CN101715668B - 播种机、播种机播种监测设备及方法 - Google Patents

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Abstract

一种播种机、播种机播种监测设备及方法，用于监测播种机的排种管内种子流动情况，所述监测设备包括信号采集模块、信号处理模块和报警模块，所述信号采集模块包括设置在所述排种管内的探头和设置在所述排种管外的驱动电机，所述探头与所述驱动电机的驱动轴固连，所述信号处理模块根据所述驱动电机的电流变化，判断排种管内的种子流动是否正常，所述报警模块在所述信号处理模块判断出种子流动不正常时报警。本发明基于旋转电机和探头对排种管内的种子流动情况进行监测，结构简单、成本低、可靠性及适应恶劣环境能力强；且监测方法也简单有效，为播种机的优化播种提供有利支持。

Description

播种机、播种机播种监测设备及方法
技术领域
本发明涉及农业机械，具体地说，是涉及播种机、用于播种机排种管内种子流动情况监测的监测设备和方法。 
背景技术
目前播种机的主要部件——排种管是全封闭的，看不到排种过程，因此仅凭人的视听无法直接监视其作业质量，如果在播种作业时发生排种管堵塞与漏播，会导致一行或数行不能够正常播种，造成“断条”漏播现象，尤其是大型宽行精播机，其作业速度高、播幅宽，如发生上述现象则会造成大面积的漏播，导致农业的大幅减产。目前，用电子智能监控系统对排种器下种情况进行监控，并出声光报警，通知驾驶员故障的位置并及时排除，可极大地提高精密播种的质量。 
针对精密播种机堵塞与漏播监测的研究多集中于光电法和图像法。光电法是将光电传感器安装于排种管上，当小麦籽粒通过光电传感器的种子通道时，遮断光束，使光电管发出脉冲信号，如果接受不到光电信号，就认为是堵塞，如果光电信号变强，则认为是漏播。由于光电管极易受到田间尘土的污染，因此会对测量的可靠性产生影响。 
图像法是由CCD摄像机对种子流进行拍摄并把信号传输给计算机，计算机对样本进行处理，逐步完成图像处理、特征量提取、模式识别等过程，从而对播种量进行监测。这种方法具有成本高、易受田间道路颠簸等影响，同时镜头也容易被灰尘覆盖，影响测量精度。 
因此，如何有效地对播种机排种管的流动情况进行监测，并对堵塞与漏播进行报警，是精准农业监测领域中亟待解决的问题之一。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、可靠性及适应恶劣环境能力强的播种机播种监测设备。 
为了解决上述技术问题，本发明提供的播种机播种监测设备，用于监测播种机的排种管内种子流动情况，所述监测设备包括信号采集模块、信号处理模块和报警模块，所述信号采集模块包括设置在所述排种管内的探头和设置在所述排种管外的驱动电机，所述探头与所述驱动电机的驱动轴固连，所述信号处理模块根据所述驱动电机的电流变化，判断排种管内的种子流动是否正常，所述报警模块在所述信号处理模块判断出种子流动不正常时报警。 
上述的播种机播种监测设备，其中，所述探头为弧形的金属条。 
上述的播种机播种监测设备，其中，所述驱动电机为直流电机。 
上述的播种机播种监测设备，其中，所述排种管上设置有穿透管壁的通孔，所述直流电机的驱动轴穿过所述通孔与所述探头固连。 
上述的播种机播种监测设备，其中，所述信号采集模块还包括一与所述直流电机串联的电阻，所述信号处理模块检测所述电阻上的电压变化值。 
进一步地，本发明提供应用上述播种机播种监测设备进行播种监测的方法，该方法包括如下步骤： 
S100：根据播种机行进速度和株距设定正常播种时驱动电机的电流变化值Ia； 
S200：所述信号处理模块通过所述探头监测播种过程中驱动电机的电流变化值I； 
S300：判断步骤，若I＝Ia，为正常播种；若I＜Ia，为漏播，进入步骤S400；若I＞Ia，为排种管堵塞，进入步骤S400； 
S400：报警步骤。 
上述的方法，其中，所述驱动电机为直流电机，所述信号采集模块根据一与所述直流电机串联的电阻上的电压变化计算所述直流电机的电流变化值。 
上述的方法，其中，在所述报警步骤之后还包括一排除故障步骤。 
本发明还提供一种播种机，该播种机包括排种管及监测所述排种管内的种子流动情况的监测设备，所述监测设备包括信号采集模块、信号处理模块和报警模块，所述信号采集模块包括设置在所述排种管内的探头和设置在所述排种管外的驱动电机，所述探头与所述驱动电机的驱动轴固连，所述信号处理模块根据所述驱动电机的电流变化，判断排种管内的种子流动是否正常，所述报警模块在所述信号处理模块判断出种子流动不正常时报警。 
本发明的有益功效在于，播种监测设备基于旋转电机和探头对排种管内的种子流动情况进行监测，结构简单、成本低、可靠性及适应恶劣环境能力强；且监测方法也简单有效，为播种机的优化播种提供有利支持。 
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 
附图说明
图1为本发明的播种机播种检测设备的结构简图； 
图2为播种监测流程图。 
其中，附图标记 
10-信号采集模块    11-探头 
12-驱动电机        121-驱动轴 
13-电阻            14-电源 
20-单片机          30-指示灯 
40-排种管          S100～S500步骤 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。 
参阅图1本发明的播种机播种检测设备的结构简图，本发明的播种监测设置主要设置在播种机上，用于监测播种机的排种管内种子流动情况，如图所示，监测设备包括信号采集模块10、信号处理模块20和报警模块30。该信号采集模块20包括设置在排种管40内的探头11和设置排种管40外的驱动电机12，该驱动电机为直流电机，且该直流电机12由电源14供电，探头11与驱动电机12的驱动轴121固连，信号处理模块20为一单片机，该单片机根据驱动电机的电流变化，判断排种管内的种子流动是否正常，报警模块30在信号处理模块判断出种子流动不正常时报警，该报警模块为一指示灯。 
在本发明较佳的实施例中，驱动电机12还串联一电阻13，单片机20在 判断排种管内的种子流动是否正常时，根据电阻13上的电压变化来计算驱动电机的电流变化。 
进一步的，探头11为弧形的金属条，排种管40上设置有穿透管壁的通孔，直流电机12的驱动轴121穿过所述通孔与探头11固连。 
上述的播种机播种监测设备，若对直流电机12采用电压为1.5V的电源14供电，检测电阻选用精度为千分之一、阻值R＝1欧姆的精密电阻。根据欧姆定律，流经检测电阻的电流I与检测电阻两端的电压U成正比(U＝R*I)。通过试验，当漏播时，电压U稳定在0.005-0.006伏特；当堵塞时，电压U稳定在0.066-0.067伏特；当正常播种时，电压U的变化范围是0.016-0.038伏特。 
将上述的播种机播种监测设备进行播种监测的方法，包括如下步骤： 
S100：根据播种机行进速度和株距设定正常播种时驱动电机的电流变化值Ia，根据上面的实验数据，可以将Ia设定为0.016-0.038安培； 
S200：所述信号处理模块通过所述探头监测播种过程中驱动电机的电流变化值I； 
S300：判断步骤，若I＝Ia，为正常播种；若I＜Ia，为漏播，进入步骤S400；若I＞Ia，为排种管堵塞，进入步骤S400； 
S400：报警步骤。 
在所述报警步骤之后，还包括一排除故障步骤S500。 
同样地，根据欧姆定律，U＝R*I，在实际应用时，单片机20根据与直流电机12串联的电阻13上的电压变化来计算驱动电机的电流变化，从而判断排种管内的种子流动是否正常。 
播种机采用本发明实施例中的播种监测设备时，一般将播种机上的排种管分别进行编号，当某个或某几个排种管内部的探头受堵塞，或者没有粮食落下的影响，对应的直流电机的电流将显示不同的特性，单片机测量到电流变化信号，在指示灯上给出报警停车信号，并指示出堵塞或漏播的排种管的编号。 
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (9)

