RU2670718C9 - Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна - Google Patents
Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670718C9 RU2670718C9 RU2018104077A RU2018104077A RU2670718C9 RU 2670718 C9 RU2670718 C9 RU 2670718C9 RU 2018104077 A RU2018104077 A RU 2018104077A RU 2018104077 A RU2018104077 A RU 2018104077A RU 2670718 C9 RU2670718 C9 RU 2670718C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grain
- output
- flow
- sensors
- sensor
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009313 farming Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 abstract description 6
- 230000035558 fertility Effects 0.000 abstract description 5
- 230000010267 cellular communication Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/28—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by drag-force, e.g. vane type or impact flowmeter
- G01F1/30—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by drag-force, e.g. vane type or impact flowmeter for fluent solid material
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01D—HARVESTING; MOWING
- A01D41/00—Combines, i.e. harvesters or mowers combined with threshing devices
- A01D41/12—Details of combines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Threshing Machine Elements (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может найти применение в уборке сельскохозяйственных культур зерноуборочным комбинатом при реализации технологии точного земледелия. Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна включает корпус 1, разветвитель потока 2 в виде наклонной плоскости, стабилизатор потока 3 измерительную камеру 4, емкостный датчик 5, датчик температуры 6 и тензодатчик 7. Новым является то, что лотковый расходомер общего потока зерна выполнен в виде закрепленной на корпусе 1 металлической скобы 8 с двумя соосными отверстиями с резьбой, в которые вкручены навстречу друг другу два датчика давления 9, 10 с частотными выходами сигналов, зажимающие измерительный лоток 11, имеющий фиксированную точку опоры 12 на корпусе 1. Сигнальные выходы с датчиков 9 и 10 подаются на D- и С-входы D-триггера 13, выход D-триггера подключен к одному из входов модуля частотного ввода 14, на другой его вход подключен выход датчика влажности 5. Выход модуля частотного ввода 14 соединен по RS485 интерфейсу с бортовым компьютером 15. По тому же интерфейсу поступает оцифрованный модулем аналогового ввода 16 сигнал с датчика температуры 6 и тензодатчика 7. Бортовой компьютер 15 оснащен навигатором 17, флэш-памятью 18 и GSM/GPRS модемом сотовой связи 19. Технический результат - облегчение решения задачи технологии точного земледелия по выравниванию плодородия полей дифференцированным внесением удобрений, и, как следствие, повышение урожайности сельскохозяйственных культур и снижение экологической нагрузки на окружающую среду. 1 ил.
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мониторингу урожайности при комбайновой уборке зерновых культур.
Известен способ внесения минеральных удобрений (Жукова О. Точность на полях // АгроПрофит. - №3. - 2008. - С. 12-34.), включающий уборку зерновых культур зерноуборочным комбайном, оборудованным датчиком урожайности, бортовым компьютером и GPS-приемником. Датчик урожайности измеряет поток зерна, поступающего в бункер, в это же время система GPS собирает данные о местоположении комбайна и записывает их в память компьютера с указанием урожайности сельскохозяйственной культуры в данной точке. После окончания уборки, данные из бортового компьютера переносятся в стационарный ПК (компьютер) агроменеджера, где составляется карта урожайности с привязками на местности. По этим картам устанавливаются проблемные участки с низкой урожайностью, производятся агрохимический или агрофизический анализ почвы этих участков, с помощью дифференцированного внесения удобрений разрабатываются пути выравнивания плодородия на этих участках для стабилизации посевов на всем полевом массиве. По этим материалам подготавливаются карты задания и расчеты доз удобрений, вносимых разбрасывателем на данном участке. Затем карта задания вносится в бортовой компьютер трактора, сагрегатированного с разбрасывателем минеральных удобрений, оборудованным системой автоматического дозирования, что обеспечивает при работе разбрасывателя минеральных удобрений дифференцированное их внесение.
Наиболее важным аспектом сбора данных для точного измерения урожайности на каждом конкретном участке поля является точное измерение урожайности на каждом конкретном участке поля.
Известно устройство для измерения расхода зерна из выгрузного шнека комбайна, состоящее из корпуса, набора электродов измерительного емкостного датчика, набора электродов компенсационного емкостного датчика, пластин формирователей потока (Авторское свидетельство СССР N 1311655, МКИ A01D 41/12, 1985).
Недостатком данного устройства является сложность дальнейшего преобразования сигналов измерительного емкостного датчика с учетом сигналов компенсационного емкостного датчика, связанная с зависимостью емкости измерительного датчика не только от количества измеряемого зерна и от температуры, давления и свойств зерна, но и от влажности и загрязнений самих датчиков.
