本實用新型涉及農(nóng)業(yè)機械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種油菜精量直播機漏播與播量無線監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國是世界油菜生產(chǎn)大國，年種植面積和總產(chǎn)量均居世界首位。即便如此，根據(jù)國家統(tǒng)計局2014的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國食用油自足率不足40％。油菜種植工序繁雜、效率低、農(nóng)村勞動力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化等多重不利因素導(dǎo)致油菜種植的綜合效益低下，生產(chǎn)規(guī)模難以擴(kuò)大。油菜生產(chǎn)機械化技術(shù)與裝備已成為制約我國油菜生產(chǎn)的瓶頸。

播種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，而油菜精量直播機是實現(xiàn)播種的重要作業(yè)機械設(shè)備，本領(lǐng)域技術(shù)人員采用負(fù)壓吸種、正壓吹種的原理研制了一種氣力式油菜精量排種器，實現(xiàn)了單粒精量播種，解決了油菜籽因粒徑小、質(zhì)量輕、易破碎等特性導(dǎo)致排種盤型孔堵塞與種子破碎等關(guān)鍵技術(shù)難題。基于該排種器研制的2BFQ-6型油菜精量聯(lián)合直播機能一次完成開溝、滅茬、旋耕、精量播種、施肥、覆土等作業(yè)，省工省種省肥，實現(xiàn)了農(nóng)機與農(nóng)藝的有效結(jié)合，適應(yīng)水稻-油菜、玉米-油菜種植模式的機械化油菜直播，降低了油菜種植成本。近年來，2BFQ油菜系列、2BYM油麥兼用系列精量聯(lián)合直播機在全國18個省市自治區(qū)冬油菜和春油菜主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了示范推廣。

氣力式油菜精量排種器在排種工作過程處于全封閉狀態(tài)，播種機駕駛員無法實時獲知排種器的排種狀況，甚至對于因種箱缺種、種管堵塞、排種轉(zhuǎn)速過高、氣壓偏離有效值、排種傳動故障等造成的一行或多行發(fā)生的“斷條缺苗”、“稀疏缺苗”漏播，不能及時采取有效措施，嚴(yán)重影響油菜精量播種質(zhì)量及作物產(chǎn)量。通過后期在漏播位置進(jìn)行人工移栽補苗不僅增加勞動力成本，而且幼苗的生長差異也會影響作物產(chǎn)量。如果能夠在發(fā)生漏播后及時發(fā)現(xiàn)并及時補種，將會避免這種產(chǎn)量損失與人力成本。

目前國內(nèi)外針對馬鈴薯、玉米、小麥等大中粒徑種子精量排種器的排種質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)研究比較成熟，主要研究方法有光電檢測法、電容檢測法、高速攝影法等。單光電檢測法和電容檢測法主要應(yīng)用在大粒徑種子檢測對象范圍；高速攝影法對檢測的種子外形大小沒有嚴(yán)格要求，但數(shù)據(jù)處理時間長，成本高，對作業(yè)環(huán)境的光線、粉塵過于敏感。而對于平均直徑小于3mm的小粒徑種子如油菜、苜蓿、谷子、芝麻等精量排種器的性能檢測系統(tǒng)研究較少。相關(guān)研究者利用光纖傳感器對油菜籽種子流進(jìn)行有效檢測實現(xiàn)了油菜精量排種器的不同漏播狀態(tài)的準(zhǔn)確檢測，但因所用光纖傳感器價格昂貴，同時漏播檢測裝置安裝于直播機后方的精量排種器上，在工作過程中駕駛員只能依靠漏播報警系統(tǒng)的提示判斷故障所在，并不能實時獲知油菜精量直播機的畝播量、播種總量、播種面積、補種系數(shù)等排種質(zhì)量參數(shù)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的采用光纖傳感器對油菜精量排種器排種進(jìn)行監(jiān)測的方式存在無法獲知油菜直播機多路漏播和播量的實時監(jiān)測的技術(shù)缺陷，且成本昂貴，無法滿足現(xiàn)實市場需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種油菜精量直播機漏播與播量無線監(jiān)測系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下方案：

