CN101611670A - 联合收割机夹带损失实时监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种联合收割机夹带损失实时监测方法，主要用于实时监测夹带损失，以解决目前联合收割机在收获过程中无法实时监测到夹带损失的问题。该方法是在联合收割机脱粒滚筒排草口前部的凹板下方安装监测传感器用来采集该部位的籽粒量信号，然后根据事先建立的该部位籽粒量与排草口处夹带损失籽粒量的关系模型进行运算，得出联合收割机田间正常作业时的实时夹带损失，并实时显示。本发明以传感器技术与计算机技术为基础，以科学的数学模型为指导，实现了夹带损失的监测，从根本上改变了传统的人工测试夹带损失的方法，节约了人力、物力，消除了夹带损失测试的滞后性，非实时性。

Description

联合收割机夹带损失实时监测方法

技术领域

本发明属于农业装备田间监测技术领域，具体涉及一种联合收割机夹带损失实时监测方法。

背景技术

联合收割机使用要求中的一个重要原则是在保证损失最小的情况下充分发挥联合收割机的生产效率。但是任何联合收割机在田间作业时候不可避免的会有产生未脱净损失率、夹带损失率、清选损失率、飞溅损失率，其中排草口处产生的夹带损失是联合收割机作业中必须控制的关键技术指标，直接影响联合收割机的作业质量和生产效率。当前对于联合收割机夹带损失的监测，通常采用的是人工方法。作物经收割台切割后，由倾斜输送器进入脱粒滚筒内进行脱粒，脱出物通过振动筛和风机的作用进行分离和清选，另有少量籽粒随碎茎秆等杂余通过排草口排出，从而产生夹带损失。使用人工方法，将排草口处的排出物包括长茎秆、籽粒、杂余、连秆带柄籽粒收集起来进行人工清选分离后得到的籽粒称重后计算得到夹带损失。这种夹带损失的测试方法工作量大，工作强度高，耗费时间长，无法提高联合收割机的工作效率和作业质量，无法实现夹带损失的实时监测。目前我国联合收割机关于监测夹带损失实时监测的方法与装置目前尚无报道。

发明内容

本发明是为了实时监测联合收割机田间正常作业时的夹带损失，以提醒操作者保证联合收割机较好的作业质量，提高作业效率，解决人工检测夹带损失费时费工且无法实时检测的困难。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种联合收割机夹带损失实时监测方法，是：

在联合收割机脱粒滚筒排草口前部的凹板下方安装监测传感器用来采集该部位的籽粒量信号，然后根据事先建立的该部位籽粒量与排草口处夹带损失籽粒量的关系模型进行运算，得出联合收割机田间正常作业时的实时夹带损失，并实时显示。

上述方法具体是：监测传感器受凹板分离出的籽粒冲击后，产生电荷信号，经电荷转换放大后变为电压信号，再经鉴波滤波后进行信号整形，得到标准脉冲信号，送入高速计数电路计数，由此得到联合收割机脱粒滚筒排草口前部凹板下方的籽粒量，单片机将该籽粒量由串口输出送入便携式高速数据采集系统，由高速数据采集系统根据籽粒流量与排草口处夹带损失之间的数学关系模型，计算出夹带损失量，并进行实时显示。

上述方法中所说的联合收割机脱粒滚筒排草口前部的凹板下方籽粒量与排草口处夹带损失籽粒量的关系模型，是在横轴流或纵轴流脱粒分离装置试验台上通过台架试验建立，试验时试验台架的脱粒滚筒采用与相应联合收割机脱粒装置相同结构和运动参数。

所述的监测传感器的敏感材料元件可采用PVDF、压电陶瓷等材料。监测传感器通过安装支架固定在联合收割机机架上，且可通过调节支架来调整传感器的安装角度及高度。收获水稻、小麦、油菜等不同作物时，通过调整传感器鉴频滤波电路的参数，以达到从脱出混合物中区分出籽粒的冲击信号，从而可以准确监测到该处的籽粒量。

实现上述方法的装置，包括依次连接的监测传感器、电荷转换放大电路、鉴频滤波电路、整形电路、高速计数电路、单片机和高频数据采集系统；其中

监测传感器，设置在联合收割机排草口前部脱粒分离装置凹板末端，籽粒经过冲击监测传感器产生电荷信号；

电荷转换放大电路，用于将监测传感器产生电荷信号转换放大后变为电压信号；

鉴频滤波电路和整形电路，用于将电压信号经鉴频滤波后，进行信号整形，得到标准脉冲信号，送入高速计数电路；

高速计数电路，用于根据接收到的标准脉冲信号进行计数，得到脱粒分离装置末端的籽粒流量，传送至单片机；

单片机，用于将籽粒量由串口送入便携式高速数据采集系统；

高速数据采集系统，用于根据籽粒流量与排草口处夹带损失之间的数学关系模型，计算出夹带损失量，并进行实时显示。

本发明取得的效果：本发明以传感器技术与计算机技术为基础，以科学的数学模型为指导，实现了夹带损失的监测，从根本上改变了传统的人工测试夹带损失的方法，节约了人力、物力，消除了夹带损失测试的滞后性，非实时性。同时本发明有利于驾驶员在联合收割机工作过程中实时监测夹带损失的状况，实现工作参数的自动调控，提高联合收割机的工作效率，发挥其最大功效。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明方法中的传感器安装位置结构示意主视图。

