一种用于播种机的高速精量播种量识别系统

1.本发明涉及农业播种技术领域，尤其涉及一种用于播种机的高速精量播种量识别系统。


背景技术：

2.农业生产指种植农作物的生产活动，包括粮、棉、油、麻、丝、茶、糖、菜、烟、果、药等农作物的生产，而播种是农业生产中的重要环节，是保证农业丰产丰收的基础，随着科技的发展，传统的人工播种逐渐被机器播种所取代，用于播种的机器统称为播种机，播种机以是作物种子为播种对象的种植机械，用于某类或某种作物的播种工作，常冠以作物种类名称，如谷物条播机、玉米穴播机、棉花播种机、牧草撒播机等，与传统人工播种相比，使用播种机播种具有播种深度一致、覆土均匀、播种速度快、效率高、侧施肥均匀等诸多优势，有利用农作物健康生长。
3.目前，为提高农业播种质量，需要对播种机的播种量进行精准控制，以实现单粒、等距离播种，并大量节省作物种子，但由于现有技术中还不能对播种量进行高效精准的识别，从而给播种量的精准控制工作带来困难，导致无法有效提高播种机的播种质量，进而影响到农作物的健康生长以及丰产丰收，不利于农业发展，因此，本发明提出一种用于播种机的高速精量播种量识别系统以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提出一种用于播种机的高速精量播种量识别系统，解决现有技术中还不能对播种机播种过程中种子的播种量进行高效精准的识别的问题。
5.为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种用于播种机的高速精量播种量识别系统，包括传感器模块、排种监测模块、中央处理模块、播种量识别模块、人机交互模块和报警模块，所述排种监测模块和传感器模块均通过中央处理模块均与播种量识别模块连接，所述人机交互模块与中央处理模块连接，所述报警模块与排种监测模块连接，所述传感器模块用于采集播种机地轮旋转产生的脉冲信号，所述排种监测模块包括电容极板和电容传感器，所述电容极板在播种机排种时由于种子下落经过而产生电容变化，所述电容传感器用于监测电容极板电容变化信号并输出相应的电信号，所述中央处理模块包括用于接收电信号的电信号接收单元、用于根据电容变化计算种子数量的数量计算单元、用于存储种子平均体积参数的数据存储单元和用于计算播种机行进速度的plc控制芯片，所述播种量识别单元根据计算的种子数量以及播种机的行进速度计算并识别播种机的实时播种量，先通过传感器模块采集播种机地轮旋转产生的脉冲信号，同时通过电容传感器监测种子下落过程中，经过电容极板时电容极板所增加的电容量，再通过中央处理模块计算得到播种机的行进速度以及下落经过电容极板的种子数量，最后利用播种量识别单元根据计算的种子数量以及播种机的行进速度计算并识别播种机的实时播种量，从而实现播
种机的高速精量播种量识别工作。
6.进一步改进在于：所述传感器模块选自霍尔传感器或磁电传感器中的一种，所述霍尔传感器为线性霍尔传感器，所述磁电传感器为磁电式转速传感器，所述plc控制芯片根据传感器模块采集的脉冲信号以及播种机地轮的半径计算得到播种机的行进速度。
7.进一步改进在于：所述电容极板设于播种机的排种管出口处，当种子下落过程中经过电容极板时，通过与电容极板的接触来增加电容极板的电容值。
8.进一步改进在于：所述电容传感器与电容极板连接并监测电容极板的电容变化量，所述电容传感器根据监测的电容信号向电信号接收单元输出相应的电信号。
9.进一步改进在于：所述电信号接收单元接收来自电容传感器的电信号并将与之匹配的电容变化量数据输入数量计算单元，所述数据存储单元预存有不同作物单个种子的平均体积参数，所述数量计算单元根据输入的电容变化量数据以及数据存储单元内的单个种子的平均体积来计算下落经过电容极板的种子数量。
10.进一步改进在于：所述报警模块包括堵塞报警单元、排空报警单元、蜂鸣报警器和危险警示灯，所述蜂鸣报警器通过堵塞报警单元与排种监测模块连接，所述危险警示灯通过排空报警单元与排种监测模块连接。
11.进一步改进在于：当电容传感器监测到电容极板上的电容值大幅增后再保持不变时，则排种管堵塞，所述堵塞报警单元驱动蜂鸣报警器发出蜂鸣警报，当电容传感器监测到电容极板上的电容值长时间保持不变时，则播种机的种箱排空，所述排空报警单元驱动危险警示闪烁警示灯光。
12.进一步改进在于：所述人机交互模块包括液晶显示屏和控制面板，所述液晶显示屏用于实时显示各模块性能参数以及识别出的播种量，所述控制面板用于对系统输入控制参数。