油菜精量直播機漏播與播量無線監(jiān)測系統(tǒng)，與油菜精量直播機連接，包括種子流測頻發(fā)送裝置、同步圓盤測速發(fā)送裝置和漏播決策與播量監(jiān)測裝置；

種子流測頻發(fā)送裝置，包括壓電敏感彈片、信號處理電路和單片機測頻模塊；壓電敏感彈片用于感應(yīng)油菜精量直播機的投種口下落的種子流沖擊獲得電壓信號；信號處理電路用于將電壓信號進(jìn)行處理獲得與種子流序列對應(yīng)的排種脈沖序列；單片機測頻模塊用于定時計數(shù)并根據(jù)所述排種脈沖序列得到排種頻率，并將測得的排種頻率定時發(fā)送給所述漏播決策與播量監(jiān)測裝置；

同步圓盤測速發(fā)送裝置包括傳感器、單片機測速模塊和與所述油菜精量直播機的排種器同軸安裝且同步轉(zhuǎn)動的同步圓盤；所述傳感器用于通過感應(yīng)所述同步圓盤，采集所述油菜精量直播機的標(biāo)準(zhǔn)排種脈沖序列信號；所述單片機測速模塊用于對所述標(biāo)準(zhǔn)排種脈沖序列信號定時計數(shù)得到排種盤轉(zhuǎn)速，并將測得的所述排種盤轉(zhuǎn)速發(fā)送給所述漏播決策與播量監(jiān)測裝置；

漏播決策與播量監(jiān)測裝置，用于接收所述排種頻率和所述排種盤轉(zhuǎn)速，得出并顯示實時的監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)。

其中，種子流測頻發(fā)送裝置還包括入種口(110)、導(dǎo)管(120)、碰撞腔(190)和碰撞出種口(1A0)；

入種口與油菜精量直播機的投種口對接，入種口的內(nèi)徑與投種口管道的外徑匹配設(shè)計；

導(dǎo)管的上端口與入種口密封對接，導(dǎo)管的下端插入所述碰撞腔、且下端口為與水平面呈30°～70°的斜截面；所述導(dǎo)管總長90～200mm；

壓電敏感彈片固定于所述碰撞腔內(nèi)部，與信號處理電路電連接，壓電敏感彈片與水平面呈30～70°角；

碰撞腔的下端與所述碰撞出種口對接。

其中，信號處理電路包括信號放大電路、半波整流電路、電壓比較電路和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路；

信號放大電路，用于對種子流撞擊所述壓電敏感彈片所產(chǎn)生的沖擊電壓信號進(jìn)行放大，且放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)范圍為1～30倍；

半波整流電路，利用二極管的單向?qū)ㄌ匦裕糜趯碜运鲂盘柗糯箅娐返呢?fù)向電壓進(jìn)行斬波；

電壓比較電路，用于通過調(diào)節(jié)比較電壓閾值，將所述半波整流電路傳過來的信號轉(zhuǎn)變成具有一定脈沖寬度的規(guī)整方波；

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，用于通過調(diào)節(jié)延時時間，延時時間的調(diào)節(jié)范圍在0.5ms～10ms之間，并將來自所述電壓比較電路的規(guī)整方波信號整合為與種子流序列相對應(yīng)的排種脈沖序列。

其中，單片機測頻模塊包括第一單片機和第一無線發(fā)射器；

第一單片機與所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電連接，用于對所述排種脈沖序列定時計數(shù)得到排種頻率；

第一無線發(fā)射器用于將所述排種頻率定時發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測裝置。

其中，傳感器包括霍爾傳感器和/或光電傳感器，所述同步圓盤沿周向均勻分布有與所述油菜精量直播機排種器型孔數(shù)一致的磁鋼或光孔，所述霍爾傳感器通過感應(yīng)所述磁鋼和/或所述光電傳感器通過感應(yīng)所述光孔來獲得標(biāo)準(zhǔn)排種脈沖序列信號；

