一种联合收获机谷物产量图绘制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种联合收获机谷物产量图绘制系统，包括传感器模块、北斗定位系统、单片机控制器以及上位机；传感器模块包括谷物流量传感器、含水率传感器以及转速传感器；所述转速传感器用于测量割台搅龙转速、收获机前进速度以及输粮搅龙转速；所述北斗定位系统用于获取收获机的位置信息；所述单片机控制器一方面根据传感器模块测量的信息计算出谷物流量及产量信息并保存在存储模块，另一方面根据转速传感器测量的转速信息解决定位误差；所述上位机通过与所述单片机控制器交互，读取存储模块保存的谷物流量及产量信息、收获机位置信息，通过产量图软件实时显示农田产量信息，生成农田作业产量图。本发明专利技术能适应不同谷物流量，实现精确测产功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业机械测量领域，特别涉及一种联合收获机谷物产量图绘制系统。
技术介绍
随着精准农业的快速发展，通过对农田田块内部的土壤状况与与生产效益的研究，由实验田确定农作物的生产目标。调用“优化配方、科学管理”的专家系统，提高土壤生产力，调节农田作物的投入，以最少的成本达到同等或更高的收益。联合收获机谷物流量测产装置在精准农业中的具有重要的价值，结合北斗二代定位系统获取对应农田区间的农作物产量，绘制直观地农田作物产量图，为精准农业提供管理资料和决策依据。联合收获机在作业过程中谷物的流量测量受机械振动噪声干扰，以及流量传感器在线标定以及试验等问题造成测量误差,因此开发出能精确、稳定测量谷物流量产量的装置具有重要意义。国内外通过研究在联合收获机上安装传感器对谷物流量信息获取，公开了光电式、容积式、γ射线式和冲量式类流量传感器，其中光电式流量传感器通过测量谷物体积测流量，控制器预先输入谷物密度ρ参数，为了精确测量需要安装多对光电对射开关，容易受地面倾斜探头污染影响测量精度；容积式流量传感器通过安装刮板轮机构测量刮板轮转速测流量，增加了刮板容积箱容易发生堵塞，且体积大成本高；γ射线式传感器通过测量穿过谷物γ射线衰减强度测量流量，但因γ射线对人体和环境产生危害而未能推广；而冲量式流量传感器利用动量定理实时测量谷物流量，因易安装、结构简单、成本低被广泛采用。单板冲量式流量传感器(201310520486.7)提出了安装导流板的传感器装置，安装减震垫增强传感器抗震性能，由力敏元件传感器输出信号直接转换成流量信号，没有对传感器输出的信号进行有效处理，误差较大。双板谷物流量传感器(200820046635.5)公开了一种双板差分测量装置，安装前置、后置挡板两块与应变片差分连接，可以去除振动信号干扰。装置只是去除流量信息中的振动干扰，没有对传感器信息转换成流量的处理。双板差分流量传感器信号处理装置(201310686447.4)公开了双板差分流量传感器和信号处理装置，将测量板信号和参考板信号通过数字滤波器分别进行傅里叶频谱分析，得到剔除背景振动噪声和随机噪声的流量信号。流量传感器标定与实验装置(201010281349.9)公开了流量传感器标定与试验装置，通过转速传感器获取净粮升运器的转速，振动传感器获取背景振动噪声，倾角传感器获取流量传感器安装角度，料斗称监测粮仓内谷物质量的变化。通过各种传感器装置获取影响流量测量因素，提高测量精度，装置适应于能精确测量正常恒定下的谷物流量，对于不同流量的测量误差较大。现有的冲量式流量传感器，通过在出粮口安装导流板减小谷物碰撞损失，采用傅里叶频谱分析滤波去噪，采用双承载板差分方式去除机械振动干扰，这些措施仅适用于喂入量在小范围内提高精度，对于流量较小时流量信号难以捕捉；流量较大时传感器信号抖动剧烈、线性度差的问题不能得到解决。由此造成流量测产误差大的问题，同时冲量式传感器对不同种类的谷物输出信号不同，难以直接线性拟合，由此产生的误差需要通过技术解决，同时在引入的GPS/北斗接收的定位信息会因为收获机作业中带来的延迟产生定位误差，导致定位不准确。且公开的研究中绘制的产量图采用其它绘图分析软件，使用复杂且操作困难，不利于联合收获机测产系统技术的推广。因此有必要开发出一套测量精确、定位精准的联合收获机谷物产量图绘制系统。
技术实现思路
本专利技术提出一种联合收获机谷物产量图绘制系统，克服了冲量式传感器对于不同作物、不同流量下测量误差大的问题，绘制的产量图形象直观，适用于大流量下的玉米、花生、大豆，小流量下的油菜、水稻、小麦的测量。实现本专利技术所采用的技术方案为：一种联合收获机谷物产量图绘制系统，包括传感器模块、北斗定位系统、单片机控制器以及上位机；所述传感器模块、所述北斗定位系统均与所述单片机控制器相连，所述单片机控制器与所述上位机之间通过有线或无线的方式进行信息交互；所述传感器模块包括谷物流量传感器、含水率传感器以及转速传感器；所述谷物流量传感器用于测量谷物流量信息，所述含水率传感器用于测量谷物的含水量信息，所述转速传感器用于测量割台搅龙转速、收获机前进速度以及输粮搅龙转速；所述传感器模块将测量的信息传送给所述单片机控制器；所述北斗定位系统用于获取收获机的位置信息，并将位置信息传送给所述单片机控制器，保存在存储模块；所述单片机控制器一方面根据传感器模块测量的信息计算出谷物流量及产量信息并保存在存储模块，另一方面根据转速传感器测的转速信息解决定位误差；所述上位机通过与所述单片机控制器交互，读取存储模块保存的谷物流量及产量信息、收获机位置信息，通过产量图软件实时显示农田产量信息，生成农田作业产量图。