CN109328564A - 一种玉米精量播种机的监测与控制系统 - Google Patents

一种玉米精量播种机的监测与控制系统 Download PDF

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杨丽
丁友强
张东兴
崔涛
刘彦伟
王镇东
李玉环
王云霞
钟翔君
樊晨龙
荆慧荣
张天亮
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C7/00—Sowing
    • A01C7/20—Parts of seeders for conducting and depositing seed
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0428—Safety, monitoring

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Abstract

本发明公开了属于农业机械控制设备领域的一种玉米精量播种机的监测与控制系统。该系统包括主控制器、GPS信号灯、USB通讯指示灯、GPS接收器、Android智能设备、GPRS/WiFi通讯模块、变压器、驱动器、直流无刷电机、减速器、电驱式排种器和排种传感器；其中主控制器由拖拉机蓄电池供电，Android设备通过USB线连接主控制器，GPRS/WiFi通讯模块集成或外接在主控制器上，GPS信号灯和USB通讯指示灯安装在主控制器盒上。本发明实现了播种株距的无极调节，在工作中可实时获取播种质量数据和位置数据，具备故障报警功能，还可通过GPRS/WiFi通讯模块实现播种作业的远程监控。

Description

一种玉米精量播种机的监测与控制系统
技术领域
本发明属于农业机械控制设备领域，特别涉及一种玉米精量播种机的监测与控制系统。
背景技术
玉米播种作业的质量直接影响苗期长势，进而影响产量。精量播种可节约良种、省去间苗工序，减轻劳动强度，提高玉米植株分布均匀度，充分利用水肥光热条件，使植株获得更大的营养面积，达到增产增收的目的。传统播种机多采用地轮和链条驱动，依靠齿轮组调节株距，复杂繁琐且无法实现株距的无极调节，高速作业状态下地轮易打滑，导致株距稳定性变差；且作业过程中对播种机状态缺乏监控，一旦播种机出现机械故障、种箱排空、导种管堵塞等非常现象，很难及时发现，对于高速多行播种机来讲，易造成大面积漏播现象。近年来国内针对电驱式播种机控制系统的研究越来越多，但也大都限于对播种阶段的控制，缺乏对作业状态的实时监控。本系统采用GPS接收器获取播种机速度信息，避免地轮打滑和链条跳动造成的播种质量下降的问题，采用Android设备输入各作业参数，实现了播种株距的无极调节，在工作中可实时获取播种质量数据和位置数据，具备故障报警功能，还可通过GPRS/WiFi通讯模块实现播种作业的远程监控。
发明内容
本发明的目的是提出一种玉米精量播种机的监测与控制系统，其特征在于，所述玉米精量播种机的监测与控制系统包括主控制器、GPS信号灯、USB通讯指示灯、GPS接收器、Android智能设备、GPRS/WiFi通讯模块、变压器、驱动器、直流无刷电机、减速器、电驱式排种器和排种传感器；其中主控制器分别连接拖拉机蓄电池、GPRS/WiFi通讯模块、Android智能设备、GPS信号灯、USB通讯指示灯和排种传感器；Android智能设备与GPRS/WiFi通讯模块连接；拖拉机蓄电池与变压器、驱动器、直流无刷电机、减速器、电驱式排种器和排种传感器串联；
所述主控制器由拖拉机蓄电池供电，Android设备通过USB线连接主控制器，GPRS/WiFi通讯模块集成或外接在主控制器上，GPS信号灯和USB通讯指示灯安装在主控制器盒上，通过明灭状态指示GPS接收器和Android智能设备是否正常工作；GPS接收器由主控制器供电，并通过串口将采集到的速度信息传递至主控制器，显示农机具作业轨迹、作业面积、当前地理位置、各排种器当前转速、作业质量的播种机现场状态数据，还能够对Android智能设备充电以维持持久工作；驱动器电源线通过变压器连接到拖拉机蓄电池上，通过CAN总线接收主控制器的转速指令，并上传当前排种器转速、各播种行作业质量数据至主控制器；排种传感器安装于播种机排种器落种口下方。
所述监测与控制系统总线留有接口，所控制行数可任意拓展，即插即用。
所述GPRS/WiFi通讯模块能将主控制器采集的播种机作业过程数据上传到云端服务器，供远程Android智能设备实时掌控作业状态；直流无刷电机由驱动器供电并调速，再通过减速器驱动排种器排种盘。
所述主控制器采用嵌入式单片机作为控制核心，集成电源电路、CAN通讯电路、USB通讯电路、串口通讯电路为一体，为适应田间作业环境，用防水盒对电路板进行密闭防水防尘处理。电源电路分级降压，分别为单片机、GPS接收器或北斗接收器、Android智能设备、排种传感器供电。
所述GPS接收器或由北斗接收器代替，工作时安装于拖拉机驾驶室顶部。
所述Android智能设备可以是Android手机、Android平板、Android工控机，工作时置于驾驶室内部；
所述变压器升压值为驱动器供电电压。
所述驱动器用防水盒进行密闭防尘防水处理。
本发明的有益效果是本系统采用GPS接收器获取播种机速度信息，避免地轮打滑和链条跳动造成的播种质量下降的问题，采用Android设备输入各作业参数，实现了播种株距的无极调节，在工作中可实时获取播种质量数据和位置数据，具备故障报警功能，还可通过GPRS/WiFi通讯模块实现播种作业的远程监控。
附图说明
图1为玉米精量播种机的监测与控制系统结构示意图。
具体实施方式
本发明提出一种玉米精量播种机的监测与控制系统；下面结合附图予以说明。图1所示为玉米精量播种机的监测与控制系统结构示意图。图中，主控制器分别连接拖拉机蓄电池、GPRS/WiFi通讯模块、Android智能设备、GPS信号灯、USB通讯指示灯和排种传感器；Android智能设备与GPRS/WiFi通讯模块连接；拖拉机蓄电池与变压器、驱动器、直流无刷电机、减速器、电驱式排种器和排种传感器串联；
所述主控制器通过电源线接到拖拉机自带的12V蓄电池上，GPS接收器安装于拖拉机顶部，通过DB9串口接到主控制器盒上，并由主控制器内部电源电路供电；Android设备通过USB数据线连接到主控制器盒上，由主控制器内部电源电路供电；驱动器通过变压器连接到电源上，通过CAN总线和主控制器连接，直流无刷电机连接到驱动器上，并经减速器驱动排种器；排种传感器安装于排种器落种口下部，通过电源线由蓄电池直接供电，其信号线接到主控制器IO口上；GPRS/WiFi通讯模块安装在主控制器上。实际作业时，GPS接收器将拖拉机前进速度、经纬度信息通过串口线传输至主控制器，在此过程中，GPS信号灯将以GPS信号的接收频率闪动；Android设备将设置的传动比、排种盘型孔数、播种株距等作业参数通过USB数据线传输至主控制器(或者先传输至云端服务器，再通过网络传送至主控制器的GPRS/WiFi通讯模块)，在此过程中，USB通讯指示灯会在有信息传输时亮起；主控制器结合拖拉机当前速度和设置的传动比、排种盘型孔数、播种株距等作业参数解算出当前电机转速，并通过CAN总线将转速指令传输至各行驱动器；驱动器接收到转速指令后，经减速器驱动排种器进行播种作业；排种传感器在种子下落过程中产生脉冲信号，主控制器采集并处理后得到当前播种合格指数和重漏播指数，并在有种子下落时对拖拉机速度进行时间积分，得到已作业面积，最后将播种合格指数和重漏播指数、已作业面积、经纬度数据通过USB数据线发送到Android智能设备(或者先传输至云端服务器，再通过网络传送至Android设备)，Android智能设备将上述数据显示出来，并在重漏播严重时响铃，在收到经纬度信息后，通过软件内部集成的如百度地图等地图SDK，显示出当前播种机地理位置。