單片機測速模塊包括第二單片機和第二無線發(fā)射器，所述第二單片機用于定時計數(shù)測定等效于排種盤轉(zhuǎn)速的所述同步圓盤轉(zhuǎn)速；所述第二無線發(fā)射器用于將測得的轉(zhuǎn)速發(fā)送給所述漏播決策與播量監(jiān)測裝置。

其中，漏播決策與播量監(jiān)測裝置，用于根據(jù)排種頻率和排種盤轉(zhuǎn)速進(jìn)行統(tǒng)計得出播量參數(shù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的漏播判定規(guī)則和補種系數(shù)閾值，得出實時的漏播程度和相應(yīng)的漏播補種信號。

其中，漏播決策與播量監(jiān)測裝置，包括單片機監(jiān)測模塊和監(jiān)測報警顯示器；

單片機監(jiān)測模塊包括無線接收器、決策與統(tǒng)計模塊；

無線接收器用于接收來自所述種子流測頻發(fā)送裝置的排種頻率排種脈沖序列以及所述同步圓盤測速發(fā)送裝置的排種盤轉(zhuǎn)速；

決策與統(tǒng)計模塊，用于對排種頻率和排種盤轉(zhuǎn)速進(jìn)行處理得到播種面積、播種總量、畝播量、補種系數(shù)、漏播程度和漏播補種信號；

監(jiān)測報警顯示器包括LCD顯示屏和LED指示燈，LCD顯示屏用于顯示多路油菜精量直播機的實時監(jiān)測結(jié)果，LED指示燈用于通過發(fā)光顏色不同對多路油菜精量直播機不同漏播程度進(jìn)行指示；漏播補種信號用于控制漏播補種器實現(xiàn)有序準(zhǔn)確補種。

其中，決策與統(tǒng)計模塊，包括漏播決策單元和播量統(tǒng)計單元；

播量統(tǒng)計單元，用于對包括但不限于播種面積、播種總量、畝播量的排種質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計與計算，對排種頻率處理計算可得實時排種總量；根據(jù)所述轉(zhuǎn)速以及所述的油菜精量直播機作業(yè)幅寬、傳動比、仿行地輪旋轉(zhuǎn)半徑、滑移率，計算出直播機前進(jìn)速度，進(jìn)而對時間積分可以求出播種面積，由實時的排種總量和播種面積，得到畝播量；

漏播決策單元，用于實現(xiàn)補種系數(shù)的計算、漏播程度的判定并產(chǎn)生漏播補種信號，根據(jù)測得的轉(zhuǎn)速和同步圓盤的磁鋼或光孔數(shù)，獲得標(biāo)準(zhǔn)排種頻率，補種系數(shù)為1減去當(dāng)前及最近兩組排種頻率與標(biāo)準(zhǔn)排種頻率的比值的加權(quán)平均數(shù)，權(quán)重分別為0.5，0.25，0.25，通過所得補種系數(shù)與設(shè)定的補種系數(shù)閾值進(jìn)行比較，判定出漏播嚴(yán)重程度并進(jìn)而根據(jù)補種系數(shù)給出對應(yīng)的漏播補種信號。

其中，設(shè)置多個種子流測頻發(fā)送裝置和同步圓盤測速發(fā)送裝置與一漏播決策與播量監(jiān)測裝置無線連接，形成多對一的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)。

