[发明专利]一种联合收获机谷物产量图绘制系统

说明书

本发明公开了一种联合收获机谷物产量图绘制系统，包括传感器模块、北斗定位系统、单片机控制器以及上位机；传感器模块包括谷物流量传感器、含水率传感器以及转速传感器；所述转速传感器用于测量割台搅龙转速、收获机前进速度以及输粮搅龙转速；所述北斗定位系统用于获取收获机的位置信息；所述单片机控制器一方面根据传感器模块测量的信息计算出谷物流量及产量信息并保存在存储模块，另一方面根据转速传感器测量的转速信息解决定位误差；所述上位机通过与所述单片机控制器交互，读取存储模块保存的谷物流量及产量信息、收获机位置信息，通过产量图软件实时显示农田产量信息，生成农田作业产量图。本发明能适应不同谷物流量，实现精确测产功能。

技术领域

本发明涉及农业机械测量领域，特别涉及一种联合收获机谷物产量图绘制系统。

背景技术

随着精准农业的快速发展，通过对农田田块内部的土壤状况与与生产效益的研究，由实验田确定农作物的生产目标。调用“优化配方、科学管理”的专家系统，提高土壤生产力，调节农田作物的投入，以最少的成本达到同等或更高的收益。联合收获机谷物流量测产装置在精准农业中的具有重要的价值，结合北斗二代定位系统获取对应农田区间的农作物产量，绘制直观地农田作物产量图，为精准农业提供管理资料和决策依据。联合收获机在作业过程中谷物的流量测量受机械振动噪声干扰，以及流量传感器在线标定以及试验等问题造成测量误差，因此开发出能精确、稳定测量谷物流量产量的装置具有重要意义。

国内外通过研究在联合收获机上安装传感器对谷物流量信息获取，公开了光电式、容积式、γ射线式和冲量式类流量传感器，其中光电式流量传感器通过测量谷物体积测流量，控制器预先输入谷物密度ρ参数，为了精确测量需要安装多对光电对射开关，容易受地面倾斜探头污染影响测量精度；容积式流量传感器通过安装刮板轮机构测量刮板轮转速测流量，增加了刮板容积箱容易发生堵塞，且体积大成本高；γ射线式传感器通过测量穿过谷物γ射线衰减强度测量流量，但因γ射线对人体和环境产生危害而未能推广；而冲量式流量传感器利用动量定理实时测量谷物流量，因易安装、结构简单、成本低被广泛采用。

单板冲量式流量传感器(201310520486.7)提出了安装导流板的传感器装置，安装减震垫增强传感器抗震性能，由力敏元件传感器输出信号直接转换成流量信号，没有对传感器输出的信号进行有效处理，误差较大。

双板谷物流量传感器(200820046635.5)公开了一种双板差分测量装置，安装前置、后置挡板两块与应变片差分连接，可以去除振动信号干扰。装置只是去除流量信息中的振动干扰，没有对传感器信息转换成流量的处理。

双板差分流量传感器信号处理装置(201310686447.4)公开了双板差分流量传感器和信号处理装置，将测量板信号和参考板信号通过数字滤波器分别进行傅里叶频谱分析，得到剔除背景振动噪声和随机噪声的流量信号。

流量传感器标定与实验装置(201010281349.9)公开了流量传感器标定与试验装置，通过转速传感器获取净粮升运器的转速，振动传感器获取背景振动噪声，倾角传感器获取流量传感器安装角度，料斗称监测粮仓内谷物质量的变化。通过各种传感器装置获取影响流量测量因素，提高测量精度，装置适应于能精确测量正常恒定下的谷物流量，对于不同流量的测量误差较大。

现有的冲量式流量传感器，通过在出粮口安装导流板减小谷物碰撞损失，采用傅里叶频谱分析滤波去噪，采用双承载板差分方式去除机械振动干扰，这些措施仅适用于喂入量在小范围内提高精度，对于流量较小时流量信号难以捕捉；流量较大时传感器信号抖动剧烈、线性度差的问题不能得到解决。由此造成流量测产误差大的问题，同时冲量式传感器对不同种类的谷物输出信号不同，难以直接线性拟合，由此产生的误差需要通过技术解决，同时在引入的GPS/北斗接收的定位信息会因为收获机作业中带来的延迟产生定位误差，导致定位不准确。且公开的研究中绘制的产量图采用其它绘图分析软件，使用复杂且操作困难，不利于联合收获机测产系统技术的推广。因此有必要开发出一套测量精确、定位精准的联合收获机谷物产量图绘制系统。

发明内容