CN208172611U - 一种收获机收获过程实时监测控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种收获机收获过程实时监测控制装置，包括有智能控制单元、割台角度传感器、机身角度传感器、液压控制器为四个主体组件；智能控制单元内部包括主控模块、显示模块、北斗定位模块、总线模块、无线通讯模块、电源模块。本实用新型用于收获机收割过程中全程监测割茬的留茬高度数据，并且结合实测的留茬高度，对收获机割台高度进行自动化控制；留茬高度的采样和实时定位数据进行结合，便于后期形成基于地理位置的留茬高度分布数据；本实用新型为解决收获机全程作业留茬高度监控和基于留茬高度自动化控制割台高度提供了有效手段。

Description

一种收获机收获过程实时监测控制装置

技术领域

本实用新型涉及农业信息技术领域，具体为一种收获机收获过程实时监测控制装置。

背景技术

随着农业机械使用的深度和广度发展越来越快，农业机械的应用技术手段也在逐渐向着更全面的信息化、智能化、网络化方向发展。物联网技术、智能控制技术的快速发展，恰如其时的为农业机械的技术升级带来了可选的技术资源，农业信息技术是农业机械产品升级的必由之路。我国农业机械市场中收获机是占据重大份额的产品，使用范围和地域广范，品类众多，存量市场大。传统收获机存在着作业过程完全依赖人工经验，作业控制精细度低的问题，而随着农业生产的发展，收获机收割作物后余留的作物割茬既有其存在的必然性，但是也会对后续下一阶段耕整地及种植生产会产生不便的负面影响，也容易因为留茬较高，使农民出现大面积焚烧的现象，不利于环境保护。因此，控制留茬高度，对于改善收割效果，控制后期种植的不利影响，具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种收获机收获过程实时监测控制装置，以解决目前收获机无法精准控制收割时割茬的剩余高度的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种收获机收获过程实时监测控制装置，包括有智能控制单元、割台角度传感器、机身角度传感器、液压控制器四个主体组件；智能控制单元内部包括主控模块、显示模块、北斗定位模块、总线模块、无线通讯模块、电源模块，主控模块的信号输入端与北斗定位模块连接、信号输出端与显示模块连接，主控模块与总线模块、无线通信模块双向连接，电源模块为智能控制单元中其余各模块供电。

所述割台角度传感器、机身角度传感器、液压控制器均通过CAN总线进行连接，智能控制单元中的总线模块负责接入割台角度传感器、机身角度传感器、液压控制器经过CAN总线所上传的数据，并且通过总线模块将控制指令下达给液压控制器。

所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述显示模块包括一块9英寸的支持触摸操作的显示屏幕。

所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述割台角度传感器、机身角度传感器分别安装在收获机的割台和机身上，用于采集对应的收获机割台倾斜角度、收获机机身倾斜角度，所采集的数据通过CAN总线上传到智能控制单元中，由主控模块利用上述两个传感器的角度数据进行计算，得到最新的割台距离地面的高度，并在此基础上加上修正系数，转换为作物收割后，残留的割茬的高度，即留茬高度。留茬高度数值和对应的数据采集的时间组成对应数据组，保存在主控模块的存储器内。

所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述智能控制单元在获取留茬高度时，同时调用北斗定位模块，通过卫星定位获取当时的位置，包括对应的经度、纬度、方向角；获取定位数据后，同步存储于主控模块的存储器内，并按照采集时间将定位数据和对应的留茬高度数据进行一一对应。

所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述显示模块的屏幕上显示收获机的留茬高度、实时地图定位、收获作业开始后所行驶经过的路线轨迹；同时，当留茬高度连续超过标准后，显示模块的屏幕上会出现告警提示信息，提示用户注意检查。

所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述智能控制单元基于割台角度传感器、机身角度传感器检测结果所获得的留茬高度数值，控制液压控制器自动调整割台高度，确保收割后的作物留茬高度在合适的范围内。

所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述割台角度传感器（8）、机身角度传感器（9）采用内置式MEMS角度传感器。

