CN102630410A - 一种播种机漏播监测定位***及漏播监测定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农业机械领域，具体为一种播种机漏播监测定位***和利用该***进行监测定位的方法，漏播监测定位***包括电源、以微处理器为核心的主控制***、报警***、差分全球定位***和漏播监测***。所述漏播监测***包括用于监测种箱内是否缺种的种箱监测传感器、用于监测是否具有种子经过排种管下落的排种监测传感器、和用于监测开沟器是否堵塞的开沟器监测传感器；种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器均为电容式接近传感器。本发明的***和方法可以实时监测播种机当前的工作状态并对播种机工作位置实时定位，精确判断播种机的故障类型和漏播位置，为后期补种作业提供便利，保证了出苗周期的一致性并提高出苗率。

Description

一种播种机漏播监测定位***及漏播监测定位方法

技术领域

本发明涉及一种农业机械领域，尤其是涉及一种播种机作业时的漏播监测定位的***和方法。

背景技术

随着精密播种技术的推广和应用，越来越多的播种作业采用精密播种机来完成。精密播种机的应用可以在一定程度上提高播种质量、节省种子，但由于农田作业环境复杂和精密播种机的机械性能限制，现有精密播种机在田间作业时，会存在漏播、排种管堵塞以及种箱缺种等状况。如在播种作业时发生种箱排空、排种器出现故障、输种管被杂物堵塞或开沟器被土块堵塞等现象均会导致一行或数行输种管不能够正常播种，造成“断条”性漏播，等到作物发芽后已为时太晚。尤其是大型宽行播种机，由于其作业速度高、播幅宽，如发生上述现象则会造成大面积的漏播，由此将造成农业的大量减产。为避免漏播和“断条”现象的发生，一般采用双粒或多粒播种，以及在播种过程中加大人工观察频率等方法来提醒驾驶员停车检查，频繁的停车检查会降低作业效率。若漏播引起大面积缺苗，会造成粮食减产，而在出苗后发现“断条”进行补种的话会增加劳动力付出并贻误农时。

目前，虽然对播种机漏播现象研制了多种精密播种机，但在实际应用中很难彻底消除漏播现象，这主要使因为现有的漏播监测或报警***的主要功能是实现漏播报警，提示驾驶员或农机操作人员播种机存在故障和报警，但不能实现对漏播位置准确、实时的定位。如果要保证出苗率，需要在收到报警信号后，在漏播行内进行重复播种，或者出苗后，对漏播(缺苗)区域进行播种，在一定程度上进行重复劳动并造成减产。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明提供一种播种机漏播监测定位***及漏播监测定位方法，以便在发生漏播时能够快速精确地确定漏播类型、漏播位置等信息，为及时排除故障和后期补种提供便利。

本发明一种播种机漏播监测定位***的具体技术方案为：所述播种机漏播监测定位***包括电源、以微处理器为核心的主控制***、报警***，还包括差分全球定位***和安装在播种单体上的漏播监测***；所述主控制***内存储有播种单体的相应编号；所述漏播监测***包括三个监测传感器，即用于监测播种单体种箱内是否缺种的种箱监测传感器、用于监测是否具有种子经过播种单体排种管下落的排种监测传感器、和用于监测播种单体开沟器是否堵塞的开沟器监测传感器；种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器均为电容式接近传感器，并均通过屏蔽导线与主控制***电连接；种箱监测传感器通过卡座固定在距离种箱底部1-2cm处，排种监测传感器通过卡座固定在排种管外侧中上部，开沟器监测传感器通过卡座固定在开沟器上部距离开沟器上部；所述电源用于为主控制***、漏播监测***、以及报警***提供+12V直流电源；所述的差分全球定位***包括基准站和流动站，其中基准站放置在距离作业地块10km以内的任意位置且作业过程中基准站位置固定不变，流动站固定在拖拉机驾驶室顶部；主控制***安装在拖拉机的驾驶室内，通过屏蔽导线分别与差分全球定位***、漏播监测***的三个监测传感器和报警***电连接；主控制***通过排种监测传感器确定相邻两粒种子经过排种管下落的时间间隔并判断该时间间隔是否大于5T，所述T为预设定的相邻两粒种子经过排种管下落的正常时间间隔。

优选地是，所述种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器均为TAB-30D30N1-D3型电容式接近传感器，排种监测传感器固定在排种管外侧距离排种管上端5-10cm处，开沟器监测传感器固定在距离开沟器上端5-10cm处，并且所述T＝0.2s-0.5s，更为优选地是，T＝0.3s。

利用本发明的播种机漏播监测定位***进行漏播监测定位的方法，包括如下步骤：

S1：选定作业地块的作业基点O，以该基点O为原点，在主控制***中建立二维坐标系，纵轴y为垄长延伸的方向，横轴x的方向为垂直于垄长的方向；

S2：将差分全球定位***的基准站放置在距离作业地块10km以内的位置并保持不变，并利用差分全球定位***确定基点O的经纬度，并将基点O的经纬度信息传递给主控制***进行存储；