13.本发明的有益效果为：本发明先通过传感器模块采集播种机地轮旋转产生的脉冲信号，同时通过电容传感器监测种子下落过程中，经过电容极板时电容极板所增加的电容量，再通过中央处理模块计算得到播种机的行进速度以及下落经过电容极板的种子数量，最后利用播种量识别单元根据计算的种子数量以及播种机的行进速度计算并识别播种机的实时播种量，从而实现播种机的高速精量播种量识别工作，给播种量的精准控制工作带来便捷，可以有效提高播种机的播种质量，并促进农作物的健康生长以及丰产丰收，更利于农业发展，且通过报警模块便于在播种机出现故障时及时准确报警，提高播种机的智能化水平。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本发明实施例一的系统结构示意图；
16.图2是本发明实施例二的系统结构示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.实施例一
19.参见图1，本实施例提供了一种用于播种机的高速精量播种量识别系统，包括传感器模块、排种监测模块、中央处理模块、播种量识别模块、人机交互模块和报警模块，排种监测模块和传感器模块均通过中央处理模块均与播种量识别模块连接，人机交互模块与中央处理模块连接，报警模块与排种监测模块连接，传感器模块用于采集播种机地轮旋转产生的脉冲信号，排种监测模块包括电容极板和电容传感器，电容极板在播种机排种时由于种子下落经过而产生电容变化，电容传感器用于监测电容极板电容变化信号并输出相应的电信号，中央处理模块包括用于接收电信号的电信号接收单元、用于根据电容变化计算种子数量的数量计算单元、用于存储种子平均体积参数的数据存储单元和用于计算播种机行进速度的plc控制芯片，播种量识别单元根据计算的种子数量以及播种机的行进速度计算并识别播种机的实时播种量。
20.传感器模块为霍尔传感器，霍尔传感器为线性霍尔传感器，plc控制芯片根据传感器模块采集的脉冲信号以及播种机地轮的半径计算得到播种机的行进速度，plc控制芯片按照设定的程序运行，接收传感器模块采集的脉冲信号，并结合播种机地轮半径来计算播种机行进速度，给后续的播种量实时识别提供依据。
21.电容极板设于播种机的排种管出口处，当种子下落过程中经过电容极板时，通过与电容极板的接触来增加电容极板的电容值，预先测试单个种子经过电容极板电容的增加量，再通过电容极板上电容的增加量来计算经过电容极板的种子总体积。
22.电容传感器与电容极板连接并监测电容极板的电容变化量，电容传感器根据监测的电容信号向电信号接收单元输出相应的电信号，通过电容传感器检测在排种的过程中对电容极板进行电容监测，从而便于了解到电容变化，进而给后续的种子数量计算工作带来便捷。
23.电信号接收单元接收来自电容传感器的电信号并将与之匹配的电容变化量数据输入数量计算单元，数据存储单元预存有不同作物单个种子的平均体积参数，电容的增加量与下落种子的体积呈正比，数量计算单元先根据输入的电容变化量数据计算下落种子的总体积，再根据总体积以及数据存储单元内的单个种子的平均体积来计算下落经过电容极板的种子数量，通过电容极板的电容变化量来获取下落经过电容极板的种子数量，使种子数量的计算结果更为及时精确，从而在一定程度上提高了播种量识别的效率和准确度。
24.报警模块包括堵塞报警单元、排空报警单元、蜂鸣报警器和危险警示灯，蜂鸣报警器通过堵塞报警单元与排种监测模块连接，危险警示灯通过排空报警单元与排种监测模块连接，通过分别设置蜂鸣报警器和危险警示灯，从而便于用户通过该两种报警装置及时发现播种机故障。
25.当电容传感器监测到电容极板上的电容值大幅增后再保持不变时，则排种管堵塞，堵塞报警单元驱动蜂鸣报警器发出蜂鸣警报，当电容传感器监测到电容极板上的电容
值长时间保持不变时，则播种机的种箱排空，排空报警单元驱动危险警示闪烁警示灯光，系统工作过程中，用户可通过观察蜂鸣报警器和危险警示灯的状态来判断播种机是否存在排种管堵塞和种箱排空的问题，从而便于及时进行处理，以保证播种机的正常工作。
26.人机交互模块包括液晶显示屏和控制面板，液晶显示屏用于实时显示各模块性能参数以及识别出的播种量，控制面板用于对系统输入控制参数，用户通过液晶显示屏可直观的了解到系统各参数，以便于通过控制面板对系统进行操作控制。
27.实施例二
