CN106165580B - 油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，包括种子流测频发送装置、同步圆盘测速发送装置和漏播决策与播量监测装置。种子流测频发送装置利用置于精量排种器投种口处的压电敏感元件将种子流冲击转换为电压信号，经过信号放大、半波整流、电压比较、单稳态触发整形，通过单片机定时计数得到排种频率并定时发送。同步圆盘测速发送装置利用霍尔传感器(或光电传感器)感应、单片机定时计数获得排种盘转速并定时发送。漏播决策与播量监测装置一对多无线接收排种盘转速和多路排种频率，通过播量统计与漏播决策实现播量监测和漏播检测报警并产生漏播补种信号，为后续消除漏播提供技术支撑，提高油菜精量直播机的智能化水平。

Description

油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统

技术领域

本发明涉及农业机械设备技术领域，特别是涉及一种油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统。

背景技术

中国是世界油菜生产大国，年种植面积和总产量均居世界首位。即便如此，根据国家统计局2014的统计数据，我国食用油自足率不足40％。油菜种植工序繁杂、效率低、农村劳动力结构发生变化等多重不利因素导致油菜种植的综合效益低下，生产规模难以扩大。油菜生产机械化技术与装备已成为制约我国油菜生产的瓶颈。

播种是农业生产的首要环节，而油菜精量直播机是实现播种的重要作业机械设备，本领域技术人员采用负压吸种、正压吹种的原理研制了一种气力式油菜精量排种器，实现了单粒精量播种，解决了油菜籽因粒径小、质量轻、易破碎等特性导致排种盘型孔堵塞与种子破碎等关键技术难题。基于该排种器研制的2BFQ-6型油菜精量联合直播机能一次完成开沟、灭茬、旋耕、精量播种、施肥、覆土等作业，省工省种省肥，实现了农机与农艺的有效结合，适应水稻-油菜、玉米-油菜种植模式的机械化油菜直播，降低了油菜种植成本。近年来，2BFQ油菜系列、2BYM油麦兼用系列精量联合直播机在全国18个省市自治区冬油菜和春油菜主产区进行了示范推广。

气力式油菜精量排种器在排种工作过程处于全封闭状态，播种机驾驶员无法实时获知排种器的排种状况，甚至对于因种箱缺种、种管堵塞、排种转速过高、气压偏离有效值、排种传动故障等造成的一行或多行发生的“断条缺苗”、“稀疏缺苗”漏播，不能及时采取有效措施，严重影响油菜精量播种质量及作物产量。通过后期在漏播位置进行人工移栽补苗不仅增加劳动力成本，而且幼苗的生长差异也会影响作物产量。如果能够在发生漏播后及时发现并及时补种，将会避免这种产量损失与人力成本。

目前国内外针对马铃薯、玉米、小麦等大中粒径种子精量排种器的排种质量监测技术研究比较成熟，主要研究方法有光电检测法、电容检测法、高速摄影法等。单光电检测法和电容检测法主要应用在大粒径种子检测对象范围；高速摄影法对检测的种子外形大小没有严格要求，但数据处理时间长，成本高，对作业环境的光线、粉尘过于敏感。而对于平均直径小于3mm的小粒径种子如油菜、苜蓿、谷子、芝麻等精量排种器的性能检测系统研究较少。相关研究者利用光纤传感器对油菜籽种子流进行有效检测实现了油菜精量排种器的不同漏播状态的准确检测，但因所用光纤传感器价格昂贵，同时漏播检测装置安装于直播机后方的精量排种器上，在工作过程中驾驶员只能依靠漏播报警系统的提示判断故障所在，并不能实时获知油菜精量直播机的亩播量、播种总量、播种面积、补种系数等排种质量参数。

综上所述，现有技术中的采用光纤传感器对油菜精量排种器排种进行监测的方式存在无法获知油菜直播机多路漏播和播量的实时监测的技术缺陷，且成本昂贵，无法满足现实市场需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，与油菜精量直播机连接，包括种子流测频发送装置、同步圆盘测速发送装置和漏播决策与播量监测装置；

种子流测频发送装置，包括压电敏感弹片、信号处理电路和单片机测频模块；压电敏感弹片用于感应油菜精量直播机的投种口下落的种子流冲击获得电压信号；信号处理电路用于将电压信号进行处理获得与种子流序列对应的排种脉冲序列；单片机测频模块用于定时计数并根据所述排种脉冲序列得到排种频率，并将测得的排种频率定时发送给所述漏播决策与播量监测装置；

