CN1748451A - 联合收割机随机损失率实时监测方法 - Google Patents

Abstract

一种联合收割机随机损失率实时监测方法，将采用喂入量传感器、籽粒收获量传感器、籽粒损失传感器、谷物水分传感器同时采集影响损失率变化的信号，经过信号调理和转换，由模拟量转换成数字信号传输给计算机，计算机将这些信号进行处理和分析，把结果通过接口电路送到显示、报警装置进行喂入量、草谷比、谷物水分、分离损失率、清选损失率和总损失率的显示和报警。本发明可在实时测试联合收割机随机损失率的同时，实时监视收割机的喂入量、草谷比、谷物水分等影响损失率变化的主要因素，以监测联合收割的工作状态，保证联合收割机的良好作业质量。

Description

联合收割机随机损失率实时监测方法

技术领域：

本发明涉及农业装备田间监测技术领域，为一种联合收割机随机损失率实时监测方法。

背景技术：

任何联合收割机在田间收获作业时，不论其作业质量如何，总会有百分之几的损失率，且其损失率是瞬时动态变化的。但是，收割机的损失率必须符合中国有关国家标准(如GB/T 8097-1996规定，脱粒机体损失率：小麦≤1％，水稻≤3％)的技术要求。因此，在收获作业时，只苛求收割面积大、收获籽粒多，不顾及损失率和作业质量的联合收割机是不受农民和机手所喜爱，也是不为市场所欢迎的。

当前，对于联合收割机收获损失的测试，通常是采用人工的方法。收割台切割后的作物，通过倾斜输送器(过桥)喂入脱粒机构进行脱粒，其脱出物通过分离机构和清选机构进行分离和清选；用人工的方法，将通过分离机构的排出物(茎秆、杂余、脱不净穗头、裹带籽粒等)和通过清选机构的排出物(颖糠、短茎秆、杂余、脱不净穗头、夹带籽粒等)，及经由籽粒升运器进入粮仓的籽粒等全部脱出物，分别收集起来，处理、分类、称重，然后计算清选机构和分离机构的全部排出物及收获籽粒的总重(喂入量即总喂入量＝清选机构排出物+分离机构排出物+收获籽粒总重)、进入粮仓的籽粒重(籽粒收获量)、分离机构排出的籽粒重(分离损失)、清选机构排出的籽粒重(清选损失)、脱粒机构(脱离滚筒)的脱不净损失(排出物中未被完全脱粒的穗头)等，再加上测试收割机的工作时间(即接样时间，单位：秒)，就可以分别计算出联合收割机的喂入量(进入联合收割机脱粒机构谷物的总重kg/s)、总损失率(联合收割机的总损失率为割台损失率与脱粒机体损失率之和，这里是指脱粒机体损失率，不包括割台损失率。

分离损失率(即

)和清选损失率(即 等一系列表示收割机生产效率和作业质量的性能指标。未脱净损失(未完全脱粒穗头中的籽粒，又称为脱不净损失)是分别随着分离机构和清选机构的排出物被排出机外的，其损失率是随同分离损失率和清选损失率一块计算的，这里不单独计量脱不净损失率。但是，这种人工的方法，不仅工作量大，工作强度高，而且测试、计算的也只是联合收割机在某一时间段的平均喂入量和平均损失率。因此，用人工的方法根本无法测试联合收割机的随机损失率，无法在线对机器的工作状态进行实时监视和调整，以提高收割机的工作效率和作业质量。