所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述无线通讯模块（6）使用支持多模、多频段的4G网络进行通讯。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型中，智能控制单元作为主控部件，连续采集割台角度传感器、机身角度传感器所获取的实时数据。割台角度传感器获取的是收获机割台相对于初始收起状态时相对的实时偏转角度，该角度反映了收获机割台实际偏转的幅度，也直接关联到收获机收割后割茬的剩余高度。机身角度传感器实时监测收获机机身在前进方向的倾斜角度，该角度反映了收获机是否处于上坡、下坡的状态，以及上、下坡的实时坡度。由于收获机割台与机身是一个固定连接的整体，因此在上、下坡时，地面的坡度会引入到割台角度检测中，导致割台偏转角度的检测出现偏差。在配套机身角度传感器后，通过获取机身角度，并将机身角度对割台角度进行纠偏，就可以将上、下坡所引起的地面所导致的额外角度偏差量进行消除，解决了地面坡度导致的割台实时高度检测的准确性。

智能控制单元中的主控模块控制割台角度传感器、机身角度传感器同时获取对应的检测数值，数值获取后通过智能控制单元的总线模块传送到主控模块中；与此同时，智能控制单元的主控模块在同一时间控制北斗定位模块获取实时的定位经纬度数据。主控模块中有内置的留茬高度算法，将割台角度、机身角度作为输入参数。在实际运行中，实时所获取的割台角度、机身角度两个数值，通过导入内置的留茬高度算法，计算出对应的存留割茬的高度。计算出的留茬高度在时间上和角度获取的时间保持一致。

智能控制单元所获取的实时定位数据，也按照获取时间进行保存。保存后的留茬高度数据、定位数据通过时间参数进行关联，为后期形成基于位置的留茬高度地理分布情况提供支持。

智能控制单元所获取的留茬高度以实时动态更新的方式通过显示模块及其配套的显示屏幕显示出来。当割茬的留茬高度连续超出规定范围时，主控模块会形成报警信息，并形成显著的提示性信息显示在显示屏幕上。

另一方面，基于对割台高度的自动化控制的需要，在智能控制单元联系检测到连续的割茬高度超过规定范围时，会生成反馈控制信号，操作液压控制器开始驱动割台的液压连杆，改变割台高度，从而避免人工操作的不及时，并且大幅降低人工操作的工作量。这种自动化控制的应用模式尤其适合较为老旧的收获机，其割台的升降控制容易出现偏差，通过这种自动化控制的方式便于快速、经常性的高度快速调整。

在整个智能控制单元中，无线通讯模块负责将所获取的数据通过无线网络发送到后台的服务器，供配套的后端***使用；同时后端***也通过无线通讯模块对设备进行远程参数配置。其中的电源模块负责为整个装置供电，并提供电源管理。

本实用新型的优点是：

本实用新型用于收获机收割过程中全程监测割茬的留茬高度数据，并且结合实测的留茬高度，对收获机割台高度进行自动化控制；留茬高度的采样和实时定位数据进行结合，便于后期形成基于地理位置的留茬高度分布数据；本实用新型为解决收获机全程作业留茬高度监控和基于留茬高度自动化控制割台高度提供了有效手段。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，附图中：

图1为本实用新型结构模块图。

图中，（1）智能控制单元、（2）主控模块、（3）显示模块、（4）北斗定位模块、（5）总线模块、（6）无线通讯模块、（7）电源模块、（8）割台角度传感器、（9）机身角度传感器、（10）液压控制器。

图2为本实用新型所涉及的液压控制器安装和驱动割台的模式样式。

图中，（101）为割台，（103）为割台连接收获机机身的转轴，（102）为驱动割台升降的液压连杆，当液压连杆伸缩时，割台绕转轴旋转，进而实现升降，液压控制器安装在液压连杆的驱动器处。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，一种收获机收获过程实时监测控制装置，包括有智能控制单元1、割台角度传感器8、机身角度传感器9、液压控制器10为四个主体组件。

智能控制单元1内部包括主控模块2、显示模块3、北斗定位模块4、总线模块5、无线通讯模块6、电源模块7，主控模块2的信号输入端与北斗定位模块4连接、信号输出端与显示模块3连接，主控模块2与总线模块5、无线通信模块6双向连接，电源模块7为智能控制单元1中其余各模块供电。

所述割台角度传感器8、机身角度传感器9、液压控制器10均通过CAN总线进行连接，智能控制单元1中的总线模块5负责接入割台角度传感器8、机身角度传感器8、液压控制器10经过CAN总线所上传的数据，并且通过总线模块5将控制指令下达给液压控制器10。CAN总线使用的是RS485总线。

