本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種油菜精量直播機(jī)漏播與播量無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國(guó)是世界油菜生產(chǎn)大國(guó)，年種植面積和總產(chǎn)量均居世界首位。即便如此，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2014的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)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(dòng)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(jī)械化技術(shù)與裝備已成為制約我國(guó)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(jī)是實(shí)現(xiàn)播種的重要作業(yè)機(jī)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(shí)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(pán)型孔堵塞與種子破碎等關(guān)鍵技術(shù)難題?；谠撆欧N器研制的2BFQ-6型油菜精量聯(lián)合直播機(jī)能一次完成開(kāi)溝、滅茬、旋耕、精量播種、施肥、覆土等作業(yè)，省工省種省肥，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)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(jī)械化油菜直播，降低了油菜種植成本。近年來(lái)，2BFQ油菜系列、2BYM油麥兼用系列精量聯(lián)合直播機(jī)在全國(guó)18個(gè)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(guò)程處于全封閉狀態(tài)，播種機(jī)駕駛員無(wú)法實(shí)時(shí)獲知排種器的排種狀況，甚至對(duì)于因種箱缺種、種管堵塞、排種轉(zhuǎn)速過(guò)高、氣壓偏離有效值、排種傳動(dòng)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(shí)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(guò)后期在漏播位置進(jìn)行人工移栽補(bǔ)苗不僅增加勞動(dòng)力成本，而且幼苗的生長(zhǎng)差異也會(huì)影響作物產(chǎn)量。如果能夠在發(fā)生漏播后及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)補(bǔ)種，將會(huì)避免這種產(chǎn)量損失與人力成本。

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)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(cè)技術(shù)研究比較成熟，主要研究方法有光電檢測(cè)法、電容檢測(cè)法、高速攝影法等。單光電檢測(cè)法和電容檢測(cè)法主要應(yīng)用在大粒徑種子檢測(cè)對(duì)象范圍；高速攝影法對(duì)檢測(cè)的種子外形大小沒(méi)有嚴(yán)格要求，但數(shù)據(jù)處理時(shí)間長(zhǎng)，成本高，對(duì)作業(yè)環(huán)境的光線、粉塵過(guò)于敏感。而對(duì)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(cè)系統(tǒng)研究較少。相關(guān)研究者利用光纖傳感器對(duì)油菜籽種子流進(jìn)行有效檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了油菜精量排種器的不同漏播狀態(tài)的準(zhǔn)確檢測(cè)，但因所用光纖傳感器價(jià)格昂貴，同時(shí)漏播檢測(cè)裝置安裝于直播機(jī)后方的精量排種器上，在工作過(guò)程中駕駛員只能依靠漏播報(bào)警系統(tǒng)的提示判斷故障所在，并不能實(shí)時(shí)獲知油菜精量直播機(jī)的畝播量、播種總量、播種面積、補(bǔ)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(duì)油菜精量排種器排種進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方式存在無(wú)法獲知油菜直播機(jī)多路漏播和播量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的技術(shù)缺陷，且成本昂貴，無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種油菜精量直播機(jī)漏播與播量無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

油菜精量直播機(jī)漏播與播量無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，與油菜精量直播機(jī)連接，包括種子流測(cè)頻發(fā)送裝置、同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置和漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置；

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

同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置包括傳感器、單片機(jī)測(cè)速模塊和與所述油菜精量直播機(jī)的排種器同軸安裝且同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同步圓盤(pán)；所述傳感器用于通過(guò)感應(yīng)所述同步圓盤(pán)，采集所述油菜精量直播機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)排種脈沖序列信號(hào)；所述單片機(jī)測(cè)速模塊用于對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)排種脈沖序列信號(hào)定時(shí)計(jì)數(shù)得到排種盤(pán)轉(zhuǎn)速，并將測(cè)得的所述排種盤(pán)轉(zhuǎn)速發(fā)送給所述漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置；

漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置，用于根據(jù)排種頻率和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(bǔ)種系數(shù)閾值，得出實(shí)時(shí)的漏播程度和相應(yīng)的漏播補(bǔ)種信號(hào)。