S3：开始作业时播种机首先沿着y轴的方向作业，并在到达对面地头之后反向作业，如此往复直至作业结束；

在整个作业过程中，主控制***根据差分全球定位***提供经纬度信息确定播种单体实时经纬度信息并在所述坐标系中绘制播种单体行进轨迹图；

主控制***根据每一播种单体上的种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器所提供的监测信息判定是否发生漏播；种箱监测传感器输出为0V电平时表示种箱缺种而导致漏播，相邻两粒种子经过排种管下落的时间间隔大于5T时表示排种管和/或排种器故障而导致漏播，开沟器监测传感器输出为12V电平时表示开沟器堵塞而导致漏播；

在发生漏播时，主控制***在指令报警***进行声光报警的同时，主控制***根据提供输出信号信号异常的传感器所在播种单体的编号和在播种单体上的安装位置，确定和存储发生漏播的播种单体编号和漏播类型、存储发生漏播的时间，并在播种单体行进轨迹图上标识漏播在作业地块中的位置；

所述漏播类型为种箱缺种漏播、排种管故障漏播和开沟器堵塞漏播中的一种或多种。

发明的优点是：可以根据电容式接近传感器的输出信号实时监测播种机当前的工作状态；可以分别精确判断播种机的故障类型和漏播位置，在后期补种作业中，可以根据所保存的漏播区域位置信息，实现对漏播区域位置的精确定位，为及时排除故障和后期补种提供便利，保证了出苗周期的一致性并提高出苗率。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明的安装有漏播监测***的一个播种单体示意图；

图2为本发明的播种机漏播监测定位***的组成框图；

图3和图4分别为播种单体的正向和反向作业时的行进轨迹示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的***和方法做进一步的说明。

如图1、2所示，一种播种机漏播监测定位***，其包括安装在播种单体上的漏播监测***，电源，以微处理器为核心的主控制***、差分全球定位***(DGPS)、报警***。播种机一般具有至少一个播种单体，在本发明的是实施例中，播种机具有三个播种单体7、8和9(如图3和4所示)，三个播种单体上均安装有漏播监测***，并且每一播种单体7、8、9在主控制***内均有相对应的编号，如播种单体7、播种单体8和播种单体9，以便利于主控制***定位和标识播种单体以及播种单体上的漏播监测***(也即漏播监测***的传感器)。电源负责为主控制***、漏播监测***、以及报警***提供+12V直流电源。

如图2所示，播种单体包括种箱4、排种管5和开沟器6。所述漏播监测***包括用于监测种箱4内是否缺种的种箱监测传感器1、用于监测是否具有种子(如大豆、玉米等)经过排种管5下落的排种监测传感器2、和用于监测开沟器6是否堵塞的开沟器监测传感器3，上述三个传感器1、2和3均为电容式接近传感器(优选为TAB-30D30N1-D3型电容式接近传感器)，并且上述三个传感器1、2和3均通过屏蔽导线与主控制***电连接，从而主控制***能够实时接收和监测上述三个传感器输出电平信号的变化。播种机工作的环境秸秆、灰尘多，其它类型的传感器不但使漏播监测***成本很高，而且结构复杂，在在恶劣环境中使用时其监测精度难以保证，本发明采用电容式接近传感器，其结构简单，监测灵敏度高、性能好，在农田等恶劣环境作业时，能保持较高的可靠性和监测精确。种箱监测传感器21通过卡座固定在播种单体的种箱41的底部，优选固定在距离种箱4的底部1-2cm处，当种箱中内的种子没过种箱监测传感器21或者与之平齐时，种箱监测传感器1输出为12V的高电平；当种箱内的种子低于种箱监测传感器1时，种箱监测传感器1输出为0V的低电平，主控制***认为种箱监测传感器1输出信号异常。主控制***通过实时监测种箱监测传感器1输出电平的高低，即可判断种箱内是否缺种，由此判定是否因缺种而导致漏播。排种监测传感器2通过卡座固定在播种单体的排种管5外侧的中上部，优选距离排种管上端5-10cm，当有种子下落经过排种监测传感器2的监测面时，排种监测传感器2输出12V的高电平；当无种子下落时，排种监测传感器2输出0V的低电平，主控制***通过实时排种监测传感器2输出电平的变化，即可判定是否有种子下落，由此确定相邻两粒种子的下落时间间隔。根据作业情况，作业前可通过主控制***设定播种机以正常速度前进进行播种作业时两粒种子下落的正常时间间隔为T，正常的时间间隔T与种子的粒径具有直接关系，一般情况下T＝0.2s-0.5s，对于像大豆或玉米这样的种子来说可以优选T＝0.3s，当主控制***监测到相邻两粒种子下落的时间间隔大于5T时，则可认为排种器和/或排种管发生故障而导致漏播情况发生，并认为排种监测传感器2输出信号异常。开沟器监测传感器3固定在播种单体的开沟器6上部，优选距离开沟器上端5-10cm，当播种机工作正常、开沟器6未堵塞的情况下，开沟器监测传感器3的输出电平在0-12V的低高电平之间有规律的变化；当播种机开沟器6堵塞时，开沟器监测传感器3的输出为12V的高电平，主控制***确定开沟器6是否发生堵塞而导致漏播并认为开沟器监测传感器3的输出信号异常。