同步圆盘测速发送装置包括传感器、单片机测速模块和与所述油菜精量直播机的排种器同轴安装且同步转动的同步圆盘；所述传感器用于通过感应所述同步圆盘，采集所述油菜精量直播机的标准排种脉冲序列信号；所述单片机测速模块用于对所述标准排种脉冲序列信号定时计数得到排种盘转速，并将测得的所述排种盘转速发送给所述漏播决策与播量监测装置；

漏播决策与播量监测装置，用于根据排种频率和排种盘转速进行统计得出播量参数，并根据预设的漏播判定规则和补种系数阈值，得出实时的漏播程度和相应的漏播补种信号。

其中，种子流测频发送装置还包括入种口(110)、导管(120)、碰撞腔(190)和碰撞出种口(1A0)；

入种口与油菜精量直播机的投种口对接，入种口的内径与投种口管道的外径匹配设计；

导管的上端口与入种口密封对接，导管的下端插入所述碰撞腔、且下端口为与水平面呈30°～70°的斜截面；所述导管总长90～200mm；

压电敏感弹片固定于所述碰撞腔内部，与信号处理电路电连接，压电敏感弹片与水平面呈30～70°角；

碰撞腔的下端与所述碰撞出种口对接。

其中，信号处理电路包括信号放大电路、半波整流电路、电压比较电路和单稳态触发电路；

信号放大电路，用于对种子流撞击所述压电敏感弹片所产生的冲击电压信号进行放大，且放大倍数的调节范围为1～30倍；

半波整流电路，利用二极管的单向导通特性，用于对来自所述信号放大电路的负向电压进行斩波；

电压比较电路，用于通过调节比较电压阈值，将所述半波整流电路传过来的信号转变成具有一定脉冲宽度的规整方波；

单稳态触发电路，用于通过调节延时时间，延时时间的调节范围在0.5ms～10ms之间，并将来自所述电压比较电路的规整方波信号整合为与种子流序列相对应的排种脉冲序列。

其中，单片机测频模块包括第一单片机和第一无线发射器；

第一单片机与所述单稳态触发电路电连接，用于对所述排种脉冲序列定时计数得到排种频率；

第一无线发射器用于将所述排种频率定时发送给漏播决策与播量监测装置。

其中，传感器包括霍尔传感器和/或光电传感器，所述同步圆盘沿周向均匀分布有与所述油菜精量直播机排种器型孔数一致的磁钢或光孔，所述霍尔传感器通过感应所述磁钢和/或所述光电传感器通过感应所述光孔来获得标准排种脉冲序列信号；

单片机测速模块包括第二单片机和第二无线发射器，所述第二单片机用于定时计数测定等效于排种盘转速的所述同步圆盘转速；所述第二无线发射器用于将测得的转速发送给所述漏播决策与播量监测装置。

其中，漏播决策与播量监测装置，包括单片机监测模块和监测报警显示器；

单片机监测模块包括无线接收器、决策与统计模块；

无线接收器用于接收来自所述种子流测频发送装置的排种频率排种脉冲序列以及所述同步圆盘测速发送装置的排种盘转速；

决策与统计模块，用于对排种频率和排种盘转速进行处理得到播种面积、播种总量、亩播量、补种系数、漏播程度和漏播补种信号；

监测报警显示器包括LCD显示屏和LED指示灯，LCD显示屏用于显示多路油菜精量直播机的实时监测结果，LED指示灯用于通过发光颜色不同对多路油菜精量直播机不同漏播程度进行指示；漏播补种信号用于控制漏播补种器实现有序准确补种。

其中，决策与统计模块，包括漏播决策单元和播量统计单元；

播量统计单元，用于对包括但不限于播种面积、播种总量、亩播量的排种质量参数进行统计与计算，对排种频率处理计算可得实时排种总量；根据所述转速以及所述的油菜精量直播机作业幅宽、传动比、仿行地轮旋转半径、滑移率，计算出直播机前进速度，进而对时间积分可以求出播种面积，由实时的排种总量和播种面积，得到亩播量；

漏播决策单元，用于实现补种系数的计算、漏播程度的判定并产生漏播补种信号，根据测得的转速和同步圆盘的磁钢或光孔数，获得标准排种频率，补种系数为1减去当前及最近两组排种频率与标准排种频率的比值的加权平均数，权重分别为0.5，0.25，0.25，通过所得补种系数与设定的补种系数阈值进行比较，判定出漏播严重程度并进而根据补种系数给出对应的漏播补种信号。