其中，種子流測(cè)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(jī)的投種口對(duì)接，入種口的內(nèi)徑與投種口管道的外徑匹配設(shè)計(jì)；

導(dǎo)管的上端口與入種口密封對(duì)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(zhǎng)90～200mm；

壓電敏感彈片固定于所述碰撞腔內(nèi)部，與信號(hào)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(duì)接。

其中，信號(hào)處理電路包括信號(hào)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(hào)放大電路，用于對(duì)種子流撞擊所述壓電敏感彈片所產(chǎn)生的沖擊電壓信號(hào)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?，用于?duì)來(lái)自所述信號(hào)放大電路的負(fù)向電壓進(jìn)行斬波；

電壓比較電路，用于通過(guò)調(diào)節(jié)比較電壓閾值，將所述半波整流電路傳過(guò)來(lái)的信號(hào)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(guò)調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間，延時(shí)時(shí)間的調(diào)節(jié)范圍在0.5ms～10ms之間，并將來(lái)自所述電壓比較電路的規(guī)整方波信號(hào)整合為與種子流序列相對(duì)應(yīng)的排種脈沖序列。

其中，單片機(jī)測(cè)頻模塊包括第一單片機(jī)和第一無(wú)線發(fā)射器；

第一單片機(jī)與所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電連接，用于對(duì)所述排種脈沖序列定時(shí)計(jì)數(shù)得到排種頻率；

第一無(wú)線發(fā)射器用于將所述排種頻率定時(shí)發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測(cè)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(pán)沿周向均勻分布有與所述油菜精量直播機(jī)排種器型孔數(shù)一致的磁鋼或光孔，所述霍爾傳感器通過(guò)感應(yīng)所述磁鋼和/或所述光電傳感器通過(guò)感應(yīng)所述光孔來(lái)獲得標(biāo)準(zhǔn)排種脈沖序列信號(hào)；

單片機(jī)測(cè)速模塊包括第二單片機(jī)和第二無(wú)線發(fā)射器，所述第二單片機(jī)用于定時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)定等效于排種盤(pán)轉(zhuǎn)速的所述同步圓盤(pán)轉(zhuǎn)速；所述第二無(wú)線發(fā)射器用于將測(cè)得的轉(zhuǎn)速發(fā)送給所述漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置。

其中，漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置，包括單片機(jī)監(jiān)測(cè)模塊和監(jiān)測(cè)報(bào)警顯示器；

單片機(jī)監(jiān)測(cè)模塊包括無(wú)線接收器、決策與統(tǒng)計(jì)模塊；

無(wú)線接收器用于接收來(lái)自所述種子流測(cè)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(pán)測(cè)速發(fā)送裝置的排種盤(pán)轉(zhuǎn)速；

決策與統(tǒng)計(jì)模塊，用于對(duì)排種頻率和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速進(jìn)行處理得到播種面積、播種總量、畝播量、補(bǔ)種系數(shù)、漏播程度和漏播補(bǔ)種信號(hào)；

監(jiān)測(cè)報(bào)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(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果，LED指示燈用于通過(guò)發(fā)光顏色不同對(duì)多路油菜精量直播機(jī)不同漏播程度進(jìn)行指示；漏播補(bǔ)種信號(hào)用于控制漏播補(bǔ)種器實(shí)現(xiàn)有序準(zhǔn)確補(bǔ)種。

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

播量統(tǒng)計(jì)單元，用于對(duì)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(jì)與計(jì)算，對(duì)排種頻率處理計(jì)算可得實(shí)時(shí)排種總量；根據(jù)所述轉(zhuǎn)速以及所述的油菜精量直播機(jī)作業(yè)幅寬、傳動(dòng)比、仿行地輪旋轉(zhuǎn)半徑、滑移率，計(jì)算出直播機(jī)前進(jìn)速度，進(jìn)而對(duì)時(shí)間積分可以求出播種面積，由實(shí)時(shí)的排種總量和播種面積，得到畝播量；