目前，市场上出现了一种采用电子技术检测联合收割机损失的测试装置，它可以动态测试和显示收割机的损失量。它在联合收割机分离机构和清选机构的尾部安装了损失传感器，但其所测试的损失值是一个绝对量，既该装置只测试了收割机的分离损失和清选损失，没有同步实时测试收割机的瞬时喂入量和籽粒收获量，没有能计算出收割机的随机损失率(％)，所以此种损失测试装置不能明确表明收割机所处工作状态的损失率。因此，该装置所显示的损失值是毫无意义的。例如；在某一时间，这种测试装置显示联合收割机的损失为某一刻度值(如200g)，而这一损失值是收割机在2kg/s喂入量状态下，还是在3kg/s喂入量状态下得到的却不知道，因此对机手缺乏适用、简便的操作指导意义，所以这种测试装置显示的损失值实用意义不大；或者，有两台大小不同生产率的收割机都装有这种损失测试装置，这两台收割机的工作效率(喂入量)不同，尽管这两台机器显示的损失量都是200g，可这两台收割机的性能是不一样的，作业质量也是不相同的，喂入量大的收割机，相对工作性能好，作业质量高；同时，若这两台收割机都显示损失量是200g，并不等于两台收割机的工作效率都达到了最佳，没有潜力可挖，由于不知道收割机的损失率，就无法控制收割机提高多少喂入量即满足作业质量的要求，又达到了机器的高效率。所以，这种损失测试装置不能指导机手明确、有效的控制收割机，达到最高生产效率，实现最佳作业质量。

目前，国外的一些联合收割机安装了损失传感器。如美国John Deere公司的新型JD-1075联合收割机，在逐稿器和清选筛的后部安装了传感器，用于损失测试。但它输出的是收割机单位时间的损失值(如g/s)，其值的大小受前进速度影响、随作业速度改变，不能明确说明联合收割机作业时其工作性能和作业质量的优劣；该机配合机器速度传感器和割幅，可输出单位面积的损失值，其值可用于产量测试时参考，却不符合我国收获机械损失率的国家标准及中国人的习惯，也无法高效指导机手控制机器的作业质量，使收割机损失率不超标。

国际上一些联合收割机为了智能测产，在收割机上安装了籽粒收获量传感器(如不同原理的籽粒流量传感器)，并依据其收割面积，进行收获地块的产量测试。但这些可智能测产的联合收割机，大多不进行收获损失率的测试。基于智能测产收割机具有籽粒收获量测试技术，若配合籽粒分离损失及清选损失测试技术，可以实时测试收割机的随机损失率。但是，只知道收割机的籽粒喂入量(籽粒收获量与损失量之和)还不足以了解收割机主要工作部件的工作状态和工作负荷。在喂入籽粒的同时，茎秆喂入量的多少是直接影响脱离机构(滚筒)的脱粒负荷、清选机构(筛箱)的清选负荷、分离机构(逐稿器)的分离负荷及其工作性能，茎秆负荷重了，就会极大地影响损失率造成超标。如果，单单只为了测试和计算损失率，有了籽粒损失量和收获量就够了，但要监视并控制损失率，不测试喂入量(籽粒喂入量与茎秆喂入量之和)、不知道草谷比(喂入收割机的茎秆与籽粒之比)，以及谷物(茎秆和籽粒)含水率是不科学的，也是行不通的，因喂入量、草谷比和谷物水分是影响籽粒损失率不可忽视的重要因素。因此，本发明就是基于解决上述问题提出的。

可见，联合收割机在田间作业时，由于机器的前进速度不是恒定的，所收获作物的密度、高度、成熟度，籽粒和茎秆的含水率等都不相同，收获的割幅和割茬也不一样，且这些因素都会随着时间和地点的不同而发生改变。因此，联合收割机的喂入量是随机变化的不确定量，用人工的方法是无法进行实时测试的；而联合收割机的脱粒机构、分离机构和清选机构等工作部件，也会因喂入量、草谷比、谷物水分的不断变化，导致脱离性能、分离性能和清选性能的不稳定，从而造成联合收割机的作业质量，尤其是损失率的随机变化。因此，不知道联合收割机喂入量、草谷比、谷物水分和损失率的随机变化，就无法控制收割机工作在最佳工作状态，来提高收割机的生产效率，保证收割机的良好作业质量。现有的损失和损失率测试方法，没有同时测试联合收割机的随机喂入量、草谷比、谷物水分和籽粒损失率等性能参数，不能有效实施收割机随机损失率的监控。

发明内容：

为了解决上述损失测试方法存在的问题，本发明提供了一种联合收割机随机损失率实时监测方法，可在实时测试联合收割机随机损失率的同时，实时测试收割机的喂入量、草谷比、谷物水分等影响损失率变化的主要影响因素，以实现监控损失率，保证联合收割机的良好作业质量。