其中，设置多个种子流测频发送装置和同步圆盘测速发送装置与一漏播决策与播量监测装置无线连接，形成多对一的无线网络系统架构。

其中，碰撞腔的一侧设有楔形固定槽(140)和楔形固定块(130)；

压电敏感弹片穿套在所述楔形固定块上，所述楔形固定块固定在所述楔形固定槽内，所述压电敏感弹片所在的平面与水平面呈斜向下30～70°。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，该系统包括种子流测频发送装置、同步圆盘测速发送装置和漏播决策与播量监测装置。种子流测频发送装置利用置于精量排种器投种口处的压电敏感元件将种子流冲击转换为电压信号，经过信号处理电路对其进行处理后，通过单片机定时计数得到排种频率，并定时发送。同步圆盘测速发送装置利用传感器感应、单片机定时计数获得排种盘转速并定时发送。漏播决策与播量监测装置多对一无线接收排种盘转速和多路排种频率，通过播量统计与楼播决策实现播种面积、播种总量、亩播量实时监测和漏播检测报警并产生漏播补种信号，为后续消除漏播提供技术支撑，提高油菜直播机的智能化水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统的一个实施例的结构框架示意图；

图2为本发明实施例提供的种子流测频发送装置(无封装外壳)的剖面示意图；

图3为本发明实施例提供的种子流测频发送装置的整体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的种子流测频发送装置与同步圆盘测速发送装置连接的模块构成示意图；

图5为本发明实施例提供的漏播决策与播量监测装置的模块构成示意图；

图6为本发明的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统的多对一连接的整体结构示意图。

其中，种子流测频发送装置100

同步圆盘测速发送装置200

漏播决策与播量监测装置300

入种口 110 导管 120 楔形固定块 130

楔形固定槽 140 压电敏感弹片 150 电源模块 160

信号处理电路 170 单片机测频模块 180 碰撞腔 190

碰撞出种口 1A0 封装外壳 1B0 紧固销钉 1C0

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

参见图1至图6所示，本发明实施例一提供的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，包括种子流测频发送装置100、同步圆盘测速发送装置200和漏播决策与播量监测装置300。

种子流测频发送装置100，包括压电敏感弹片150、信号处理电路170和单片机测频模块180。

压电敏感弹片150，用于感应油菜精量直播机的投种口下落的种子流冲击获得电压信号；信号处理电路170用于将电压信号进行处理获得与种子流序列对应的排种脉冲序列。单片机测频模块180，用于定时计数并根据排种脉冲序列得到排种频率并将测得的排种频率定时发送给漏播决策与播量监测装置300。

所述同步圆盘测速发送装置200包括传感器、单片机测速模块和与油菜精量直播机的排种器同轴安装且同步转动的同步圆盘。

传感器用于通过同步圆盘采集油菜精量直播机的标准排种脉冲序列信号；单片机测速模块，用于定时计数测定同步圆盘的转速并将测得的转速发送给漏播决策与播量监测装置300。

漏播决策与播量监测装置300，用于根据排种频率和排种盘转速进行统计得出播量参数，并利用预设的阈值和漏播判定规则，得出漏播决策和相应的漏播补种信号。

优选地，参见图2和图3所示，作为一个优选实施例，种子流测频发送装置包括入种口110、导管120、楔形固定块130、楔形固定槽140、压电敏感弹片150、电源模块160、信号处理电路170、单片机测频模块180、碰撞腔190、碰撞出种口1A0、封装外壳1B0、紧固销钉1C0。

入种口110与油菜精量直播机的投种口对接，入种口110的内径与投种口管道的外径匹配设计。导管120的上端口与入种口110密封对接，导管120的下端插入碰撞腔190、且下端口为与水平面呈30°～70°的斜截面；导管120总长90～200mm。压电敏感弹片150固定于碰撞腔190内部，与信号处理电路170电连接。碰撞腔190的下端与碰撞出种口1A0对接。

所述压电敏感弹片150穿过楔形固定块130的内孔并粘接在一起，并以悬臂梁结构斜插安装在水平向下倾斜一定角度(30～70°)的楔形固定槽140内，用于感应油菜精量排种器投种口下落的种子流冲击获得电压信号，碰撞后的种子流迅速弹离压电敏感弹片150并从出种口流出。