漏播決策單元，用于實(shí)現(xiàn)補(bǔ)種系數(shù)的計(jì)算、漏播程度的判定并產(chǎn)生漏播補(bǔ)種信號(hào)，根據(jù)測(cè)得的轉(zhuǎn)速和同步圓盤(pán)的磁鋼或光孔數(shù)，獲得標(biāo)準(zhǔn)排種頻率，補(bǔ)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(guò)所得補(bǔ)種系數(shù)與設(shè)定的補(bǔ)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(bǔ)種系數(shù)給出對(duì)應(yīng)的漏播補(bǔ)種信號(hào)。

其中，設(shè)置多個(gè)種子流測(cè)頻發(fā)送裝置和同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置與一漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置無(wú)線連接，形成多對(duì)一的無(wú)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)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明提供了一種油菜精量直播機(jī)漏播與播量無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括種子流測(cè)頻發(fā)送裝置、同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置和漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置。種子流測(cè)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(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路對(duì)其進(jìn)行處理后，通過(guò)單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)得到排種頻率，并定時(shí)發(fā)送。同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置利用傳感器感應(yīng)、單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)獲得排種盤(pán)轉(zhuǎn)速并定時(shí)發(fā)送。漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置多對(duì)一無(wú)線接收排種盤(pán)轉(zhuǎn)速和多路排種頻率，通過(guò)播量統(tǒng)計(jì)與樓播決策實(shí)現(xiàn)播種面積、播種總量、畝播量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和漏播檢測(cè)報(bào)警并產(chǎn)生漏播補(bǔ)種信號(hào)，為后續(xù)消除漏播提供技術(shù)支撐，提高油菜直播機(jī)的智能化水平。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的油菜精量直播機(jī)漏播與播量無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框架示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的種子流測(cè)頻發(fā)送裝置(無(wú)封裝外殼)的剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的種子流測(cè)頻發(fā)送裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的種子流測(cè)頻發(fā)送裝置與同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置連接的模塊構(gòu)成示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置的模塊構(gòu)成示意圖；

圖6為本發(fā)明的油菜精量直播機(jī)漏播與播量無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的多對(duì)一連接的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，種子流測(cè)頻發(fā)送裝置100

同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置200

漏播決策與播量監(jiān)測(cè)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(hào)處理電路 170 單片機(jī)測(cè)頻模塊 180 碰撞腔 190

碰撞出種口 1A0 封裝外殼 1B0 緊固銷(xiāo)釘 1C0

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)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(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種油菜精量直播機(jī)漏播與播量無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例一

參見(jiàn)圖1至圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例一提供的油菜精量直播機(jī)漏播與播量無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括種子流測(cè)頻發(fā)送裝置100、同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置200和漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置300。

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

壓電敏感彈片150，用于感應(yīng)油菜精量直播機(jī)的投種口下落的種子流沖擊獲得電壓信號(hào)；信號(hào)處理電路170用于將電壓信號(hào)進(jìn)行處理獲得與種子流序列對(duì)應(yīng)的排種脈沖序列。單片機(jī)測(cè)頻模塊180，用于定時(shí)計(jì)數(shù)并根據(jù)排種脈沖序列得到排種頻率并將測(cè)得的排種頻率定時(shí)發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置300。

所述同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置200包括傳感器、單片機(jī)測(cè)速模塊和與油菜精量直播機(jī)的排種器同軸安裝且同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同步圓盤(pán)。

傳感器用于通過(guò)同步圓盤(pán)采集油菜精量直播機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)排種脈沖序列信號(hào)；單片機(jī)測(cè)速模塊，用于定時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)定同步圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速并將測(cè)得的轉(zhuǎn)速發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置300。

漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置300，用于根據(jù)排種頻率和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(bǔ)種信號(hào)。

優(yōu)選地，參見(jiàn)圖2和圖3所示，作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，種子流測(cè)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(hào)處理電路170、單片機(jī)測(cè)頻模塊180、碰撞腔190、碰撞出種口1A0、封裝外殼1B0、緊固銷(xiāo)釘1C0。

入種口110與油菜精量直播機(jī)的投種口對(duì)接，入種口110的內(nèi)徑與投種口管道的外徑匹配設(shè)計(jì)。導(dǎo)管120的上端口與入種口110密封對(duì)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(zhǎng)90～200mm。壓電敏感彈片150固定于碰撞腔190內(nèi)部，與信號(hào)處理電路170電連接。碰撞腔190的下端與碰撞出種口1A0對(duì)接。