28.参见图2，本实施例提供了一种用于播种机的高速精量播种量识别系统，包括传感器模块、排种监测模块、中央处理模块、播种量识别模块、人机交互模块和报警模块，排种监测模块和传感器模块均通过中央处理模块均与播种量识别模块连接，人机交互模块与中央处理模块连接，报警模块与排种监测模块连接，传感器模块用于采集播种机地轮旋转产生的脉冲信号，排种监测模块包括电容极板和电容传感器，电容极板在播种机排种时由于种子下落经过而产生电容变化，电容传感器用于监测电容极板电容变化信号并输出相应的电信号，中央处理模块包括用于接收电信号的电信号接收单元、用于根据电容变化计算种子数量的数量计算单元、用于存储种子平均体积参数的数据存储单元和用于计算播种机行进速度的plc控制芯片，播种量识别单元根据计算的种子数量以及播种机的行进速度计算并识别播种机的实时播种量。
29.传感器模块为磁电传感器中的一种，磁电传感器为磁电式转速传感器，plc控制芯片根据传感器模块采集的脉冲信号以及播种机地轮的半径计算得到播种机的行进速度，plc控制芯片按照设定的程序运行，接收传感器模块采集的脉冲信号，并结合播种机地轮半径来计算播种机行进速度，给后续的播种量实时识别提供依据。
30.电容极板设于播种机的排种管出口处，当种子下落过程中经过电容极板时，通过与电容极板的接触来增加电容极板的电容值，预先测试单个种子经过电容极板电容的增加量，再通过电容极板上电容的增加量来计算经过电容极板的种子总体积。
31.电容传感器与电容极板连接并监测电容极板的电容变化量，电容传感器根据监测的电容信号向电信号接收单元输出相应的电信号，通过电容传感器检测在排种的过程中对电容极板进行电容监测，从而便于了解到电容变化，进而给后续的种子数量计算工作带来便捷。
32.电信号接收单元接收来自电容传感器的电信号并将与之匹配的电容变化量数据输入数量计算单元，数据存储单元预存有不同作物单个种子的平均体积参数，电容的增加量与下落种子的体积呈正比，数量计算单元先根据输入的电容变化量数据计算下落种子的总体积，再根据总体积以及数据存储单元内的单个种子的平均体积来计算下落经过电容极板的种子数量，通过电容极板的电容变化量来获取下落经过电容极板的种子数量，使种子数量的计算结果更为及时精确，从而在一定程度上提高了播种量识别的效率和准确度。
33.报警模块包括堵塞报警单元、排空报警单元、蜂鸣报警器和危险警示灯，蜂鸣报警器通过堵塞报警单元与排种监测模块连接，危险警示灯通过排空报警单元与排种监测模块连接，通过分别设置蜂鸣报警器和危险警示灯，从而便于用户通过该两种报警装置及时发现播种机故障。
34.当电容传感器监测到电容极板上的电容值大幅增后再保持不变时，则排种管堵
塞，堵塞报警单元驱动蜂鸣报警器发出蜂鸣警报，当电容传感器监测到电容极板上的电容值长时间保持不变时，则播种机的种箱排空，排空报警单元驱动危险警示闪烁警示灯光，系统工作过程中，用户可通过观察蜂鸣报警器和危险警示灯的状态来判断播种机是否存在排种管堵塞和种箱排空的问题，从而便于及时进行处理，以保证播种机的正常工作。
35.人机交互模块包括液晶显示屏和控制面板，液晶显示屏用于实时显示各模块性能参数以及识别出的播种量，控制面板用于对系统输入控制参数，用户通过液晶显示屏可直观的了解到系统各参数，以便于通过控制面板对系统进行操作控制。
36.该系统工作时，先利用传感器模块采集播种机地轮旋转产生的脉冲信号，再利用电容传感器监测种子下落过程中，经过电容极板时电容极板所增加的电容量，接着由plc控制芯片根据采集的脉冲信号，并结合播种机地轮的半径计算得到播种机的行进速度，同时利用数量计算单元先根据输入的电容变化量数据计算下落种子的总体积，再根据总体积以及数据存储单元内的单个种子的平均体积来计算下落经过电容极板的种子数量，然后利用播种量识别单元根据计算的种子数量以及播种机的行进速度计算并识别播种机的实时播种量，最后参考播种地块的标准播种量对播种机的实时播种量进行精准控制。
37.播种地块的标准播种量计算方法为：先采集播种地块的地力和水肥条件数据并确定目标产量，接着根据目标产量确定每亩穗数，再由每亩穗数确定适宜的基本苗数，随后采集作物的千粒重、发芽率和田间出苗率，最后根据基本苗数、品种的千粒重及发芽率、田间出苗率计算出播种地块的种子标准播种量，计算公式为：
38.播种量(千克/公顷)＝基本苗(万/公顷)
×
千粒重(克)
÷
100
×
发芽率
×
田间出苗率。
39.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。