其中，碰撞腔的一側(cè)設(shè)有楔形固定槽(140)和楔形固定塊(130)；

壓電敏感彈片穿套在所述楔形固定塊上，所述楔形固定塊固定在所述楔形固定槽內(nèi)，所述壓電敏感彈片所在的平面與水平面呈斜向下30～70°。

根據(jù)本實用新型提供的具體實施例，本實用新型公開了以下技術(shù)效果：

本實用新型提供了一種油菜精量直播機漏播與播量無線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括種子流測頻發(fā)送裝置、同步圓盤測速發(fā)送裝置和漏播決策與播量監(jiān)測裝置。種子流測頻發(fā)送裝置利用置于精量排種器投種口處的壓電敏感元件將種子流沖擊轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)過信號處理電路對其進(jìn)行處理后，通過單片機定時計數(shù)得到排種頻率，并定時發(fā)送。同步圓盤測速發(fā)送裝置利用傳感器感應(yīng)、單片機定時計數(shù)獲得排種盤轉(zhuǎn)速并定時發(fā)送。漏播決策與播量監(jiān)測裝置多對一無線接收排種盤轉(zhuǎn)速和多路排種頻率，通過播量統(tǒng)計與樓播決策實現(xiàn)播種面積、播種總量、畝播量實時監(jiān)測和漏播檢測報警并產(chǎn)生漏播補種信號，為后續(xù)消除漏播提供技術(shù)支撐，提高油菜直播機的智能化水平。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型提供的油菜精量直播機漏播與播量無線監(jiān)測系統(tǒng)的一個實施例的結(jié)構(gòu)框架示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的種子流測頻發(fā)送裝置(無封裝外殼)的剖面示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的種子流測頻發(fā)送裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的種子流測頻發(fā)送裝置與同步圓盤測速發(fā)送裝置連接的模塊構(gòu)成示意圖；

圖5為本實用新型實施例提供的漏播決策與播量監(jiān)測裝置的模塊構(gòu)成示意圖；

圖6為本實用新型的油菜精量直播機漏播與播量無線監(jiān)測系統(tǒng)的多對一連接的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中， 種子流測頻發(fā)送裝置100

同步圓盤測速發(fā)送裝置200

漏播決策與播量監(jiān)測裝置300

入種口110 導(dǎo)管120 楔形固定塊130

楔形固定槽140 壓電敏感彈片150 電源模塊160

信號處理電路170 單片機測頻模塊180 碰撞腔190

碰撞出種口1A0 封裝外殼1B0 緊固銷釘1C0

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

本實用新型的目的是提供一種油菜精量直播機漏播與播量無線監(jiān)測系統(tǒng)。

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實施例一

參見圖1至圖6所示，本實用新型實施例一提供的油菜精量直播機漏播與播量無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括種子流測頻發(fā)送裝置100、同步圓盤測速發(fā)送裝置200和漏播決策與播量監(jiān)測裝置300。

種子流測頻發(fā)送裝置100，包括壓電敏感彈片150、信號處理電路170和單片機測頻模塊180。

壓電敏感彈片150，用于感應(yīng)油菜精量直播機的投種口下落的種子流沖擊獲得電壓信號；信號處理電路170用于將電壓信號進(jìn)行處理獲得與種子流序列對應(yīng)的排種脈沖序列。單片機測頻模塊180，用于定時計數(shù)并根據(jù)排種脈沖序列得到排種頻率并將測得的排種頻率定時發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測裝置300。

所述同步圓盤測速發(fā)送裝置200包括傳感器、單片機測速模塊和與油菜精量直播機的排種器同軸安裝且同步轉(zhuǎn)動的同步圓盤。

傳感器用于通過同步圓盤采集油菜精量直播機的標(biāo)準(zhǔn)排種脈沖序列信號；單片機測速模塊，用于定時計數(shù)測定同步圓盤的轉(zhuǎn)速并將測得的轉(zhuǎn)速發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測裝置300。

漏播決策與播量監(jiān)測裝置300，用于根據(jù)排種頻率和排種盤轉(zhuǎn)速進(jìn)行統(tǒng)計得出播量參數(shù)，并利用預(yù)設(shè)的閾值和漏播判定規(guī)則，得出漏播決策和相應(yīng)的漏播補種信號。

優(yōu)選地，參見圖2和圖3所示，作為一個優(yōu)選實施例，種子流測頻發(fā)送裝置包括入種口110、導(dǎo)管120、楔形固定塊130、楔形固定槽140、壓電敏感彈片150、電源模塊160、信號處理電路170、單片機測頻模塊180、碰撞腔190、碰撞出種口1A0、封裝外殼1B0、緊固銷釘1C0。