所述壓電敏感彈片150穿過(guò)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(hào)，碰撞后的種子流迅速?gòu)楇x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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)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(hào)處理電路170包括信號(hào)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(shí)施方式，信號(hào)放大電路包括AD620，用于對(duì)種子流撞擊壓電敏感彈片所產(chǎn)生的沖擊電壓信號(hào)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?duì)來(lái)自放大器的負(fù)向電壓進(jìn)行斬波；電壓比較電路包括LM393芯片、第一滑動(dòng)變阻器，用于通過(guò)調(diào)節(jié)第一滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)調(diào)節(jié)比較電壓閾值，將半波整流電路傳過(guò)來(lái)的信號(hào)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(dòng)變阻器；用于通過(guò)調(diào)節(jié)第二滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)改變延時(shí)時(shí)間，延時(shí)時(shí)間的調(diào)節(jié)范圍在0.5ms～10ms之間，并將來(lái)自電壓比較電路的規(guī)整方波信號(hào)整合為與種子流序列相對(duì)應(yīng)的排種脈沖序列。

也就是說(shuō)，信號(hào)放大電路170用于對(duì)壓電敏感彈片150感應(yīng)的油菜種子流沖擊電壓信號(hào)進(jìn)行放大，半波整流電路利用二極管的單向?qū)ㄌ匦?，用于除去放大信?hào)的負(fù)半周便于后續(xù)的電壓比較，電壓比較電路通過(guò)設(shè)定合適的電壓比較閾值，來(lái)區(qū)別判定種子流沖擊信號(hào)與其它干擾信號(hào)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路用于將電壓比較電路輸出的信號(hào)整形為對(duì)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(cè)到；放大倍數(shù)越大、電壓比較閾值越低，小粒徑種子檢測(cè)靈敏度越高，但也會(huì)帶來(lái)單粒種子被檢測(cè)為多粒的可能。

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

單片機(jī)測(cè)頻模塊180包括第一單片機(jī)和第一無(wú)線發(fā)射器。

第一單片機(jī)與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電連接，對(duì)所述排種脈沖序列定時(shí)計(jì)數(shù)得到排種頻率；第一無(wú)線發(fā)射器用于將排種頻率定時(shí)發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置。

電源模塊160由鋰電池、電源開(kāi)關(guān)、電源指示燈構(gòu)成，用于為信號(hào)處理電路、單片機(jī)測(cè)頻系統(tǒng)提供電源及電源開(kāi)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(xiāo)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(pán)測(cè)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(pán)沿圓盤(pán)邊緣軸向均勻分布有與油菜精量直播機(jī)的孔數(shù)一致的磁鋼或光孔，霍爾傳感器通過(guò)感應(yīng)磁鋼或光電傳感器通過(guò)感應(yīng)光孔來(lái)獲得標(biāo)準(zhǔn)排種脈沖序列信號(hào)。

單片機(jī)測(cè)頻模塊包括第二單片機(jī)、第二無(wú)線發(fā)射器和第二電源模塊組成，第二單片機(jī)用于定時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)定同步圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速；第二無(wú)線發(fā)射器用于將測(cè)得的轉(zhuǎn)速發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置。

第二單片機(jī)用于定時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)定同步圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速，由于同步圓盤(pán)與油菜精量直播機(jī)的排種盤(pán)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，因此同步圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速也就是排種盤(pán)轉(zhuǎn)速，第二無(wú)線發(fā)射器用于將測(cè)得的排種盤(pán)轉(zhuǎn)速發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置300。

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

漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置，包括單片機(jī)監(jiān)測(cè)模塊、監(jiān)測(cè)報(bào)警顯示器、第三電源模塊。