Известно устройство для измерения расхода зерна RU 2161396, которое состоит из лопасти, пружины, датчика-преобразователя, генератора импульсов и счетчика. Лопасть установлена на горизонтальном валу на выходе выгрузного шнека и воспринимает напор зерна. Лопасть имеет криволинейную форму, обеспечивающую перпендикулярность ее рабочей поверхности к траектории движения потока зерна для максимального восприятия потока. Величина отклонения лопасти зависит от расхода зерна в шнеке и фиксируется датчиком.
Недостатком известного решения является отсутствие учета в измерении динамической составляющей поступающего зерна и учета его влажности.
Известен способ измерения урожайности, разработанный фирмой Нью-Холланд, <img src=”http://img.agriexpo.ru/images_ag/photo-m/169826-10308601.jpg”alt=”Высокоточный датчик выработки” /> <проспект>, состоящий из датчика урожайности и специального датчика измерения влажности. Датчик урожайности представляется собой пластину установленную на поворотном устройстве с противовесом. По отклонению пластины под действием массы зерна поступающей в бункер определяют урожайность. Показания датчика влажности каждые 30 секунд передаются в монитор для хранения и корректировки технологического процесса.
Недостатком этого способа является ограниченный диапазон измерений урожайности и большая погрешность.
Известен поточный расходомер зерна серии «Шлейф» (http://plaun-s.ru/SenConsumption.html), входящий в систему автоматического увлажнения зерна «Плаун», представляющий собой лотковый расходомер с электронным преобразователем сигнала тензодатчика в сигнал интерфейса RS485 и компьютер с программным обеспечением для сбора и хранения данных.
Недостатком известного решения является сложность обработки сигнала тензодатчика, большая погрешность и отсутствие поточного измерителя влажности зерна.
Наиболее близким по технической сущности является поточный влагомер зерна серии «Композит» (http://plaun-s.ru/SenComposite.html. входящий в систему автоматического увлажнения зерна «Плаун», который выбран в качестве прототипа, включающий корпус встраиваемый в падающий поток зерна, разветвитель потока, стабилизатор, измерительную камеру с датчиком влажности, температуры и натуры, лотковый расходомер с электронной системой компенсации налипшей пыли и обработки сигналов датчиков.
Недостатком известного устройства является низкая точность и помехоустойчивость измерения расхода зерна.
Техническая задачи заключается в повышении точности измерения урожайности зерна на каждом конкретном участке поля при комбайновой уборке зерновых с учетом влажности поступающего в приемный бункер зерна для выравнивания в дальнейшем плодородия почвы и как следствие повышение урожайности высеваемых культур.
Техническая задача достигается тем, что поточный влагомер зерна включающий корпус, встраиваемый в падающий поток зерна, разветвитель потока, стабилизатор, измерительную камеру с датчиками влажности, температуры и натуры, лотковый расходомер с электронной системой компенсации налипшей пыли и обработки сигналов датчиков, согласно изобретению лотковый расходомер общего потока зерна выполнен в виде закрепленной на корпусе металлической скобы, с двумя соосными отверстиями с резьбой в которые вкручены навстречу друг другу два датчика давления с частотными выходами сигналов, зажимающие конец измерительного лотка, имеющего фиксированную точку опоры на корпусе, выходы датчиков соединены с входами D и С D-триггера, выход D-триггера соединен с одним из входов частотного модуля, на другой вход которого подан сигнал с датчика влажности, выход модуля частотного ввода соединен по RS485 интерфейсу с бортовым компьютером и выходом модуля аналогового ввода производящим цифровую обработку сигнала датчика температуры и тензодатчика, бортовой компьютер оснащен навигатором, флэш-памятью и GSM/GPRS модемом сотовой связи, компенсация налипшей грязи производится в бортовом компьютере путем вычитания из каждого измеряемых показаний значение показаний при остановке комбайна и отсутствии поступления зерна из загрузочного шнека.
Изобретение поясняется чертежом.
На чертеже изображена принципиальная схема автоматизированной системы поточного измерения урожайности зерна при комбайновой уборке.
Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна для технологии точного земледелия содержит корпус 1, встраиваемый в верхней части загрузочного шнека бункера в падающий поток зерна, разветвитель потока 2, выполненный в виде наклонной плоскости для устранения кинематической энергии падающего зерна и отведения части зерна потока через стабилизатор потока 3 в измерительную камеру 4 с емкостным датчиком влажности 5, датчиком температуры зерна 6 и тензодатчиком натуры 7. Лотковый расходомер общего потока зерна выполненный в виде закрепленной на корпусе 1 металлической скобы 8, с двумя соосными отверстиями с резьбой, в которые вкручены навстречу друг другу два датчика давления 9, 10 с частотными выходами сигналов, зажимающие измерительный лоток 11, имеющий фиксированную точку опоры 12 на корпусе 1. Сигнальные выходы с датчиков 9 и 10 подаются на D и С входы D-триггера 13, выход D-триггера подключен к одному из входов модуля частотного ввода 14, на другой его вход подключен выход датчика влажности 5. Выход модуля частотного ввода 14 соединен по RS485 интерфейсу с бортовым компьютером 15. По тому же интерфейсу поступает оцифрованный модулем аналогового ввода 16 сигнал с датчика температуры 6 и тензодатчика 7. Бортовой компьютер 15 оснащен навигатором 17, флэш-памятью 18 и GSM/GPRS модемом сотовой связи 19.