本发明所采用的技术方案是：一种联合收割机随机损失率实时监测方法，该方法的步骤如下：

(1)在联合收割机工作部件的相应位置安装喂入量传感器、籽粒收获量传感器、籽粒损失传感器采集联合收割机的随机喂入量、籽粒收获量、籽粒损失量信号；

(2)对上述信号经信号放大、调理和转换，由模拟量转换成数字信号传输给计算机；

(3)计算机把上述数字信号进行分析和处理，得出联合收割机的喂入量、草谷比、分离损失率、清选损失率和总损失率结果；

(4)计算机将结果通过接口电路送到显示装置进行喂入量、草谷比、分离损失率、清选损失率和总损失率的显示，或根据事先的设定值在超限时送到报警装置进行故障预防和损失率超标的报警，实施联合收割机随机损失率的实时测试和影响损失率变化因素的监视。

在采用喂入量传感器、籽粒收获量传感器、籽粒损失传感器的同时，在联合收割机的相应位置处还安装谷物水分传感器，以采集并通过计算机得出与联合收割机损失率相关的谷物茎秆及籽粒的含水率影响因素信息。

在实时测试联合收割机随机损失率的同时，实时通过计算机计算、监测并由显示部分显示收割机的喂入量、草谷比、谷物水分的量值在单位时间的变化和损失率在单位时间的变化。

在联合收割机割台后的过桥处装有喂入量传感器采集喂入量信号；在分离机构尾部装有分离损失传感器采集籽粒损失信号；在清选机构尾部装有清选损失传感器采集籽粒损失信号；在籽粒升运器上部装有籽粒收获量传感器，采集记录籽粒的实时收获量信号；在联合收割机的过桥和籽粒升运器上安装谷物水分传感器，测试谷物茎秆及籽粒的含水率信号。

本发明取得的效果是：由于本发明以现代测试技术和计算机技术为支撑，以先进、完善、科学的监测理论为指导，实现了随机损失率的实时在线监测，这就从根本上改变了传统人工测试方法不能瞬时、动态测试损失率的弊端和消除了损失率测试的滞后性、不实时性；由于在联合收割机田间作业时，在线、同步测试了损失率、喂入量、草谷比、谷物水分等表明机器工作状态的性能参数，使机手明确和掌握了影响损失率变化的重要原因，可调控收割机工作在最佳性能状态，提高机器的生产效率和作业质量。因此，本发明更有利于驾驶员监控收割机的生产效率和作业质量，更有利于提高驾驶员的工作效率，减轻驾驶员的劳动强度，发挥联合收割机的最大功效，达到联合收割机的高效、低耗、丰产、丰收。本发明与传统的和现有的损失率测试方法相比，具有实时、方便、快捷、全面、先进、科学等优点，是联合收割机驾驶员监控损失率的好方法。

附图说明：

图1是本发明的监测系统组成框图。

图2是本发明联合收割机监测工作过程框图。

具体实施方式：

本发明监测系统的工作原理和实施过程如图1和图2所示，实施联合收割机随机损失率实时监测的监测系统由以下各部分组成：信号采集部分、信号调理部分、信号转换部分、计算机(如单片计算机、便携计算机、台式机算机等)分析处理部分、接口电路及显示和报警装置等部分。信号采集部分包括：喂入量传感器、籽粒收获量传感器、籽粒损失传感器(清选损失传感器、分离损失传感器)、谷物水份传感器(茎秆含水率传感器、籽粒含水率传感器)等。