單片機(jī)監(jiān)測(cè)模塊包括一對(duì)多的無(wú)線接收器和決策與統(tǒng)計(jì)模塊，一對(duì)多無(wú)線接收器用于接收分別來(lái)自多個(gè)種子流測(cè)頻發(fā)送裝置的排種頻率以及同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置的排種盤(pán)轉(zhuǎn)速，決策與統(tǒng)計(jì)模塊用于對(duì)排種頻率和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速進(jìn)行處理得到播種面積、播種總量、畝播量、補(bǔ)種系數(shù)、漏播程度及漏播補(bǔ)種信號(hào)；監(jiān)測(cè)報(bào)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果，LED指示燈利用發(fā)光顏色不同用于對(duì)多路油菜排種器不同漏播程度(無(wú)漏播、輕微漏播、嚴(yán)重漏播)進(jìn)行指示；漏播補(bǔ)種信號(hào)用于控制漏播補(bǔ)種器實(shí)現(xiàn)有序準(zhǔn)確補(bǔ)種；電源模塊由鋰電池、電源開(kāi)關(guān)、電源指示燈構(gòu)成，用于為單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)報(bào)警顯示器提供電源。

其中，決策與統(tǒng)計(jì)模塊包括播量統(tǒng)計(jì)單元和漏播決策單元。播量統(tǒng)計(jì)單元實(shí)現(xiàn)對(duì)播種面積、播種總量、畝播量播量參數(shù)的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，由單片機(jī)對(duì)排種頻率處理計(jì)算可得實(shí)時(shí)排種總量，根據(jù)所測(cè)排種盤(pán)轉(zhuǎn)速，以及已知的精量直播機(jī)作業(yè)幅寬、傳動(dòng)比、仿行地輪旋轉(zhuǎn)半徑、滑移率，可以計(jì)算出直播機(jī)前進(jìn)速度，進(jìn)而對(duì)時(shí)間積分可以求出播種面積，由實(shí)時(shí)排種總量和播種面積，不難得到畝播量；漏播決策實(shí)現(xiàn)補(bǔ)種系數(shù)的計(jì)算、漏播程度的判定并產(chǎn)生補(bǔ)種信號(hào)，根據(jù)測(cè)得的排種盤(pán)轉(zhuǎn)速和同步圓盤(pán)磁鋼或光孔數(shù)，獲得標(biāo)準(zhǔn)排種頻率，補(bǔ)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(guò)所得補(bǔ)種系數(shù)與設(shè)定的補(bǔ)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(bǔ)種系數(shù)給出對(duì)應(yīng)的漏播補(bǔ)種信號(hào)。

優(yōu)選地，參見(jiàn)圖6所示，設(shè)置多個(gè)種子流測(cè)頻發(fā)送裝置和同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置與一漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置連接，多路的油菜精量排種器1，2～N與多個(gè)種子流測(cè)頻發(fā)送裝置100一一對(duì)接，形成多對(duì)一的無(wú)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(cè)裝置后，結(jié)合排種盤(pán)轉(zhuǎn)速信息，從而實(shí)現(xiàn)油菜精量直播機(jī)的多路漏播與播量監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，多路種子流測(cè)頻發(fā)送裝置、同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置和漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊，組建無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)各裝置間的無(wú)線化信號(hào)傳輸。

實(shí)施例二

本發(fā)明實(shí)施例二提供了油菜精量直播機(jī)漏播與播量無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)置的主要組成部分與實(shí)施例一相同，本實(shí)施例二不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例二選用2BFQ-6型油菜精量聯(lián)合直播機(jī)(專(zhuān)利號(hào)：201010153384.2，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN101836526A)，選用東方紅-LX954拖拉機(jī)為2BFQ-6型油菜精量聯(lián)合直播機(jī)提供動(dòng)力，直播機(jī)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(zhuān)利號(hào)：200620172781.3，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN201001269)，基于本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案在田間進(jìn)行試驗(yàn)。

本實(shí)施例中油菜精量排種器選用40型孔的排種盤(pán)，將同步圓盤(pán)210安裝在精量排種器傳動(dòng)軸上實(shí)現(xiàn)與排種器的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，同步圓盤(pán)邊緣沿周向均勻分布40個(gè)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(jī)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(dòng)比Z＝0.667，由直播機(jī)前進(jìn)速度V、傳動(dòng)比Z、仿行地輪旋轉(zhuǎn)半徑R計(jì)算排種器理論轉(zhuǎn)速為23r/min。