Автоматизированная система поточного измерения урожайности для точного земледелия при комбайновой уборке зерновых культур работает следующим образом.
Поток зерна из верхней части загрузочного шнека зерноуборочного комбайна поступает в поточный измеритель урожайности на разветвитель потока 2, где основной объем по наклонной плоскости отводится на лотковый расходомер, а небольшая часть - в измерительную камеру 4. Перед измерительной камерой 4 продукт проходит через разветвитель потока 2 в стабилизатор потока 3, где он тормозится, успокаивается и стабилизирует плотность и скорость. Уравновешенный по плотности продукт попадает в измерительную камеру 4, с емкостным датчиком влажности 5, датчиком зерна 6, а с тензодатчика 7 снимаются показания натуры. Пройдя измерительную камеру 4, продукт соединяется с основным потоком и попадает на лотковый расходомер. Датчики 9 и 10 осуществляют одинаковое усилие зажатия конца измерительного лотка 11 при отсутствии потока зерна, так чтобы частоты на выходах датчиков 9 и 10 были одинаковы и соответствовали середине рабочей зоны давления. В этом случае при равных частотах на входах С и D на выходе D-триггера будет нулевой сигнал. При поступлении зерна на лоток 11 своим давлением оно будет увеличивать давление на верхний 9 и уменьшать на нижний 10 датчики. Частота на выходе 9 датчика будет повышаться, а с выхода 10 датчика будет понижаться. На выходе D-триггера появится частота и она будет тем выше чем больше будет давление на лоток, начиная с нулевой частоты. Таким образом, количество импульсов поступающих на вход модуля частотного ввода 14 за секунду будет пропорционально массе зерна прошедшего через лоток.
Компенсация налипшей грязи производится в бортовом компьютере 15 путем вычитания из каждого измеряемых показаний значения показаний при остановке комбайна и отсутствии поступления зерна из загрузочного шнека.
На другой вход модуля частотного ввода 14 поступает частотный сигнал с датчика 5 влажности. Оцифрованные значения массы зерна и влажности по RS485 интерфейсу подаются в бортовой компьютер 15, где измеренные значения и данные о местоположении комбайна на поле определяемое навигатором 17 записываются в память компьютера 15 с указанием урожайности на каждом конкретном участке поля. Эти данные в режиме реального времени передаются по GSM/GPRS модему 19 на сервер диспетчерского центра и записываются на флэш-память 18 для составления карты урожайности на каждом участке поля для последующего изучения и выравнивания плодородия почвы.
Для коррекции показаний влажности зерна датчиком 5 необходимо измерять температуру и массу. Аналоговые сигналы датчиков температуры 6 и тензодатчика 7 подаются на входы модуля аналогового ввода 16, откуда значения их показаний в оцифрованном виде по тому же RS485 интерфейсу записываются в память бортового компьютера 15 вместе с показаниями влажности.
Такой способ измерения урожайности характеризуется высокой точностью измерений т.к. полезные сигналы датчиков 9 и 10 будет складываться, а сигнал помехи одновременно действующий на оба датчика будет вычитаться. Вибрационная знакопеременная помеха просуммированная за интервал измерения также стремится к нулю.
Использование автоматизированной системы поточного измерения урожайности зерна облегчает решение задачи технологии точного земледелия, по выравнивания плодородия полей дифференцированным внесением удобрений, и, как следствие, повышение урожайности сельскохозяйственных культур и снижение экологической нагрузки на окружающую среду.