所述的差分全球定位***为现有技术，其包括基准站和流动站。基准站可以放置在距离作业地块10km以内的任意位置并且在作业期间位置保持固定不变，在作业前可先将基准站放置在选好的位置上，流动站固定在拖拉机驾驶室顶部。差分全球定位***可实时确定拖拉机的位置，并将该位置通过流动站传递给主控制***，主控制***根据流动站的位置和播种单体相对于流动站的距离就能确定播种单体的精确位置。

主控制***安装在拖拉机的驾驶室内，其通过屏蔽导线分别与每一播种单体7、8和9上的种箱监测传感器1、排种监测传感器1和开沟器监测传感器2电连接，并且，主控制***还通过屏蔽导线与差分全球定位***和报警***电连接。由于每一播种单体相对于差分全球定位***流动站的位置是确定的并在作业前存储在主控制***内，因而，主控制***根据差分全球定位***流动站的位置信息就可以精确地计算出每一播种单体的实时精确位置。

当主控制***根据播种单体上的监测传感器信号判定发生漏播时，主控制***就会记录漏播发生的时间(也即传感器输出信号异常的时间)、漏播单体编号、漏播类型(种箱缺种漏播、排种管故障漏播、开沟器堵塞漏播)、漏播发生的位置(漏播的行号和距离基点的纵向距离)，并向报警***发送报警信号，从而控制报警***进行声光报警，引起作业人员的注意，作业人员根据主控制***显示的信息，可快捷地停机检修，同时作业人员还能根据主控制***记录的漏播位置(如图4中漏播位置10)信息方便地进行后期补种作业。

下面将对本方面的作业方法进行详细描述。

一种利用本发明的播种机漏播监测定位***进行作业的方法，包括如下步骤：

S1：选定作业地块的作业基点O，以该基点O为原点，在主控制***中建立二维坐标系，纵轴y为垄长延伸的方向，横轴x的方向为垂直于垄长的方向，并标识有行号，如第1、2、3……N行，如图3和4所示；

S2：将差分全球定位***的基准站放置在距离作业地块10km以内的某一位置并保持不变，并利用差分全球定位***确定基点O的经纬度，并将基点O的经纬度信息传递给主控制***进行存储；

S3：开始作业时播种机首先沿着y轴的方向作业，并在到达对面地头之后反向作业(如图4)，如此往复直至作业结束；

在整个作业过程中，主控制***根据差分全球定位***提供的经纬度信息确定播种单体实时经纬度信息并在所述坐标系中绘制播种单体行进轨迹图；随着播种作业的进行，主控制***会在所述轨迹图中在x轴的方向上顺序表上行号1、2、3……N，图3示出的是沿着y轴方向作业时轨迹图的示意图，在真实轨迹图中不具有播种单体；图4示出的是，到达地头反向作业时的示意图，当播种单体到达x轴时，主控制***会立即在轨迹图中标上行号(如4、5、6)；

主控制***根据每一播种单体上的种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器所提供的监测信息判定是否发生漏播；种箱监测传感器输出为0V电平时表示种箱缺种而导致漏播，相邻两粒种子经过排种管下落的时间间隔大于5T时表示排种管和/或排种器故障而导致漏播，开沟器监测传感器输出为12V电平时表示开沟器堵塞而导致漏播；

在发生漏播时，主控制***在指令报警***进行声光报警的同时，主控制***根据提供漏播信息的传感器所在播种单体的编号和在播种单体上的安装位置，确定和存储发生漏播的播种单体编号和漏播类型(种箱缺种漏播、排种管故障漏播和开沟器堵塞漏播中的一种或多种)、存储发生漏播的时间，并在播种单体行进轨迹图上标识漏播在作业地块中的位置。下面接合附图3和4对上述方法进行进一步说明。