入種口110與油菜精量直播機的投種口對接，入種口110的內(nèi)徑與投種口管道的外徑匹配設(shè)計。導(dǎo)管120的上端口與入種口110密封對接，導(dǎo)管120的下端插入碰撞腔190、且下端口為與水平面呈30°～70°的斜截面；導(dǎo)管120總長90～200mm。壓電敏感彈片150固定于碰撞腔190內(nèi)部，與信號處理電路170電連接。碰撞腔190的下端與碰撞出種口1A0對接。

所述壓電敏感彈片150穿過楔形固定塊130的內(nèi)孔并粘接在一起，并以懸臂梁結(jié)構(gòu)斜插安裝在水平向下傾斜一定角度(30～70°)的楔形固定槽140內(nèi)，用于感應(yīng)油菜精量排種器投種口下落的種子流沖擊獲得電壓信號，碰撞后的種子流迅速彈離壓電敏感彈片150并從出種口流出。

入種口110、導(dǎo)管120、碰撞腔190和碰撞出種口1A0形成了一條密封通道。

優(yōu)選地，導(dǎo)管120包括上部與下部。導(dǎo)管的上部長60～120mm，呈自上而下收縮的錐形、錐角在10～60°范圍內(nèi)。導(dǎo)管120的下部為一直管，長30～80mm，直管的下端口的斜截面與壓電敏感彈片150平行設(shè)置。在實際應(yīng)用中，直管下端口的斜截面與壓電敏感彈片150的平行允許一定程度的誤差存在，例如可以允許斜截面與壓電敏感彈片150形成的夾角在±2°之內(nèi)。

優(yōu)選地，壓電敏感彈片150為PVDF壓電薄膜，即聚偏氟乙烯薄膜。

其中，信號處理電路170包括信號放大電路、半波整流電路、電壓比較電路和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。優(yōu)選地，作為一種可實施方式，信號放大電路包括AD620，用于對種子流撞擊壓電敏感彈片所產(chǎn)生的沖擊電壓信號進(jìn)行放大，且放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)范圍為1～30倍；半波整流電路，設(shè)有二極管，利用二極管的單向?qū)щ娦杂糜趯碜苑糯笃鞯呢?fù)向電壓進(jìn)行斬波；電壓比較電路包括LM393芯片、第一滑動變阻器，用于通過調(diào)節(jié)第一滑動變阻器的阻值來調(diào)節(jié)比較電壓閾值，將半波整流電路傳過來的信號轉(zhuǎn)變成具有一定脈沖寬度的規(guī)整方波；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路包括74HC123E、電容、第二滑動變阻器；用于通過調(diào)節(jié)第二滑動變阻器的阻值來改變延時時間，延時時間的調(diào)節(jié)范圍在0.5ms～10ms之間，并將來自電壓比較電路的規(guī)整方波信號整合為與種子流序列相對應(yīng)的排種脈沖序列。

也就是說，信號放大電路170用于對壓電敏感彈片150感應(yīng)的油菜種子流沖擊電壓信號進(jìn)行放大，半波整流電路利用二極管的單向?qū)ㄌ匦裕糜诔シ糯笮盘柕呢?fù)半周便于后續(xù)的電壓比較，電壓比較電路通過設(shè)定合適的電壓比較閾值，來區(qū)別判定種子流沖擊信號與其它干擾信號，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路用于將電壓比較電路輸出的信號整形為對應(yīng)于種子流序列的排種脈沖序列。

進(jìn)一步地，電壓放大倍數(shù)和電壓比較閾值可以根據(jù)不同品種油菜籽的平均粒徑大小、千粒重、含水率差異進(jìn)行調(diào)整確定。在合理的調(diào)整范圍內(nèi)，放大倍數(shù)越小、電壓比較閾值越高，靈敏度越低，難以保證所有的種子都被檢測到；放大倍數(shù)越大、電壓比較閾值越低，小粒徑種子檢測靈敏度越高，但也會帶來單粒種子被檢測為多粒的可能。