入种口110、导管120、碰撞腔190和碰撞出种口1A0形成了一条密封通道。

优选地，导管120包括上部与下部。导管的上部长60～120mm，呈自上而下收缩的锥形、锥角在10～60°范围内。导管120的下部为一直管，长30～80mm，直管的下端口的斜截面与压电敏感弹片150平行设置。在实际应用中，直管下端口的斜截面与压电敏感弹片150的平行允许一定程度的误差存在，例如可以允许斜截面与压电敏感弹片150形成的夹角在±2°之内。

优选地，压电敏感弹片150为PVDF压电薄膜，即聚偏氟乙烯薄膜。

其中，信号处理电路170包括信号放大电路、半波整流电路、电压比较电路和单稳态触发电路。优选地，作为一种可实施方式，信号放大电路包括AD620，用于对种子流撞击压电敏感弹片所产生的冲击电压信号进行放大，且放大倍数的调节范围为1～30倍；半波整流电路，设有二极管，利用二极管的单向导电性用于对来自放大器的负向电压进行斩波；电压比较电路包括LM393芯片、第一滑动变阻器，用于通过调节第一滑动变阻器的阻值来调节比较电压阈值，将半波整流电路传过来的信号转变成具有一定脉冲宽度的规整方波；单稳态触发电路包括74HC123E、电容、第二滑动变阻器；用于通过调节第二滑动变阻器的阻值来改变延时时间，延时时间的调节范围在0.5ms～10ms之间，并将来自电压比较电路的规整方波信号整合为与种子流序列相对应的排种脉冲序列。

也就是说，信号放大电路170用于对压电敏感弹片150感应的油菜种子流冲击电压信号进行放大，半波整流电路利用二极管的单向导通特性，用于除去放大信号的负半周便于后续的电压比较，电压比较电路通过设定合适的电压比较阈值，来区别判定种子流冲击信号与其它干扰信号，单稳态触发电路用于将电压比较电路输出的信号整形为对应于种子流序列的排种脉冲序列。

进一步地，电压放大倍数和电压比较阈值可以根据不同品种油菜籽的平均粒径大小、千粒重、含水率差异进行调整确定。在合理的调整范围内，放大倍数越小、电压比较阈值越高，灵敏度越低，难以保证所有的种子都被检测到；放大倍数越大、电压比较阈值越低，小粒径种子检测灵敏度越高，但也会带来单粒种子被检测为多粒的可能。

进一步地，在满足排种频率检测响应要求范围内，单稳态触发电路的延时时间越小，种子流序列检测响应越快，但同样会增加单粒种子被检测为多粒的可能；延时时间越大，种子流序列检测响应越慢，但可以消除单粒种子被检测为多粒的可能。

单片机测频模块180包括第一单片机和第一无线发射器。

第一单片机与单稳态触发电路电连接，对所述排种脉冲序列定时计数得到排种频率；第一无线发射器用于将排种频率定时发送给漏播决策与播量监测装置。

电源模块160由锂电池、电源开关、电源指示灯构成，用于为信号处理电路、单片机测频系统提供电源及电源开关指示。

封装外壳1B0用于保护装置内部结构以及方便安装，紧固销钉1C0用于封装外壳与内部结构的固定。

优选地，同步圆盘测速发送装置200中的传感器包括霍尔传感器或光电传感器。同步圆盘沿圆盘边缘轴向均匀分布有与油菜精量直播机的孔数一致的磁钢或光孔，霍尔传感器通过感应磁钢或光电传感器通过感应光孔来获得标准排种脉冲序列信号。

单片机测频模块包括第二单片机、第二无线发射器和第二电源模块组成，第二单片机用于定时计数测定同步圆盘的转速；第二无线发射器用于将测得的转速发送给漏播决策与播量监测装置。

第二单片机用于定时计数测定同步圆盘的转速，由于同步圆盘与油菜精量直播机的排种盘同步转动，因此同步圆盘的转速也就是排种盘转速，第二无线发射器用于将测得的排种盘转速发送给漏播决策与播量监测装置300。