进一步优选，所述谷物流量传感器包括导流装置，冲量式流量传感器，减震垫，连接底座；所述导流装置固定在钢板上，所述钢板通过安装孔安装在输粮搅龙出粮口处，所述冲量式流量传感器固定在所述连接底座上，所述连接底座通过减震垫固定在所述钢板上。进一步优选，所述导流装置包括第一侧面板、第二侧面板以及底板，所述第一侧面板与所述第二侧面板相平行安装，顶端均固定在钢板上，底端与所述底板的两侧固定，所述底板设置为抛物线形，所述抛物线顶端对应的口设为导流装置入口，抛物线底端对应的口设为导流装置出口。进一步优选，所述冲量式流量传感器包括承载板和3个不同量程的应变电阻；所述承载板正对所述导流装置的出口，所述3个不同量程的应变电阻的一端均与所述承载板固定连接、另一端均与所述连接底座固定连接。进一步优选，所述承载板为弧形。进一步优选，所述冲量式流量传感器通过双阈值多量程自动选通电路与所述单片机控制器相连；所述双阈值多量程自动选通电路包括电压跟随器、电压比较器和多路复用器；所述电压跟随器由运算放大器U1及两个电阻构成；所述电压比较器的个数为2个，分别由运算放大器U2、U3构成，其中一个用于比较电压跟随器的输出与电阻R1分压值的大小、另一个用于比较电压跟随器的输出与电阻R2分压值的大小，2个电压比较器的输出组合信号HL作为多路复用器的选择信号；所述多路复用器的输入为3个不同量程的应变电阻的输出信号，所述多路复用器的输出信号送给单片机控制器。进一步优选，所述电阻R1的分压值为3.3V，电阻R2的分压值为1.5V。进一步优选，所述含水率传感器安装在粮仓内壁；所述转速传感器分别安装在收获机行驶驱动轮、割台搅龙、输粮搅龙。进一步优选，所述产量图由VB编写，采用三维图形显示，X轴、Y轴为农田经纬度，Z轴为产量信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合收获机谷物产量图绘制系统，其特征在于，包括传感器模块、北斗定位系统、单片机控制器以及上位机；所述传感器模块、所述北斗定位系统均与所述单片机控制器相连，所述单片机控制器与所述上位机之间通过有线或无线的方式进行信息交互；所述传感器模块包括谷物流量传感器、含水率传感器以及转速传感器；所述谷物流量传感器用于测量谷物流量信息，所述含水率传感器用于测量谷物的含水量信息，所述转速传感器用于测量割台搅龙转速、收获机前进速度以及输粮搅龙转速；所述传感器模块将测量的信息传送给所述单片机控制器；所述北斗定位系统用于获取收获机的位置信息，并将位置信息传送给所述单片机控制器，保存在存储模块；所述单片机控制器一方面根据传感器模块测量的信息计算出谷物流量及产量信息并保存在存储模块，另一方面根据转速传感器测的转速信息解决定位误差；所述上位机通过与所述单片机控制器交互，读取存储模块保存的谷物流量及产量信息、收获机位置信息，通过产量图软件实时显示农田产量信息，生成农田作业产量图。

【技术特征摘要】
1.一种联合收获机谷物产量图绘制系统，其特征在于，包括传感器模块、北斗定位
系统、单片机控制器以及上位机；所述传感器模块、所述北斗定位系统均与所述单片机控
制器相连，所述单片机控制器与所述上位机之间通过有线或无线的方式进行信息交互；
所述传感器模块包括谷物流量传感器、含水率传感器以及转速传感器；所述谷物流量
传感器用于测量谷物流量信息，所述含水率传感器用于测量谷物的含水量信息，所述转速
传感器用于测量割台搅龙转速、收获机前进速度以及输粮搅龙转速；所述传感器模块将测
量的信息传送给所述单片机控制器；
所述北斗定位系统用于获取收获机的位置信息，并将位置信息传送给所述单片机控制
器，保存在存储模块；
所述单片机控制器一方面根据传感器模块测量的信息计算出谷物流量及产量信息并
保存在存储模块，另一方面根据转速传感器测的转速信息解决定位误差；
所述上位机通过与所述单片机控制器交互，读取存储模块保存的谷物流量及产量信息、
收获机位置信息，通过产量图软件实时显示农田产量信息，生成农田作业产量图。
2.根据权利要求1所述的一种联合收获机谷物产量图绘制系统，其特征在于，所述
谷物流量传感器包括导流装置(1)，冲量式流量传感器，减震垫(3)，连接底座(4)；所
述导流装置(1)固定在钢板(12)上，所述钢板(12)通过安装孔(2)安装在输粮搅龙
出粮口处，所述冲量式流量传感器固定在所述连接底座(4)上，所述连接底座(4)通过
减震垫(3)固定在所述钢板(12)上。
3.根据权利要求2所述的一种联合收获机谷物产量图绘制系统，其特征在于，所述
导流装置(1)包括第一侧面板(1-1)、第二侧面板(1-2)以及底板(1-3)，所述第一侧面
板(1-1)与所述第二侧面板(1-2)相平行安装，顶端均固定在钢板(1-3)上，底端与所
述底板(1-3)的两侧固定，所述底板(1-3)设置为抛物线形，所述抛物线顶端对应的口
设为导流装置入口，抛物线底端对应的口设为导流装置出口。
4.根据权利要求3所述的一种联合收获机谷物产量图绘制系统，其特征在于，所述
冲量...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈进，王坤，梁振伟，李耀明，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32