图2是本发明方法中的传感器安装在横轴流脱粒分离装置凹板末端的结构示意左视图。

图3是本发明方法中的传感器安装在纵轴流脱粒分离装置凹板末端的结构示意左视图。

图4是传感器监测系统结构框图。

图中：1.联合收割机滚筒；2.凹板；3.监测传感器；4.安装支架；5.排草口。

具体实施方式：

请参阅图1、2、3，这是联合收割机监测传感器的安装位置图，监测传感器3安装在支架4上，支架4固定在滚筒1凹板2末端下方处，监测传感器3可以安装在不同的三处位置，可以分别用来监测不同部位的籽粒流量。

请参阅图4，这是监测传感器的电路结构图，该监测系统由以下各部分组成：监测传感器、电荷转换放大电路、鉴频滤波电路、整形电路、高速计数电路、单片机、高频数据采集系统。

下面结合实例做进一步的阐述：监测传感器3采用PVDF压电薄膜作为敏感元件，采取阵列式排布，由5个厚度50μm的片状PVDF薄膜单元组成，每个单元尺寸是l×w＝20mm×100mm。当籽粒和茎秆冲击监测传感器3表面时，由于籽粒和茎秆对监测传感器3表面的冲击力不同，所反映出的撞击信号频率和振幅也不相同，因此在程序中合理设置带通滤波器的截止频率和鉴幅器的阈值电压就能从纷乱的信号中提取出籽粒的撞击信号，再由程序实现计数、运算和显示，能准确地记录下籽粒的损失量。以图2横轴流脱粒分离装置收获水稻为例，监测传感器3安装于凹板2右侧位置，如图1所示。当联合收割机在田间收获作业时，水稻经过脱粒分离装置，从凹板2尾部排出的脱出混合物经过安装在凹板2末端下方处的监测传感器3采集籽粒损失信号，籽粒冲击监测传感器3，产生电荷信号，经电荷转换放大后变为电压信号，再经鉴波滤波后进行信号整形，得到标准脉冲信号，送入高速计数电路计数，由此得到损失的籽粒量，单片机将籽粒量由串口送入便携式高速数据采集系统，由此得到凹板2末端脱出混合物中籽粒的流量。

通过台架试验，在不同工作参数条件包括不同喂入量、不同滚筒转速、不同脱粒元件等条件下建立该处籽粒流量与夹带损失之间的x-y函数模型，其中x为监测传感器所监测到得籽粒量，y为夹带损失籽粒量。因此通过传感器监测到得籽粒量x，根据x-y函数模型就可以实现夹带损失籽粒量y的实时监测。该监测传感器安装角度在32°～47°范围内，其精度误差为5％～8％。

Claims (3)

1.一种联合收割机夹带损失实时监测方法，其特征在于，在联合收割机脱粒滚筒排草口前部的凹板下方安装监测传感器用来采集该部位的籽粒量信号，然后根据事先建立的该部位籽粒量与排草口处夹带损失籽粒量的关系模型进行运算，得出联合收割机田间正常作业时的实时夹带损失，并实时显示。

2.根据权利要求1所述联合收割机夹带损失实时监测方法，其特征在于，监测传感器受凹板分离出的籽粒冲击后，产生电荷信号，经电荷转换放大后变为电压信号，再经鉴波滤波后进行信号整形，得到标准脉冲信号，送入高速计数电路计数，由此得到联合收割机脱粒滚筒排草口前部凹板下方的籽粒量，单片机将该籽粒量由串口输出送入便携式高速数据采集系统，由高速数据采集系统根据籽粒流量与排草口处夹带损失之间的数学关系模型，计算出夹带损失量，并进行实时显示。

3.根据权利要求1所述的联合收割机夹带损失实时监测方法，其特征在于，所说的联合收割机脱粒滚筒排草口前部的凹板下方籽粒量与排草口处夹带损失籽粒量的关系模型，是在横轴流或纵轴流脱粒分离装置试验台上通过台架试验建立，试验时试验台架的脱粒滚筒采用与相应联合收割机脱粒装置相同结构和运动参数。

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