第二电源模块由锂电池、电源开关、电源指示灯构成，用于为传感器、单片机测速模块提供电源及电源开关指示。

漏播决策与播量监测装置，包括单片机监测模块、监测报警显示器、第三电源模块。

单片机监测模块包括一对多的无线接收器和决策与统计模块，一对多无线接收器用于接收分别来自多个种子流测频发送装置的排种频率以及同步圆盘测速发送装置的排种盘转速，决策与统计模块用于对排种频率和排种盘转速进行处理得到播种面积、播种总量、亩播量、补种系数、漏播程度及漏播补种信号；监测报警显示器包括LCD显示屏和LED指示灯，LCD显示屏用以显示多路油菜精量排种器的实时监测结果，LED指示灯利用发光颜色不同用于对多路油菜排种器不同漏播程度(无漏播、轻微漏播、严重漏播)进行指示；漏播补种信号用于控制漏播补种器实现有序准确补种；电源模块由锂电池、电源开关、电源指示灯构成，用于为单片机监测系统、监测报警显示器提供电源。

其中，决策与统计模块包括播量统计单元和漏播决策单元。播量统计单元实现对播种面积、播种总量、亩播量播量参数的统计与计算，由单片机对排种频率处理计算可得实时排种总量，根据所测排种盘转速，以及已知的精量直播机作业幅宽、传动比、仿行地轮旋转半径、滑移率，可以计算出直播机前进速度，进而对时间积分可以求出播种面积，由实时排种总量和播种面积，不难得到亩播量；漏播决策实现补种系数的计算、漏播程度的判定并产生补种信号，根据测得的排种盘转速和同步圆盘磁钢或光孔数，获得标准排种频率，补种系数定义为1减去当前及最近两组排种频率与标准排种频率比值的加权平均数，权重分别为0.5，0.25，0.25，通过所得补种系数与设定的补种系数阈值进行比较，判定出漏播严重程度并进而根据补种系数给出对应的漏播补种信号。

优选地，参见图6所示，设置多个种子流测频发送装置和同步圆盘测速发送装置与一漏播决策与播量监测装置连接，多路的油菜精量排种器1，2～N与多个种子流测频发送装置100一一对接，形成多对一的无线网络系统架构。排种频率信息发送至漏播决策与播量监测装置后，结合排种盘转速信息，从而实现油菜精量直播机的多路漏播与播量监测。

优选地，多路种子流测频发送装置、同步圆盘测速发送装置和漏播决策与播量监测装置通过无线收发模块，组建无线通讯网络，从而实现整个系统各装置间的无线化信号传输。

实施例二

本发明实施例二提供了油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统的一个优选实施例，关于结构设置的主要组成部分与实施例一相同，本实施例二不再赘述。

本发明实施例二选用2BFQ-6型油菜精量联合直播机(专利号：201010153384.2，专利公开号：CN101836526A)，选用东方红-LX954拖拉机为2BFQ-6型油菜精量联合直播机提供动力，直播机上所用排种器是一种正负气压组合式油菜籽精量排种器(专利号：200620172781.3，专利公开号：CN201001269)，基于本发明实施例提供的技术方案在田间进行试验。

本实施例中油菜精量排种器选用40型孔的排种盘，将同步圆盘210安装在精量排种器传动轴上实现与排种器的同步转动，同步圆盘边缘沿周向均匀分布40个磁钢，将油菜精量排种器的正负气压调整为最佳状态。直播机前进速度V设定为3.36km/h(慢二档)，仿行地轮旋转半径R＝250mm，传动比Z＝0.667，由直播机前进速度V、传动比Z、仿行地轮旋转半径R计算排种器理论转速为23r/min。

根据大量油菜籽计数试验，设定种子流测频发送装置的最佳参数，信号放大倍数调整为10，比较电压阈值调整为1.7V，单稳态触发延时调整为5ms。将调整好参数的种子流测频发送装置100通过预留接口安装在精量排种器投种口下方，油菜精量排种器投种口的种子流经导管120竖直下落，与水平向下倾斜50°的PVDF压电敏感弹片LDT0-028K发生斜面碰撞，然后沿接近于PVDF压电敏感弹片安装角度、无二次碰撞地从出种口1A0流出。

种子流与压电敏感弹片150碰撞产生的电压信号经由AD620组成的信号放大电路放大10倍，由二极管1N4148组成的半波整流电路滤除负半周电压信号，由LM393组成的比较电压阈值为1.7V的电压比较电路，由74HC123E组成的延时时间为5ms的单稳态触发电路，最终获得与种子流序列相对应的种子流脉冲序列。单片机通过定时计数测定排种频率，并通过NRF24L01无线发射模块将所测排种频率每隔1s定时发送给漏播决策与播量监测装置。

