CN108106689B - 一种利用压力传感器在线监测农机药箱剩余储药量的建模方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用压力传感器在线监测农机药箱剩余储药量的建模方法及装置，属于农业植保领域，建模装置包括：振动模拟台、检测药箱、压力传感器以及与振动模拟台和压力传感器连接的控制台，通过该装置得到用于检测农机药箱剩余储药量的线性模型。在农机药箱的底部安装压力传感器，压力传感器连接有数显表。数显表接收到压力传感器传过来的数据信息，并通过数显表的读数与检测药箱内实际液位高度之间的线性模型得到显示值并显示给用户。能够准确、实时地获取药液信息，在农机作业中能够发挥重要的作用。
Description
技术领域
本发明涉及农业植保领域，具体地说，涉及一种利用压力传感器在线监测农机药箱剩余储药量的建模方法及装置。
背景技术
随着农业现代化技术的发展，利用农业机械对作物进行大规模地喷药、施肥与传统人工作业的方式相比不仅大大提升了作业效率，还避免了手动喷洒农药对人体的伤害。农机药箱是农业机械中的重要组成部分，具有存储药液的作用，在农机植保作业的过程中，药箱中储药量的变化是影响作业的重要因素，通过检测液位信息来准确、实时地获取农机药箱内的剩余药量信息能够最大程度地避免漏喷、未及时补药等问题，实时监控，实时决策，一定程度上能够提升农机作业效率。
发明内容
本发明的目的为提供一种利用压力传感器在线监测农机药箱剩余储药量的建模方法及装置，得到的模型能应用于农机药箱中，使得药箱的储药剩余量可以准确、实时地获取，避免漏喷、未及时补药等问题，提升农机作业效率。
为了实现上述目的，本发明提供的利用压力传感器在线监测农机药箱剩余储药量的建模装置包括：
振动模拟台，用于模拟药箱实际在农机驾驶时的晃动；
检测药箱，安装于振动模拟台上，其顶部接有定量多次向检测药箱内添加液体的进液管；
压力传感器，安装在检测药箱底部，测量检测药箱在晃动时的压力值并转换成液位信息；
与振动模拟台和压力传感器连接的控制台，在每次添加液体后，控制振动模拟台的晃动速度逐渐增加，并根据对应液位高度和晃动速度下的最小液位值和最大液位值，建立用于检测农机药箱剩余储药量的线性模型。
上述技术方案中，通过振动模拟台模拟药箱在农机行驶过程中的晃动，并通过控制台来控制振动模拟台的转速和晃动幅度。从而模拟出检测药箱在喷药过程中的环境，从而探究振动对检测效果的影响。得到检测药箱内液位于压力传感器示数的关系，并用于实际的喷药作业中。
优选的方案为振动模拟台固定有用于安装检测药箱的支架。方便药箱的安装和拆卸。
进一步优选的方案为支架的底部开有对称的两个圆孔，用于避开压力传感器。
另一个优选的方案为压力传感器连接有数显表，将液位信息进行显示。
进一步优选的方案为压力传感器和数显表连接有供电器。供电器可采用24V锂电池提供稳定的直流电，作业结束后可连接220V交流电充电。
另一个优选的方案为压力传感器垂直安装于检测药箱的底部，采用螺纹连接的方式，并用生料带密封。
以上利用压力传感器在线监测农机药箱剩余储药量的建模装置通过以下步骤完成检测：
(1)测量压力传感器与检测药箱箱底的高度差，并记录检测药箱为空时数显表的初始读数；
(2)向检测药箱内加5cm深度的液体，记录静态时数显表的读数；
(3)启动振动模拟台，从25km/h开始，每次增加5km/h，加至60km/h止，在每个速度上停留两分钟，记录每个速度上数显表读数的最大值与最小值；
(4)重复步骤(3)，至检测药箱的储液量达到80％～90％时停止试验；
(5)建立数显表的读数与检测药箱内实际液位高度之间的线性模型。
优选地，步骤(5)中数显表的校准方式为：当压力传感器接触液体端低于检测箱体的箱底高度时，校准读数＝实际读数-高度差-导压孔深度；当压力传感器接触液体端高于检测箱体的箱体高度时，校准读数＝实际读数+高度差-导压孔深度。其中，导压孔为压力传感器中内嵌的引流孔，导压孔深度即为检测药箱为空时数显表的初始读数；高度差为每个速度上数显表读数的最大值与最小值的差。
压力传感器的量程可根据药箱高度进行选型，10kPa的量程可对应1米内的药箱高度；压力传感器的螺纹一般与药箱底部的螺纹相匹配，或采用螺纹转换接口进行转换。
通过将压力传感器结合数显表，由数显表的读数与检测药箱内实际液位高度之间的线性模型可以得到药箱内药液的剩余量，从而判断是否需要及时补充药液。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
现有技术中，在进行药箱内剩余储药量信息的获取时，并未用到压力传感器。事实上，由于农机药箱的体积较大，截面积也较大，由于农机晃动而造成的药箱内药液晃动对压力传感器检测的影响非常小，检测精度高，是一种非常适用于检测农机药箱剩余储药量的方法，对于使用者判断药液剩余量、是否需要及时补充药液能够提供重要的参考信息。本发明通过将压力传感器结合数显表，并通过数显表的读数与检测药箱内实际液位高度之间的线性模型，能够准确、实时地获取药液信息，在农机作业中能够发挥重要的作用。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2为本发明实施例的检测流程图；
图3为本发明实施例的压力传感器测量值与实际液位之间的线性模型对比图。
