一致、达到底肥深施、单粒下种的一种农机化实用技术。玉米精密播种监控技术是现代玉米精密播种机一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响精密播种的质量。由于玉米播种机在播种时种子的流动过程是全封闭的，因此仅凭人的视听是几乎无法直接监视其作业质量，如在播种作业时发生种箱排空、输种管堵塞、排种器故障或排种传动失灵等故障均会造成漏播，尤其是大型宽行耕播机，其作业速度高、播幅宽，如果发生堵塞或者排种故障情况则会造成大面积的漏播，由此将造成农业的减产，因此研制与精密播种机配套的监控装置，能够提高播种的质量和农作物产量，而且大大减轻劳动者强度，提高生产效率，具有重要的经济效益和社会效益。目前国内使用的监控装置只适用某一种特定型号的播种机通过对下种状态的监测实现相应的故障报警，并达到一定的故障报警灵敏度。例如2BBJ-1型播种机防漏播报警器，其排种口堵塞报警灵敏度和开沟器堵塞报警灵敏度为（4±1）s。目前国内使用的监控装置的故障报警灵敏度在玉米精量播种作业中仍然达不到要求。玉米种子的下种间隔最快可以达到0.1s，国内使用的监控装置仅仅在故障发生到报警期间就经过了约4s的时间，于是每行的播种作业就会在此期间有40粒种子的漏播。对于一个六行玉米精量播种机而言，就有240粒种子的漏播，相当于48平方米耕地的漏播。况且由于播种机工艺性故障发生在机组行进状态，从报警到停车检查还需要一定的时间，已经发生的漏播几乎无法弥补，这样就给播种作业带来了相当大的损失。因此，目前国内使用的监控装置的故障报警灵敏度在玉米精量播种作业中仍面临更高的要求。
技术实现思路
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术实现了对玉米精量播种作业中播种粒数的实时监控，并达到较佳的故障报警灵敏度。（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种对玉米精量播种作业进行监控的装置，其特征在于该装置包括：面向用户的输入输出设备，用于向用户提供用户界面，所述用户界面中用于使用户输入作业参数，并用于向用户输出监测作业状态参量；红外光电传感器，用于根据种子对红外光束的遮挡获取表示种子经过输种管的信号；信号采集电路，用于调理并采集从所述红外光电传感器传来的信号，并将采集结果发送至微处理器；微处理器，用于对所述采集结果进行运算处理，生成作业状态参量，并根据所述作业状态参量判断播种状态是否正常；报警装置，用于在判定播种状态异常的情况下向用户提供报警信息。优选地，所述红外光电传感器由安装在输种管两侧相对放置的红外发射二极管和红外接收光电三极管构成；所述表示种子经过输种管的信号为，在种子经过传感器遮挡住所述红外发射二极管发射出的红外光束后又离开的过程中，所述红外接收光电三极管发出的低电平脉冲信号；优选地，所述装置进一步包括定位传感器，用于获取表示播种机行进速度和播种距离的信号。优选地，所述装置进一步包括地轮速度传感器，用于获取表示地轮速度的信号。优选地，所述微处理器进一步包括浮点运算单元。一种利用所述装置对玉米精量播种作业进行监控的方法，其特征在于，该方法包括：用户在设置界面中设定作业参数，其中包括阈值上限和阈值下限；作业监控扫描循环开始，获取表示播种作业状态的信号，其中包括从红外光电传感器处获取表示种子经过输种管的信号；结合作业参数对表示播种作业状态的信号进行运算处理，得到表示播种作业状态的参量并实时输出显示给用户，其中包括判断表示种子经过输种管的信号中的每一个低电平持续时间是否在阈值上限和阈值下限之间，若存在则判定该低电平脉冲信号表示有一粒种子经过，依此统计得到输种管中播种粒数，并输出显示给用户；由得到的作业状态参量判断播种状态是否正常，在判定播种状态异常的情况下向用户报警，其中包括对每个输种管判断一定时间内是否有播种粒数增加，若没有则判定播种状态异常并向用户报警；回到作业监控扫描循环开始处重复这之间的步骤直到用户终止。优选地，所述表示种子是否经过的信号为，在种子经过传感器，遮挡住所述红外发射二极管发射出的红外光束后又离开的过程中，所述红外接收光电三极管接发出的低电平脉冲信号；优选地，所述获取表示播种作业状态的信号进一步包括从定位传感器处得到表示播种机行进速度的信号和表示播种距离的信号；所述结合作业参数对表示播种作业状态的信号进行运算处理包括，对表示播种机行进速度的信号和表示播种距离的信号进行运算处理得到播种机行进速度和播种距离；优选地，所述获取表示播种作业状态的信号进一步包括从地轮速度传感器处得到表示地轮速度的信号；所述结合作业参数对表示播种作业状态的信号进行运算处理包括，结合作业参数对表示地轮速度的信号进行运算处理得到地轮速度；所述由得到的作业状态参量判断播种状态是否正常，在判定播种状态异常的情况下向用户报警包括，判断得到的地轮速度是否为零，若为零则判定播种状态异常，并向用户报警。