根據(jù)大量油菜籽計(jì)數(shù)試驗(yàn)，設(shè)定種子流測(cè)頻發(fā)送裝置的最佳參數(shù)，信號(hào)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(shí)調(diào)整為5ms。將調(diào)整好參數(shù)的種子流測(cè)頻發(fā)送裝置100通過(guò)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(wú)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(hào)經(jīng)由AD620組成的信號(hào)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(hào)，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(shí)時(shí)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(duì)應(yīng)的種子流脈沖序列。單片機(jī)通過(guò)定時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)定排種頻率，并通過(guò)NRF24L01無(wú)線發(fā)射模塊將所測(cè)排種頻率每隔1s定時(shí)發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置。

同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置200的霍爾傳感器感應(yīng)同步圓盤(pán)上磁鋼流，并通過(guò)單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)獲得同步圓盤(pán)轉(zhuǎn)速，即排種盤(pán)轉(zhuǎn)速，并通過(guò)NRF24L01無(wú)線發(fā)射模塊將所測(cè)排種盤(pán)轉(zhuǎn)速每隔1s定時(shí)發(fā)送給漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置。

漏播決策與播量監(jiān)測(cè)裝置的一對(duì)多無(wú)線接收器接收來(lái)多路的種子流測(cè)頻發(fā)送裝置100的排種頻率和來(lái)自同步圓盤(pán)測(cè)速發(fā)送裝置200的排種盤(pán)轉(zhuǎn)速，決策與統(tǒng)計(jì)模塊通過(guò)對(duì)排種頻率和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速信息進(jìn)行分析和計(jì)算，獲得播種面積播種總量、畝播量、補(bǔ)種系數(shù)等播種質(zhì)量參數(shù)，并顯示在監(jiān)測(cè)報(bào)警顯示器的LCD顯示屏上，同時(shí)設(shè)定的補(bǔ)種系數(shù)閾值與補(bǔ)種系數(shù)進(jìn)行比較，判定漏播嚴(yán)重程度，并通過(guò)監(jiān)測(cè)報(bào)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(bǔ)種信號(hào)控制油菜籽螺管式步進(jìn)補(bǔ)種裝置進(jìn)行補(bǔ)種，螺管式補(bǔ)種器具體結(jié)構(gòu)、各部件連接方式、工作原理詳見(jiàn)油菜籽螺管式步進(jìn)補(bǔ)種系統(tǒng)(專(zhuān)利號(hào)：201410683072.0，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN104396393A)。

本實(shí)施例田間試驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明的油菜精量直播機(jī)排種無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)并顯示畝播量、播種總量、排種頻率、補(bǔ)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(duì)所發(fā)生的漏播能夠準(zhǔn)確指示并給出漏播補(bǔ)種信號(hào)。

綜上，本發(fā)明提供的油菜精量直播機(jī)漏播與播量無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，較現(xiàn)有技術(shù)中常用的光纖傳感監(jiān)測(cè)方式，能夠?qū)崟r(shí)獲取播種質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)，為即時(shí)監(jiān)測(cè)播種和補(bǔ)種提供了重要依據(jù)，同時(shí)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(qiáng)等特點(diǎn)，可根據(jù)精量直播機(jī)排種器數(shù)量進(jìn)行對(duì)應(yīng)安裝，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

經(jīng)實(shí)踐表明，該系統(tǒng)抗干擾性強(qiáng)，田間惡劣環(huán)境(塵土飛揚(yáng)、劇烈顛簸)對(duì)其較高的檢測(cè)準(zhǔn)確率幾乎無(wú)影響。

本發(fā)明的系統(tǒng)種子流排種頻率和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)采用2.4GHz的無(wú)線傳輸方式，該無(wú)線傳輸方式可以實(shí)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(wú)需布線，可靠性高等特點(diǎn)。

此外，本發(fā)明提供的系統(tǒng)還具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，通過(guò)選用不同的壓電材料或調(diào)整信號(hào)放大倍數(shù)、比較電壓閾值、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)延時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)檢測(cè)及自動(dòng)補(bǔ)種，有效提高精量播種機(jī)的播種質(zhì)量與效率，實(shí)現(xiàn)精量直播機(jī)械化和智能化發(fā)展。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。