Claims (1)
- Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна для технологии точного земледелия, включающая корпус, встраиваемый в падающий поток зерна, разветвитель потока, стабилизатор, измерительную камеру с датчиками влажности, температуры и натуры, лотковый расходомер с электронной системой компенсации налипшей пыли и обработки сигналов датчиков, отличающаяся тем, что лотковый расходомер общего потока зерна, выполненный в виде закрепленной на корпусе металлической скобы с двумя соосными отверстиями с резьбой, в которые вкручены навстречу друг другу два датчика давления с частотными выходами сигналов, зажимающие конец измерительного лотка, имеющего фиксированную точку опоры на корпусе, выходы датчиков соединены с входами D и С D-триггера, выход D-триггера соединен с одним из входов частотного модуля, на другой вход которого подан сигнал с датчика влажности, выход модуля частотного ввода соединен по RS485 интерфейсу с бортовым компьютером и выходом модуля аналогового ввода, производящим цифровую обработку сигнала датчика температуры и тензодатчика натуры, бортовой компьютер оснащен навигатором, флэш-памятью и GSM/GPRS модемом сотовой связи.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018104077A RU2670718C9 (ru) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018104077A RU2670718C9 (ru) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2670718C1 RU2670718C1 (ru) | 2018-10-24 |
| RU2670718C9 true RU2670718C9 (ru) | 2018-11-29 |
Family
ID=63923443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018104077A RU2670718C9 (ru) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2670718C9 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109655589A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-19 | 河南农业大学 | 试验小区谷物产量测量装置及测量方法 |
| RU2704331C1 (ru) * | 2019-04-25 | 2019-10-28 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5686671A (en) * | 1995-09-11 | 1997-11-11 | Deere & Company | Grain mass flow sensor for an agricultural combine |
| US5837906A (en) * | 1997-06-09 | 1998-11-17 | Ludwig Kipp | Apparatus and method for measuring the real-time volumetric flow rate of grain in a field harvester using acoustical transducers |
| RU2239982C2 (ru) * | 2002-03-28 | 2004-11-20 | Саутин Борис Иванович | Конвейерная система универсальная блочно-интегрально-секционная зооперерабатывающая |
| EP2960633A1 (en) * | 2014-06-27 | 2015-12-30 | Deere & Company | Grain mass flow estimation |
| US9714856B2 (en) * | 2013-12-13 | 2017-07-25 | Ag Leader Technology, Inc. | Automatic compensation for the effect of grain properties on mass flow sensor calibration |
-
2018
- 2018-02-02 RU RU2018104077A patent/RU2670718C9/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5686671A (en) * | 1995-09-11 | 1997-11-11 | Deere & Company | Grain mass flow sensor for an agricultural combine |
| US5837906A (en) * | 1997-06-09 | 1998-11-17 | Ludwig Kipp | Apparatus and method for measuring the real-time volumetric flow rate of grain in a field harvester using acoustical transducers |
| RU2239982C2 (ru) * | 2002-03-28 | 2004-11-20 | Саутин Борис Иванович | Конвейерная система универсальная блочно-интегрально-секционная зооперерабатывающая |
| US9714856B2 (en) * | 2013-12-13 | 2017-07-25 | Ag Leader Technology, Inc. | Automatic compensation for the effect of grain properties on mass flow sensor calibration |
| EP2960633A1 (en) * | 2014-06-27 | 2015-12-30 | Deere & Company | Grain mass flow estimation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2670718C1 (ru) | 2018-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105741180B (zh) | 一种联合收获机谷物产量图绘制系统 | |
| CN102379189B (zh) | 一种粮食产量分布信息测量方法及装置 | |
| Arslan et al. | Grain yield mapping: Yield sensing, yield reconstruction, and errors | |
| EP2779818B1 (en) | Crop yield per location measurer | |
| Reitz et al. | Investigations on a particular yield mapping system for combine harvesters | |
| Pelletier et al. | Development of a tomato load/yield monitor | |
| Maja et al. | Development of a yield monitoring system for citrus mechanical harvesting machines | |
| RU2670718C9 (ru) | Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна | |
| CN103125204A (zh) | 一种联合收割机的谷物质量测量装置与测量方法 | |
| Yu et al. | A solid fertilizer and seed application rate measuring system for a seed-fertilizer drill machine | |
| CN116616036A (zh) | 一种冲量与称重组合式谷物流量监测装置及方法和收获机 | |
| Yin et al. | Design and evaluation of a maize monitoring system for precision planting | |
| Liu et al. | Development and application experiments of a grain yield monitoring system | |
| Wild et al. | A weighing system for local yield monitoring of forage crops in round balers | |
| Perez-Munoz et al. | Continuous grain yield monitoring | |
| Singh et al. | Precision in grain yield monitoring technologies: a review | |
| Choi et al. | Grain flow rate sensing for a 55 kW full-feed type multi-purpose combine | |
| Cerri et al. | Sugar cane yield monitor | |
| Wallace | Small plot evaluation of an electro-optical cotton yield monitor | |
| Hall et al. | Sugarbeet Yield Monitoring for Site-Specific Farming Part II–Field Testing | |
| Wagner et al. | Grain flow measurement with a pivoted auger | |
| Kargarpour et al. | Design and evaluation of a yield monitoring system for combinable crops | |
| RU2704331C1 (ru) | Автоматизированная система поточного измерения урожайности зерна | |
| Kumhála et al. | Development and testing of two methods for the measurement of the mowing machine feed rate | |
| Al-Mallahi et al. | Monitoring the flow of seeds in grain drill using fiber sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200203 |