优选地，所述用户设定的作业参数进一步包括监测行数；在该方法中，根据所述监测行数来对相应个数的输种管进行监控。（三）有益效果本专利技术至少具有如下的有益效果：本专利技术所述的红外光电传感器通过采集光电信号的处理方式，对输种管内的种子传输的数量和播种状态监控有着很高的灵敏度。例如，在使用型号为ARMCortex-M4的主频为168MHz的微处理器的情况下，实际测量的种管堵塞报警灵敏度和开沟器堵塞报警灵敏度可以达到1.05s（默认的报警间隔为1s），相比较如2BBJ-1型播种机防漏播报警器的（4±1）s的灵敏度有着相当大的提升。监控界面的设置可以在极短的作业监控扫描循环时间(默认值为25ms)内刷新一次作业状态参量的显示，并实时地显示在用户可以看到的用户输出设备上，作业状态参量信息对用户而言相较于其他监控装置更加直观。用户可以直接在显示的数值上得到实时的播种作业状态参量信息，从而可以更快速地了解当前的播种状态并判断出工作故障。当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术中用户界面中的设置界面，并带有默认的作业参数值；图2是本专利技术一个实施例中对玉米精量播种作业进行监控的方法流程图；图3是本专利技术中输种管检测机构的示意图，图中：1-红外发射二极管、2-红外接收光电三极管、3-输种管、4-地轮速度传感器、5-排种轮、6种箱、7-种子；图4是本专利技术中用户终端面板的示意图；图5是本专利技术中用户界面中的监控界面示意图；图6是本专利技术装置系统结构框图；图7是本专利技术的一个对玉米精量播种作业进行监控的方法的示意流程图；图8是本专利技术一个实施例中对玉米精量播种作业进行监控的装置工作流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对玉米精量播种作业进行监控的装置，其特征在于，该装置包括：面向用户的输入输出设备，用于向用户提供用户界面，所述用户界面中用于使用户输入作业参数，并用于向用户输出监测作业状态参量；红外光电传感器，用于根据种子对红外光束的遮挡获取表示种子经过输种管的信号；信号采集电路，用于调理并采集从所述红外光电传感器传来的信号，并将采集结果发送至微处理器；微处理器，用于对所述采集结果进行运算处理，生成作业状态参量，并根据所述作业状态参量判断播种状态是否正常；报警装置，用于在判定播种状态异常的情况下向用户提供报警信息。

【技术特征摘要】
1.一种对玉米精量播种作业进行监控的装置，其特征在于，该装置包括：面向用户的输入输出设备，用于向用户提供用户界面，所述用户界面中用于使用户输入作业参数，并用于向用户输出监测作业状态参量；红外光电传感器，用于根据种子对红外光束的遮挡获取表示种子经过输种管的信号；信号采集电路，用于调理并采集从所述红外光电传感器传来的信号，并将采集结果发送至微处理器；微处理器，用于对所述采集结果进行运算处理，生成作业状态参量，并根据所述作业状态参量判断播种状态是否正常；报警装置，用于在判定播种状态异常的情况下向用户提供报警信息；所述装置进一步包括定位传感器，用于获取表示播种机行进速度和播种距离的信号；所述作业状态参量包括行进速度、播种距离和播种面积；所述装置进一步包括行程开关，用于获取播种机机具的位置信息；亚米级GPS模块，用于获取关于播种机播种距离和行进速度的信息；所述微处理器，具体用于：从所述行程开关处获取表示机具是否放下的信号，并从所述亚米级GPS模块处获取播种机的行进速度；判断机具是否放下且所述行进速度不为零，若不是则结束当前作业监控扫描循环进行下一次作业监控扫描循环；若是则所述微处理器对所述采集结果进行运算处理，生成作业状态参量，并根据所述作业状态参量判断播种状态是否正常；所述红外光电传感器由安装在输种管两侧相对放置的红外发射二极管和红外接收光电三极管构成；所述表示种子经过输种管的信号为，在种子经过传感器遮挡住所述红外发射二极管发射出的红外光束后又离开的过程中，所述红外接收光电三极管发出的低电平脉冲信号。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括地轮速度传感器，用于获取表示地轮速度的信号。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述微处理器进一步包括浮点运算单元。4.一种利用所述权利要求1中的装置对玉米精量播种作业进行监控的方法，其特征在于，该方法包括：用户在设置界面中设定作业参数，其中包括阈值上限和阈值下...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗长海，孟志军，王沛东，梅鹤波，武广伟，付卫强，董建军，丛岳，包涵，李由，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：