進(jìn)一步地，在滿足排種頻率檢測響應(yīng)要求范圍內(nèi)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的延時時間越小，種子流序列檢測響應(yīng)越快，但同樣會增加單粒種子被檢測為多粒的可能；延時時間越大，種子流序列檢測響應(yīng)越慢，但可以消除單粒種子被檢測為多粒的可能。

單片機測頻模塊180包括第一單片機和第一無線發(fā)射器。

第一單片機與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電連接，對所述排種脈沖序列定時計數(shù)得到排種頻率；第一無線發(fā)射器用于將排種頻率定時發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測裝置。

電源模塊160由鋰電池、電源開關(guān)、電源指示燈構(gòu)成，用于為信號處理電路、單片機測頻系統(tǒng)提供電源及電源開關(guān)指示。

封裝外殼1B0用于保護(hù)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及方便安裝，緊固銷釘1C0用于封裝外殼與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的固定。

優(yōu)選地，同步圓盤測速發(fā)送裝置200中的傳感器包括霍爾傳感器或光電傳感器。同步圓盤沿圓盤邊緣軸向均勻分布有與油菜精量直播機的孔數(shù)一致的磁鋼或光孔，霍爾傳感器通過感應(yīng)磁鋼或光電傳感器通過感應(yīng)光孔來獲得標(biāo)準(zhǔn)排種脈沖序列信號。

單片機測頻模塊包括第二單片機、第二無線發(fā)射器和第二電源模塊組成，第二單片機用于定時計數(shù)測定同步圓盤的轉(zhuǎn)速；第二無線發(fā)射器用于將測得的轉(zhuǎn)速發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測裝置。

第二單片機用于定時計數(shù)測定同步圓盤的轉(zhuǎn)速，由于同步圓盤與油菜精量直播機的排種盤同步轉(zhuǎn)動，因此同步圓盤的轉(zhuǎn)速也就是排種盤轉(zhuǎn)速，第二無線發(fā)射器用于將測得的排種盤轉(zhuǎn)速發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測裝置300。

第二電源模塊由鋰電池、電源開關(guān)、電源指示燈構(gòu)成，用于為傳感器、單片機測速模塊提供電源及電源開關(guān)指示。

漏播決策與播量監(jiān)測裝置，包括單片機監(jiān)測模塊、監(jiān)測報警顯示器、第三電源模塊。

單片機監(jiān)測模塊包括一對多的無線接收器和決策與統(tǒng)計模塊，一對多無線接收器用于接收分別來自多個種子流測頻發(fā)送裝置的排種頻率以及同步圓盤測速發(fā)送裝置的排種盤轉(zhuǎn)速，決策與統(tǒng)計模塊用于對排種頻率和排種盤轉(zhuǎn)速進(jìn)行處理得到播種面積、播種總量、畝播量、補種系數(shù)、漏播程度及漏播補種信號；監(jiān)測報警顯示器包括LCD顯示屏和LED指示燈，LCD顯示屏用以顯示多路油菜精量排種器的實時監(jiān)測結(jié)果，LED指示燈利用發(fā)光顏色不同用于對多路油菜排種器不同漏播程度(無漏播、輕微漏播、嚴(yán)重漏播)進(jìn)行指示；漏播補種信號用于控制漏播補種器實現(xiàn)有序準(zhǔn)確補種；電源模塊由鋰電池、電源開關(guān)、電源指示燈構(gòu)成，用于為單片機監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測報警顯示器提供電源。