割台角度传感器8、机身角度传感器9通过内置式MEMS角度传感器来获取角度数据。

北斗定位模块4通过北斗卫星定位***获取实时的定位数据。

无线通讯模块6使用支持多模、多频段的4G网络进行通讯。利用4G网络的高速通讯能力进行数据交换。

割台角度传感器8、机身角度传感器9分别安装在收获机的割台和机身上，用于采集对应的收获机割台倾斜角度、收获机机身倾斜角度，所采集的数据通过CAN总线上传到智能控制单元1中，由主控模块2利用上述两个传感器8、9的角度数据进行计算，得到最新的割台距离地面的高度，并在此基础上加上修正系数，转换为作物收割后，残留的割茬的高度，即留茬高度。留茬高度数值和对应的数据采集的时间组成对应数据组，保存在主控模块2的存储器内。

智能控制单元1在获取留茬高度时，同时调用北斗定位模块4，通过卫星定位获取当时的位置，包括对应的经度、纬度、方向角；获取定位数据后，同步存储于主控模块2的存储器内，并按照采集时间将定位数据和对应的留茬高度数据进行一一对应。

显示模块3包括一块9英寸的支持触摸操作的显示屏幕，显示模块3的屏幕上显示收获机的留茬高度、实时地图定位、收获作业开始后所行驶经过的路线轨迹；同时，当留茬高度连续超过标准后，显示模块3的屏幕上会出现告警提示信息，提示用户注意检查。

智能控制单元1基于割台角度传感器8、机身角度传感器9检测结果所获得的留茬高度数值，控制液压控制器10自动调整割台高度，确保收割后的作物留茬高度在合适的范围内。

如图2所示，割台101通过转轴103连接收获机机身，液压连杆102用于驱动割台升降，当液压连杆102伸缩时，割台101绕转轴103旋转，进而实现升降，液压控制器10安装在液压连杆102的驱动器处，液压连杆102对于割台101的升降驱动通过配套的液压控制器10实现了基于实测留茬高度的实施自动化控制。

本实用新型中，用户通过使用该套件装置，可以实现收获机作业全程的割台高度可测、可控，数据可以结合定位进行收集和归集。同时显示可以让驾驶员直观的可视化关注。此外，数据能够通过无线网络发送到后端平台，实现进一步的数据处理、分析和应用。为实现收获作业的网络信息化提供了支持，是收获机械打破信息孤岛，实现全程智能掌控的有效手段。

以上方案用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述装置包括智能控制单元（1）、割台角度传感器（8）、机身角度传感器（9）、液压控制器（10）四个主体组件；

所述智能控制单元（1）内部包括主控模块（2）、显示模块（3）、北斗定位模块（4）、总线模块（5）、无线通讯模块（6）、电源模块（7），所述主控模块（2）的信号输入端与北斗定位模块（4）连接、信号输出端与显示模块（3）连接，主控模块（2）与总线模块（5）、无线通讯模块（6）双向连接，电源模块（7）为智能控制单元（1）中其余各模块供电；

所述割台角度传感器（8）、机身角度传感器（9）、液压控制器（10）均通过CAN总线进行连接，智能控制单元（1）中的总线模块（5）负责接入割台角度传感器（8）、机身角度传感器（9）、液压控制器（10）经过CAN总线所上传的数据，并且通过总线模块（5）将控制指令下达给液压控制器（10）。

2.根据权利要求1所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述显示模块（3）包括一块9英寸的支持触摸操作的显示屏幕。

3.根据权利要求2所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述割台角度传感器（8）、机身角度传感器（9）分别安装在收获机的割台和机身上，用于采集对应的收获机割台倾斜角度、收获机机身倾斜角度，所采集的数据通过CAN总线上传到智能控制单元（1）中，由主控模块（2）计算获取留茬高度并存储。

4.根据权利要求3所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述北斗定位模块（4）通过卫星定位获取当时的位置，包括对应的经度、纬度、方向角并存储。

5.根据权利要求4所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述显示模块（3）的屏幕上显示收获机的留茬高度、实时地图定位、收获作业开始后所行驶经过的路线轨迹；同时，当留茬高度连续超过标准后，显示模块（3）的屏幕上会出现告警提示信息。

6.根据权利要求1所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述割台角度传感器（8）、机身角度传感器（9）采用内置式MEMS角度传感器。

7.根据权利要求1所述的一种收获机收获过程实时监测控制装置，其特征在于：所述无线通讯模块（6）使用支持多模、多频段的4G网络进行通讯。