当联合收割机在田间收获作业并进行随机损失率实时监测时，割台喂入谷物经过装有喂入量传感器的过桥，传感器将喂入量转变成电信号；通过过桥的喂入谷物经过脱粒机构的脱粒和分离作用，从滚筒与凹板出口排出的脱出物进入分离机构，从凹板栅格分离出的脱出物进入清选机构；进入分离机构的脱出物经逐稿器分离出的籽粒进入清选机构，其余茎秆、杂余、脱不净穗头、裹带籽粒等从分离机构尾部排出机外，装在分离机构尾部的分离损失传感器采集籽粒损失信号；进入清选机构的脱出物，通过风扇和筛箱清选出的籽粒进入装有籽粒收获量传感器的籽粒升运器，并被送入粮仓，其余颖糠、短茎秆、杂余、未脱净穗头、夹带籽粒等从清选机构尾部排出机外，装在清选机构尾部的清选损失传感器采集籽粒损失信号；通过籽粒升运器进入粮仓的籽粒，由籽粒收获量传感器将其转变成电信号，记录籽粒的实时收获量；在联合收割机的适当部位(如过桥、籽粒升运器等)安装谷物水分传感器，测试谷物茎秆及籽粒的含水率；这几路同时采集的不同形式、不同量纲、不同大小的传感器电信号，通过信号调理和转换(如放大、滤波、调制、转换等)，由模拟量转换成数字信号，传输给计算机(PC机、便携机或单片机等)；计算机将喂入量信号、籽粒收获量信号、谷物水分信号和籽粒损失信号进行处理和分析，将结果通过接口电路送到显示装置进行喂入量、草谷比、谷物水分、分离损失率、清选损失率和总损失率的显示(如指针、数字、曲线或图形、图像等)，以展示、监视喂入量(总喂入量、籽粒喂入量、茎秆喂入量)、草谷比(喂入收割机的谷物茎秆与籽粒之比)、谷物水分(籽粒含水率、茎秆含水率)等的状态及对脱粒、分离和清选性能的影响；同时，还可以根据机手对收割机的要求和设定，进行相关声、光报警(如喂入量、损失率等)，提醒和告知驾驶员收割机的工作状态，使驾驶员明确掌握影响损失率变化和超标的原因，通过调整收割机相应工作部件的工作状态，防止诸如工作部件堵塞等故障和损失率超标的发生，以免影响收割机技术性能的发挥和收获作业的正常进行，保证收割机高效率、低损失、优质量作业。

Claims (4)

1、一种联合收割机随机损失率实时监测方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

(1)在联合收割机工作部件的相应位置安装喂入量传感器、籽粒收获量传感器、籽粒损失传感器采集联合收割机的随机喂入量、籽粒收获量、籽粒损失量信号；

(2)对上述信号经信号放大、调理和转换，由模拟量转换成数字信号传输给计算机；

(3)计算机把上述数字信号进行分析和处理，得出联合收割机的喂入量、草谷比、分离损失率、清选损失率和总损失率结果；

(4)计算机将结果通过接口电路送到显示装置进行喂入量、草谷比、分离损失率、清选损失率和总损失率的显示，或根据事先的设定值在超限时送到报警装置进行故障预防和损失率超标的报警，实施联合收割机随机损失率的实时测试和影响损失率变化因素的监视。

2、根据权利要求1所述的联合收割机随机损失率实时监测方法，其特征在于，在采用喂入量传感器、籽粒收获量传感器、籽粒损失传感器的同时，在联合收割机的对应位置处还安装谷物水分传感器，以采集并通过计算机得出与联合收割机损失率相关的谷物茎秆及籽粒的含水率影响因素信息。

3、根据权利要求2所述的联合收割机随机损失率实时监测方法，其特征在于，在实时测试联合收割机随机损失率的同时，实时通过计算机计算监测并由显示部分显示收割机的喂入量、草谷比、谷物水分的量值在单位时间的变化和损失率在单位时间的变化。

4、根据权利要求3所述的联合收割机随机损失率实时监测方法，其特征在于，联合收割机在割台后的过桥处装有喂入量传感器采集喂入量信号，在分离机构尾部装有分离损失传感器采集籽粒损失信号；在清选机构尾部装有清选损失传感器采集籽粒损失信号；在籽粒升运器上部装有籽粒收获量传感器，采集记录籽粒的实时收获量信号；在联合收割机的过桥和籽粒升运器处安装谷物水分传感器，测试谷物茎秆及籽粒的含水率信号。

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