其中，決策與統(tǒng)計模塊包括播量統(tǒng)計單元和漏播決策單元。播量統(tǒng)計單元實現(xiàn)對播種面積、播種總量、畝播量播量參數(shù)的統(tǒng)計與計算，由單片機對排種頻率處理計算可得實時排種總量，根據(jù)所測排種盤轉(zhuǎn)速，以及已知的精量直播機作業(yè)幅寬、傳動比、仿行地輪旋轉(zhuǎn)半徑、滑移率，可以計算出直播機前進(jìn)速度，進(jìn)而對時間積分可以求出播種面積，由實時排種總量和播種面積，不難得到畝播量；漏播決策實現(xiàn)補種系數(shù)的計算、漏播程度的判定并產(chǎn)生補種信號，根據(jù)測得的排種盤轉(zhuǎn)速和同步圓盤磁鋼或光孔數(shù)，獲得標(biāo)準(zhǔn)排種頻率，補種系數(shù)定義為1減去當(dāng)前及最近兩組排種頻率與標(biāo)準(zhǔn)排種頻率比值的加權(quán)平均數(shù)，權(quán)重分別為0.5，0.25，0.25，通過所得補種系數(shù)與設(shè)定的補種系數(shù)閾值進(jìn)行比較，判定出漏播嚴(yán)重程度并進(jìn)而根據(jù)補種系數(shù)給出對應(yīng)的漏播補種信號。

優(yōu)選地，參見圖6所示，設(shè)置多個種子流測頻發(fā)送裝置和同步圓盤測速發(fā)送裝置與一漏播決策與播量監(jiān)測裝置連接，多路的油菜精量排種器1，2～N與多個種子流測頻發(fā)送裝置100一一對接，形成多對一的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)。排種頻率信息發(fā)送至漏播決策與播量監(jiān)測裝置后，結(jié)合排種盤轉(zhuǎn)速信息，從而實現(xiàn)油菜精量直播機的多路漏播與播量監(jiān)測。

優(yōu)選地，多路種子流測頻發(fā)送裝置、同步圓盤測速發(fā)送裝置和漏播決策與播量監(jiān)測裝置通過無線收發(fā)模塊，組建無線通訊網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)各裝置間的無線化信號傳輸。

實施例二

本實用新型實施例二提供了油菜精量直播機漏播與播量無線監(jiān)測系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例，關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)置的主要組成部分與實施例一相同，本實施例二不再贅述。

本實用新型實施例二選用2BFQ-6型油菜精量聯(lián)合直播機(專利號：201010153384.2，專利公開號：CN101836526A)，選用東方紅-LX954拖拉機為2BFQ-6型油菜精量聯(lián)合直播機提供動力，直播機上所用排種器是一種正負(fù)氣壓組合式油菜籽精量排種器(專利號：200620172781.3，專利公開號：CN201001269)，基于本實用新型實施例提供的技術(shù)方案在田間進(jìn)行試驗。

本實施例中油菜精量排種器選用40型孔的排種盤，將同步圓盤210安裝在精量排種器傳動軸上實現(xiàn)與排種器的同步轉(zhuǎn)動，同步圓盤邊緣沿周向均勻分布40個磁鋼，將油菜精量排種器的正負(fù)氣壓調(diào)整為最佳狀態(tài)。直播機前進(jìn)速度V設(shè)定為3.36km/h(慢二檔)，仿行地輪旋轉(zhuǎn)半徑R＝250mm，傳動比Z＝0.667，由直播機前進(jìn)速度V、傳動比Z、仿行地輪旋轉(zhuǎn)半徑R計算排種器理論轉(zhuǎn)速為23r/min。

根據(jù)大量油菜籽計數(shù)試驗，設(shè)定種子流測頻發(fā)送裝置的最佳參數(shù)，信號放大倍數(shù)調(diào)整為10，比較電壓閾值調(diào)整為1.7V，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)延時調(diào)整為5ms。將調(diào)整好參數(shù)的種子流測頻發(fā)送裝置100通過預(yù)留接口安裝在精量排種器投種口下方，油菜精量排種器投種口的種子流經(jīng)導(dǎo)管120豎直下落，與水平向下傾斜50°的PVDF壓電敏感彈片LDT0-028K發(fā)生斜面碰撞，然后沿接近于PVDF壓電敏感彈片安裝角度、無二次碰撞地從出種口1A0流出。