其中：1、振动模拟台；2、检测药箱；3、进液管；4、支架；5、压力传感器；6、数显表；7、供电器；8、控制台。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。
实施例
参见图1，本实施例的利用压力传感器在线监测农机药箱剩余储药量的建模装置包括振动模拟台1、支架4、检测药箱2、压力传感器5、数显表6、供电器7以及控制台8。
振动模拟台1用于模拟药箱实际在农机驾驶时的晃动，支架4固定在振动模拟台1上，并用于安装检测药箱2，检测药箱2的顶部设有进液管3，压力传感器5垂直安装于检测药箱2的底部，采用螺纹连接的方式，并用生料带密封，或采用螺纹转换接口进行转换，支架4的底部开有对称的两个圆孔，用于避开压力传感器5，数显表6与压力传感器5相连并显示当前压力传感器5的示数，供电器7与压力传感器5和数显表6电连接，用于给压力传感器5和数显表6供电，控制台8与振动模拟台1通讯连接，控制并调节振动模拟台1的转速和晃动幅度。
参见图2，本实施例的利用压力传感器在线监测农机药箱剩余储药量的建模装置通过以下步骤进行检测：
(1)测量压力传感器与检测药箱箱底的高度差，并记录检测药箱为空时数显表的初始读数；
(2)向检测药箱内加5cm深度的液体，记录静态时数显表的读数；
(3)启动振动模拟台，从25km/h开始，每次增加5km/h，加至60km/h止，在每个速度上停留两分钟，记录每个速度上数显表读数的最大值与最小值；
(4)重复步骤(3)，至检测药箱的储液量达到80％～90％时停止试验；
(5)建立数显表的读数与检测药箱内实际液位高度之间的线性模型。其中，数显表的校准方式为：当压力传感器接触液体端低于检测箱体的箱底高度时，校准读数＝实际读数-高度差-导压孔深度；当压力传感器接触液体端高于检测箱体的箱体高度时，校准读数＝实际读数+高度差-导压孔深度。导压孔为压力传感器中内嵌的引流孔，导压孔深度即为检测药箱为空时数显表的初始读数；高度差为每个速度上数显表读数的最大值与最小值的差。
由图3可知，在打开振动模拟台的条件下，药箱内液体在不同速度下有不同程度的晃动，该晃动总体引起传感器测量值有一定幅度的下降。总得来说，压力传感器测量值与手动液位测量值呈严格的线性关系，由此可知，压力传感器可以用来测量农机药箱内剩余储药量。
本实施例还提供一种农机药箱，该农机药箱的底部安装有压力传感器，压力传感器连接有数显表；压力传感器与数显表之间经过以上检测方法校准处理。数显表接收到压力传感器传过来的数据信息，并通过数显表的读数与检测药箱内实际液位高度之间的线性模型得到显示值并显示给用户。
Claims (6)
1.一种利用压力传感器在线监测农机药箱剩余储药量的建模装置，其特征在于，包括：
振动模拟台，用于模拟药箱实际在农机驾驶时的晃动；
检测药箱，安装于所述振动模拟台上，其顶部接有定量多次向所述检测药箱内添加液体的进液管；
压力传感器，安装在所述检测药箱底部，测量所述检测药箱在晃动时的压力值并转换成液位信息；
与所述振动模拟台和压力传感器连接的控制台，在每次添加液体后，控制振动模拟台的晃动速度逐渐增加，并根据对应液位高度和晃动速度下的最小液位值和最大液位值，建立用于检测农机药箱剩余储药量的线性模型；
所述的压力传感器连接有数显表，将液位信息进行显示，所述数显表的校准方式为：当压力传感器接触液体端低于检测箱体的箱底高度时，校准读数＝实际读数-高度差-导压孔深度；当压力传感器接触液体端高于检测箱体的箱体高度时，校准读数＝实际读数+高度差-导压孔深度；
所述导压孔深度即为检测药箱为空时数显表的初始读数；
所述高度差为每个速度上数显表读数的最大值与最小值的差。
2.根据权利要求1所述的建模装置，其特征在于：
所述的振动模拟台固定有用于安装所述检测药箱的支架。
3.根据权利要求2所述的建模装置，其特征在于：
所述的支架的底部开有对称的两个圆孔，用于避开所述的压力传感器。
4.根据权利要求1所述的建模装置，其特征在于：
所述的压力传感器和所述的数显表连接有供电器。
5.根据权利要求1所述的建模装置，其特征在于：
所述的压力传感器垂直安装于所述检测药箱的底部，采用螺纹连接的方式，并用生料带密封。
6.一种利用压力传感器在线监测农机药箱剩余储药量的建模方法，基于权利要求1所述的校准装置进行，其特征在于，包括以下步骤：
(1)测量压力传感器与检测药箱箱底的高度差，并记录检测药箱为空时数显表的初始读数；
(2)向检测药箱内加5cm深度的液体，记录静态时数显表的读数；
(3)启动振动模拟台，从25km/h开始，每次增加5km/h，加至60km/h止，在每个速度上停留两分钟，记录每个速度上数显表读数的最大值与最小值；
(4)重复步骤(3)，至检测药箱的储液量达到80％～90％时停止试验；
(5)建立数显表的读数与检测药箱内实际液位高度之间的线性模型；
步骤(5)中所述数显表的校准方式为：当压力传感器接触液体端低于检测箱体的箱底高度时，校准读数＝实际读数-高度差-导压孔深度；
当压力传感器接触液体端高于检测箱体的箱体高度时，校准读数＝实际读数+高度差-导压孔深度；
所述导压孔深度即为检测药箱为空时数显表的初始读数；
所述高度差为每个速度上数显表读数的最大值与最小值的差。
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