Claims (8)

1.一种玉米精量播种机的监测与控制系统，其特征在于，所述玉米精量播种机的监测与控制系统包括主控制器、GPS信号灯、USB通讯指示灯、GPS接收器、Android智能设备、GPRS/WiFi通讯模块、变压器、驱动器、直流无刷电机、减速器、电驱式排种器和排种传感器；其中主控制器分别连接拖拉机蓄电池、GPRS/WiFi通讯模块、Android智能设备、GPS信号灯、USB通讯指示灯和排种传感器；Android智能设备与GPRS/WiFi通讯模块连接；拖拉机蓄电池与变压器、驱动器、直流无刷电机、减速器、电驱式排种器和排种传感器串联；
所述主控制器由拖拉机蓄电池供电，Android设备通过USB线连接主控制器，GPRS/WiFi通讯模块集成或外接在主控制器上，GPS信号灯和USB通讯指示灯安装在主控制器盒上，通过明灭状态指示GPS接收器和Android智能设备是否正常工作；GPS接收器由主控制器供电，并通过串口将采集到的速度信息传递至主控制器，显示农机具作业轨迹、作业面积、当前地理位置、各排种器当前转速、作业质量的播种机现场状态数据，还能够对Android智能设备充电以维持持久工作；驱动器电源线通过变压器连接到拖拉机蓄电池上，通过CAN总线接收主控制器的转速指令，并上传当前排种器转速、各播种行作业质量数据至主控制器；排种传感器安装于播种机排种器落种口下方。
2.根据权利要求1所述一种玉米精量播种机的监测与控制系统，其特征在于，所述GPRS/WiFi通讯模块能将主控制器采集的播种机作业过程数据上传到云端服务器，供远程Android智能设备实时掌控作业状态；直流无刷电机由驱动器供电并调速，再通过减速器驱动排种器排种盘。
3.根据权利要求1所述一种玉米精量播种机的监测与控制系统，其特征在于，所述主控制器采用嵌入式单片机作为控制核心，集成电源电路、CAN通讯电路、USB通讯电路、串口通讯电路为一体，为适应田间作业环境，用防水盒对电路板进行密闭防水防尘处理，电源电路分级降压，分别为单片机、GPS或北斗接收器、Android智能设备、排种传感器供电。
4.根据权利要求1所述一种玉米精量播种机的监测与控制系统，其特征在于，所述GPS接收器或由北斗接收器代替，工作时安装于拖拉机驾驶室顶部。
5.根据权利要求1所述一种玉米精量播种机的监测与控制系统，其特征在于，所述Android智能设备选取Android手机、Android平板或Android工控机，工作时置于驾驶室内部；。
6.根据权利要求1所述一种玉米精量播种机的监测与控制系统，其特征在于，所述变压器升压值为驱动器供电电压。
7.根据权利要求1所述一种玉米精量播种机的监测与控制系统，其特征在于，所述驱动器用防水盒进行密闭防尘防水处理。
8.根据权利要求1所述一种玉米精量播种机的监测与控制系统，其特征在于，所述监测与控制系统总线留有接口，所控制行数可任意拓展，即插即用。
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