1.一种播种机播种监测设备，用于监测播种机的排种管内种子流动情况，所述监测设备包括信号采集模块、信号处理模块和报警模块，其特征在于，所述信号采集模块包括设置在所述排种管内的探头和设置在所述排种管外的驱动电机，所述探头与所述驱动电机的驱动轴固连，所述信号处理模块根据所述驱动电机的电流变化，判断排种管内的种子流动是否正常，所述报警模块在所述信号处理模块判断出种子流动不正常时报警。
2.根据权利要求1所述的播种机播种监测设备，其特征在于，所述探头为弧形的金属条。
3.根据权利要求1所述的播种机播种监测设备，其特征在于，所述驱动电机为直流电机。
4.根据权利要求3所述的播种机播种监测设备，其特征在于，所述排种管上设置有穿透管壁的通孔，所述直流电机的驱动轴穿过所述通孔与所述探头固连。
5.根据权利要求4所述的播种机播种监测设备，其特征在于，所述信号采集模块还包括一与所述直流电机串联的电阻，所述信号处理模块检测所述电阻上的电压变化值。
6.一种采用权利要求1所述的播种机播种监测设备进行播种监测的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S100：根据播种机行进速度和株距设定正常播种时驱动电机的电流变化值Ia；
S200：所述信号处理模块通过所述探头监测播种过程中驱动电机的电流变化值I；
S300：判断步骤，若I＝Ia，为正常播种；若I＜Ia，为漏播，进入步骤S400；若I＞Ia，为排种管堵塞，进入步骤S400；
S400：报警步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述驱动电机为直流电机，所述信号采集模块根据一与所述直流电机串联的电阻上的电压变化计算所述直流电机的电流变化值。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述报警步骤之后还包括一排除故障步骤。
9.一种播种机，包括排种管及监测所述排种管内的种子流动情况的监测设备，所述监测设备包括信号采集模块、信号处理模块和报警模块，其特征在于，所述信号采集模块包括设置在所述排种管内的探头和设置在所述排种管外的驱动电机，所述探头与所述驱动电机的驱动轴固连，所述信号处理模块根据所述驱动电机的电流变化，判断排种管内的种子流动是否正常，所述报警模块在所述信号处理模块判断出种子流动不正常时报警。
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