同步圆盘测速发送装置200的霍尔传感器感应同步圆盘上磁钢流，并通过单片机定时计数获得同步圆盘转速，即排种盘转速，并通过NRF24L01无线发射模块将所测排种盘转速每隔1s定时发送给漏播决策与播量监测装置。

漏播决策与播量监测装置的一对多无线接收器接收来多路的种子流测频发送装置100的排种频率和来自同步圆盘测速发送装置200的排种盘转速，决策与统计模块通过对排种频率和排种盘转速信息进行分析和计算，获得播种面积播种总量、亩播量、补种系数等播种质量参数，并显示在监测报警显示器的LCD显示屏上，同时设定的补种系数阈值与补种系数进行比较，判定漏播严重程度，并通过监测报警显示器的LED指示灯发出的不同颜色进行指示。

若发生了漏播，漏播决策模块根据漏播补种信号控制油菜籽螺管式步进补种装置进行补种，螺管式补种器具体结构、各部件连接方式、工作原理详见油菜籽螺管式步进补种系统(专利号：201410683072.0，专利公开号：CN104396393A)。

本实施例田间试验结果表明：本发明的油菜精量直播机排种无线监测系统能够实时准确地监测并显示亩播量、播种总量、排种频率、补种系数、漏播程度等播种质量参数，准确率均可达到95％以上，并对所发生的漏播能够准确指示并给出漏播补种信号。

综上，本发明提供的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，较现有技术中常用的光纤传感监测方式，能够实时获取播种质量参数数据，为即时监测播种和补种提供了重要依据，同时设备成本相比于光纤方式大幅降低，具有功耗小，安装方便，可扩展性强等特点，可根据精量直播机排种器数量进行对应安装，具有非常广阔的应用前景。

经实践表明，该系统抗干扰性强，田间恶劣环境(尘土飞扬、剧烈颠簸)对其较高的检测准确率几乎无影响。

本发明的系统种子流排种频率和排种盘转速数据采用2.4GHz的无线传输方式，该无线传输方式可以实现数据的远距离、准确、快速地传输，而且相比有线传输，具有安装便捷，无需布线，可靠性高等特点。

此外，本发明提供的系统还具有较强的适应性，通过选用不同的压电材料或调整信号放大倍数、比较电压阈值、单稳态触发延时时间等设定的参数，可以适用于油菜、苜蓿、谷子、芝麻等不同物理特性的小粒径种子多路漏播实时检测及自动补种，有效提高精量播种机的播种质量与效率，实现精量直播机械化和智能化发展。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，与油菜精量直播机连接，其特征在于，包括种子流测频发送装置(100)、同步圆盘测速发送装置(200)和漏播决策与播量监测装置(300)；

所述种子流测频发送装置包括压电敏感弹片(150)、信号处理电路(170)和单片机测频模块(180)；所述压电敏感弹片用于感应所述油菜精量直播机的投种口下落的种子流冲击获得电压信号；所述信号处理电路用于将所述电压信号进行处理获得与种子流序列对应的排种脉冲序列；所述单片机测频模块，用于对所述排种脉冲序列定时计数得到排种频率并定时发送给所述漏播决策与播量监测装置；

所述种子流测频发送装置还包括入种口(110)、导管(120)、碰撞腔(190)和碰撞出种口(1A0)；

所述入种口与所述油菜精量直播机的投种口对接，所述入种口的内径与所述投种口管道的外径匹配设计；

所述导管的上端口与所述入种口密封对接，所述导管的下端插入所述碰撞腔、且下端口为与水平面呈30～70°的斜截面；所述导管总长90～200mm；

所述压电敏感弹片固定于所述碰撞腔内部，与所述信号处理电路电连接，所述压电敏感弹片与水平面呈30～70°角；

所述碰撞腔的下端与所述碰撞出种口对接；

所述同步圆盘测速发送装置包括传感器、单片机测速模块和与所述油菜精量直播机排种器同轴安装且同步转动的同步圆盘；所述传感器用于通过感应所述同步圆盘采集标准排种脉冲序列信号；所述单片机测速模块，用于对所述标准排种脉冲序列信号定时计数得到排种盘转速，并将测得的所述排种盘转速发送给所述漏播决策与播量监测装置；所述漏播决策与播量监测装置包括单片机监测模块，单片机监测模块包括无线接收器，所述无线接收器用于接收来自所述种子流测频发送装置的排种频率以及来自所述同步圆盘测速发送装置的排种盘转速；