如图3和4，三个播种单体的编号分别为7、8、9，作业前主控制***首先将每一播种单体相对于流动站的位置信息存储起来，这样当知道流动站的位置时就能根据作业的方向确定出每一播种单体的精确位置，例如播种单体7上的开沟器监测传感器3的输出信号异常(输出的电平为0V)，主控制***指令报警***进行报警，同时确定该开沟器监测传感器3所对应的播种单体编号(播种单体7)，由于是开沟器监测传感器3的信号异常，主控制***就会判定开沟器堵塞并导致缺种漏播，这样，主控制***就会存储上播种单体7和开沟器监测传感器3异常以及开沟器堵塞漏播的信息，并记录出现异常的时间和在轨迹图上标识出发生漏播的位置(如图4，漏播位置10)。根据所主控制***存储的信息，作业人员一方面能够快速停机检查和维修(该实施例中是疏通开沟器)，另一方面还能在播种作业后及时的对漏播位置进行补种，避免播种作业过程中的频繁停车，若发生报警后倒车对漏播点用播种机补种的话，会造成未漏播区域的二次播种，既浪费种子又对耕地进行多余作业造成对土壤的过分扰动。为了方便起见，主控制***会轨迹图上每一点在y轴上的坐标单位换算成m。

本专利申请是通过具体实施例进行说明的，在不脱离本专利申请范围的情况下，还可以对本专利申请进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本专利申请做各种修改和变形，这些修改和变形均不脱离本专利申请的范围。因此，本专利申请不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本专利申请权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (6)

1.一种播种机漏播监测定位***，其包括电源、以微处理器为核心的主控制***、报警***，其特征在于：还包括差分全球定位***和安装在播种单体上的漏播监测***；所述主控制***内存储有播种单体的相应编号；所述漏播监测***包括三个监测传感器，即用于监测播种单体种箱内是否缺种的种箱监测传感器、用于监测是否具有种子经过播种单体排种管下落的排种监测传感器、和用于监测播种单体开沟器是否堵塞的开沟器监测传感器；种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器均为电容式接近传感器，并均通过屏蔽导线与主控制***电连接；种箱监测传感器通过卡座固定在距离种箱底部1-2cm处，排种监测传感器通过卡座固定在排种管外侧中上部，开沟器监测传感器通过卡座固定在开沟器上部；所述电源用于为主控制***、漏播监测***、以及报警***提供+12V直流电源；

所述的差分全球定位***包括基准站和流动站，其中基准站放置在距离作业地块10km以内的任意位置且作业过程中基准站位置固定不变，流动站固定在拖拉机驾驶室顶部；

主控制***安装在拖拉机的驾驶室内，通过屏蔽导线分别与差分全球定位***、漏播监***的三个监测传感器和报警***电连接；

主控制***通过排种监测传感器确定相邻两粒种子经过排种管下落的时间间隔并判断该时间间隔是否大于5T，所述T为预设定的相邻两粒种子经过排种管下落的正常时间间隔。

2.如权利要求1所述的播种机漏播监测定位***，其特征在于：所述种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器均为TAB-30D30N1-D3型电容式接近传感器。

3.如权利要求1所述的播种机漏播监测定位***，其特征在于：所述T＝0.2s-0.5s。

4.如权利要求1所述的播种机漏播监测定位***，其特征在于：所述T＝0.3s。

5.如权利要求1所述的播种机漏播监测定位***，其特征在于：所述排种监测传感器固定在排种管外侧距离排种管上端5-10cm处，所述开沟器监测传感器通过固定在距离开沟器上端5-10cm处。

6.一种利用权利要求1-5任一权利要求所述的播种机漏播监测定位***进行漏播监测定位的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：选定作业地块的作业基点O，以该基点O为原点，在主控制***中建立二维坐标系，纵轴y为垄长延伸的方向，横轴x的方向为垂直于垄长的方向；

S2：将差分全球定位***的基准站放置在距离作业地块10km以内的某一位置并保持不变，并利用差分全球定位***确定基点O的经纬度，并将基点O的经纬度信息传递给主控制***进行存储；

S3：开始作业时播种机首先沿着y轴的方向作业，并在到达对面地头之后反向作业，如此往复直至作业结束；

在整个作业过程中，主控制***根据差分全球定位***提供经纬度信息确定播种单体实时经纬度信息并在所述坐标系中绘制播种单体行进轨迹图；

主控制***根据播种单体上的种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器所提供的监测信息判定是否发生漏播；种箱监测传感器输出为0V电平时表示种箱缺种而导致漏播，相邻两粒种子经过排种管下落的时间间隔大于5T时表示排种管和/或排种器故障而导致漏播，开沟器监测传感器输出为12V电平时表示开沟器堵塞而导致漏播；

在发生漏播时，主控制***在指令报警***进行声光报警的同时，主控制***根据提供输出信号信号异常的传感器所在播种单体的编号和在播种单体上的安装位置，确定和存储发生漏播的播种单体编号和漏播类型、存储发生漏播的时间，并在播种单体行进轨迹图上标识漏播在作业地块中的位置；

所述漏播类型为种箱缺种漏播、排种管故障漏播和开沟器堵塞漏播中的一种或多种。

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