種子流與壓電敏感彈片150碰撞產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)由AD620組成的信號放大電路放大10倍，由二極管1N4148組成的半波整流電路濾除負(fù)半周電壓信號，由LM393組成的比較電壓閾值為1.7V的電壓比較電路，由74HC123E組成的延時時間為5ms的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，最終獲得與種子流序列相對應(yīng)的種子流脈沖序列。單片機通過定時計數(shù)測定排種頻率，并通過NRF24L01無線發(fā)射模塊將所測排種頻率每隔1s定時發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測裝置。

同步圓盤測速發(fā)送裝置200的霍爾傳感器感應(yīng)同步圓盤上磁鋼流，并通過單片機定時計數(shù)獲得同步圓盤轉(zhuǎn)速，即排種盤轉(zhuǎn)速，并通過NRF24L01無線發(fā)射模塊將所測排種盤轉(zhuǎn)速每隔1s定時發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測裝置。

漏播決策與播量監(jiān)測裝置的一對多無線接收器接收來多路的種子流測頻發(fā)送裝置100的排種頻率和來自同步圓盤測速發(fā)送裝置200的排種盤轉(zhuǎn)速，決策與統(tǒng)計模塊通過對排種頻率和排種盤轉(zhuǎn)速信息進(jìn)行分析和計算，獲得播種面積播種總量、畝播量、補種系數(shù)等播種質(zhì)量參數(shù)，并顯示在監(jiān)測報警顯示器的LCD顯示屏上，同時設(shè)定的補種系數(shù)閾值與補種系數(shù)進(jìn)行比較，判定漏播嚴(yán)重程度，并通過監(jiān)測報警顯示器的LED指示燈發(fā)出的不同顏色進(jìn)行指示。

若發(fā)生了漏播，漏播決策模塊根據(jù)漏播補種信號控制油菜籽螺管式步進(jìn)補種裝置進(jìn)行補種，螺管式補種器具體結(jié)構(gòu)、各部件連接方式、工作原理詳見油菜籽螺管式步進(jìn)補種系統(tǒng)(專利號：201410683072.0，專利公開號：CN104396393A)。

本實施例田間試驗結(jié)果表明：本實用新型的油菜精量直播機排種無線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地監(jiān)測并顯示畝播量、播種總量、排種頻率、補種系數(shù)、漏播程度等播種質(zhì)量參數(shù)，準(zhǔn)確率均可達(dá)到95％以上，并對所發(fā)生的漏播能夠準(zhǔn)確指示并給出漏播補種信號。

綜上，本實用新型提供的油菜精量直播機漏播與播量無線監(jiān)測系統(tǒng)，較現(xiàn)有技術(shù)中常用的光纖傳感監(jiān)測方式，能夠?qū)崟r獲取播種質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)，為即時監(jiān)測播種和補種提供了重要依據(jù)，同時設(shè)備成本相比于光纖方式大幅降低，具有功耗小，安裝方便，可擴(kuò)展性強等特點，可根據(jù)精量直播機排種器數(shù)量進(jìn)行對應(yīng)安裝，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

經(jīng)實踐表明，該系統(tǒng)抗干擾性強，田間惡劣環(huán)境(塵土飛揚、劇烈顛簸)對其較高的檢測準(zhǔn)確率幾乎無影響。

本實用新型的系統(tǒng)種子流排種頻率和排種盤轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)采用2.4GHz的無線傳輸方式，該無線傳輸方式可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離、準(zhǔn)確、快速地傳輸，而且相比有線傳輸，具有安裝便捷，無需布線，可靠性高等特點。

此外，本實用新型提供的系統(tǒng)還具有較強的適應(yīng)性，通過選用不同的壓電材料或調(diào)整信號放大倍數(shù)、比較電壓閾值、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)延時時間等設(shè)定的參數(shù)，可以適用于油菜、苜蓿、谷子、芝麻等不同物理特性的小粒徑種子多路漏播實時檢測及自動補種，有效提高精量播種機的播種質(zhì)量與效率，實現(xiàn)精量直播機械化和智能化發(fā)展。

本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。