所述漏播决策与播量监测装置，用于根据所述排种频率和所述排种盘转速进行统计得出播量参数，并根据预设的漏播判定规则和补种系数阈值，得出实时的漏播程度和相应的漏播补种信号，同时监测报警显示模块对监测结果进行显示报警。

2.根据权利要求1所述的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，其特征在于，所述信号处理电路包括信号放大电路、半波整流电路、电压比较电路和单稳态触发电路；

所述信号放大电路，用于对种子流撞击所述压电敏感弹片所产生的冲击电压信号进行放大，且放大倍数的调节范围为1～30倍；

所述半波整流电路，利用二极管的单向导通特性，用于对来自所述放大电路的负向电压进行斩波；

所述电压比较电路，用于通过设定合适的比较电压阈值，来区分种子流冲击信号与其它干扰信号，将所述半波整流电路传过来的信号转变成具有一定脉冲宽度的规整方波；

所述单稳态触发电路，用于通过调节延时时间，延时时间的调节范围在0.5ms～10ms之间，将来自所述电压比较电路的规整方波信号整合为与种子流序列相对应的排种脉冲序列。

3.根据权利要求2所述的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，其特征在于，所述

单片机测频模块包括第一单片机和第一无线发射器；

所述第一单片机与所述单稳态触发电路电连接，用于对所述排种脉冲序列定时计数得到排种频率；

所述第一无线发射器用于将所述排种频率定时发送给漏播决策与播量监测装置。

4.根据权利要求1所述的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，其特征在于，所述传感器包括霍尔传感器和/或光电传感器，所述同步圆盘沿周向均匀分布有与所述油菜精量直播机的排种器型孔数一致的磁钢或光孔，所述霍尔传感器通过感应所述磁钢和/或所述光电传感器通过感应所述光孔来获得标准排种脉冲序列信号；

所述单片机测速模块包括第二单片机和第二无线发射器，所述第二单片机用于定时计数测定等效于排种盘转速的所述同步圆盘的转速；所述第二无线发射器用于将测得的排种盘转速发送给所述漏播决策与播量监测装置。

5.根据权利要求1所述的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，其特征在于，所述漏播决策与播量监测装置，包括单片机监测模块和监测报警显示器；

所述单片机监测模块包括无线接收器、决策与统计模块；

所述决策与统计模块用于对所述排种频率和所述排种盘转速进行处理得到播种面积、播种总量、亩播量、补种系数、漏播程度和漏播补种信号；

所述监测报警显示器包括LCD显示屏和LED指示灯，所述LCD显示屏用于显示油菜精量直播机的多路实时播量监测结果，所述LED指示灯用于通过发光颜色不同对油菜精量直播机不同漏播程度进行指示；所述漏播补种信号用于后续漏播补种。

6.根据权利要求5所述的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，其特征在于，所述决策与统计模块，包括漏播决策单元和播量统计单元；

所述播量统计单元，用于对包括但不限于播种面积、播种总量、亩播量的播种质量参数进行统计与计算，对排种频率处理计算可得实时排种总量；根据所述排种盘转速以及所述的油菜精量直播机作业幅宽、传动比、仿行地轮旋转半径、滑移率，计算出直播机前进速度，进而对时间积分可以求出播种面积，由实时的播种总量和播种面积，得到亩播量；

漏播决策单元，用于实现补种系数的计算、漏播程度的判定并产生漏播补种信号，根据测得的排种盘转速和同步圆盘的磁钢或光孔数，获得标准排种频率，补种系数为1减去当前及最近两组排种频率与标准排种频率比值的加权平均数，权重分别为0.5，0.25，0.25，通过所得补种系数与设定的补种系数阈值进行比较，判定出漏播严重程度并进而根据补种系数给出对应的漏播补种信号。

7.根据权利要求1-6任一项所述的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，其特征在于，设置多个所述种子流测频发送装置和同步圆盘测速发送装置与一漏播决策与播量监测装置无线连接，形成多对一的无线网络系统架构。

8.根据权利要求1-3任一项所述的油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统，其特征在于，所述碰撞腔的一侧设有楔形固定槽(140)和楔形固定块(130)；

所述压电敏感弹片穿套在所述楔形固定块上，所述楔形固定块斜插安装在所述楔形固定槽内，压电敏感弹片所在的平面与水平面呈斜向下30～70°。