螺旋输送式联合收割机谷物质量流量监测系统及装置

本发明涉及智慧农业，尤其涉及一种螺旋输送式联合收割机谷物质量流量监测系统及装置。

背景技术：

1、随着现代农业技术的快速发展，智慧农业已成为提升农业生产效率、优化资源配置、实现精准农业管理的重要手段。准确获取谷物流量信息，以此建立农作物产量空间分布图是实现农作物生产过程精准投入和进行管理决策的基础。谷物流量信息获取是智能感知技术机内感知的重要组成部分，谷物流量信息依靠搭载在联合收割机上的谷物流量监测系统获取。

2、目前，市面上大多数联合收割机并未配备谷物流量监测系统，导致在收获过程中无法实时获取准确的谷物流量数据。少数安装了谷物流量监测系统的收割机，多采用传统的粮箱整体称重式监测装置。这类装置虽然能在一定程度上反映谷物流量的变化，但其结构复杂，容易受到机具行驶过程中颠簸的影响，导致监测精度和稳定性较差，难以满足精准农业对高精度、高稳定性监测数据的需求。此外，传统的粮箱整体称重式监测装置在安装时需要对收割机进行较大改动，增加了安装难度和成本，且占用了宝贵的粮仓空间，影响了收割机的整体性能和作业效率。因此，该方案并不适合对现有联合收割机进行大规模加装改造。

3、为了克服上述缺点，研究者们尝试在螺旋搅龙出料口进行谷物流量监测，并提出了称量测量和冲击测量两种技术方案。然而，称量测量式装置由于通用性不强，安装时需要较大改动机具结构，且占用粮仓空间较大，限制了其广泛应用。而冲击测量式装置虽然能在一定程度上实现实时监测，但当谷物流量较大时，谷物流量与谷物冲击力之间的非线性关系以及多种因素对测量精度的干扰，使得该方案的测量精度和可靠性仍有待提升。

4、因此，有必要提供一种新的技术方案以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种准确度高、稳定可靠、通用性强以及结构紧凑的螺旋输送式联合收割机谷物质量流量监测系统及装置，为农作物谷物质量流量监测提供关键技术支撑，为农作物产量空间分布信息获取提供技术基础。

2、本发明提供一种螺旋输送式联合收割机谷物质量流量监测系统，包括信号采集单元、信号处理单元和监测单元，所述信号采集单元与所述信号处理单元通讯连接或电性连接，所述信号处理单元与所述监测单元通讯连接或电性连接；

3、所述信号采集单元包括谷物质量流量测量装置和数据采集器，所述谷物质量流量测量装置设置于联合收割机的螺旋输送器的出料口位置，所述谷物质量流量测量装置包括：

4、壳体，具有沿轴线方向将其贯通的中空腔体，所述壳体的一端套接于所述出料口上；

5、称重传感器，设置于所述中空腔体内，包括相对设置的称重端和固定端，所述称重传感器的固定端固定于所述中空腔体的底部；

6、测量托板，设置于所述中空腔体内，所述测量托板的底部固定于所述称重传感器的称重端；

7、其中，所述测量托板、所述称重传感器和所述壳体三者形成悬臂式结构；在进行谷物质量流量监测时，经所述出料口进入所述谷物质量流量测量装置的谷物流向所述测量托板，所述称重传感器通过实时感测所述测量托板上的谷物重量而产生相应的应变信号，所述数据采集器用于实时采集所述应变信号、并对所述应变信号进行处理形成相应的电压数字信号传送给所述信号处理单元，所述信号处理单元用于将所述电压数字信号转换成谷物质量信息并传送给所述监测单元，所述监测单元根据所述谷物质量信息计算生成谷物质量流量信息，以实现谷物质量流量的实时监测。

8、根据本发明提供的螺旋输送式联合收割机谷物质量流量监测系统，所述壳体为圆筒状，所述测量托板为半圆筒状，所述测量托板的轴线以及所述壳体的轴线均平行于所述称重传感器的称重端所在平面。

9、根据本发明提供的螺旋输送式联合收割机谷物质量流量监测系统，所述壳体包括相对设置的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体的一端通过转动部件转动连接，所述第一壳体和所述第二壳体的另一端通过壳体连接件锁住或打开。

10、根据本发明提供的螺旋输送式联合收割机谷物质量流量监测系统，所述谷物质量流量测量装置还包括固定板和固定板连接件，所述固定板设置于所述中空腔体内且位于靠近所述出料口的一侧，并通过所述固定板连接件安装于所述壳体上；

11、当所述谷物质量流量测量装置与所述出料口连接时，所述壳体的一端套在所述出料口上，通过调整所述固定板连接件以调节所述固定板与所述壳体之间的距离，使所述固定板抵接至所述出料口的外壁上，以将所述谷物质量流量测量装置套接在所述出料口上。

12、根据本发明提供的螺旋输送式联合收割机谷物质量流量监测系统，所述壳体的外壁设有收纳盒，所述数据采集器放置于所述收纳盒中，所述数据采集器包括mcu处理器、应变信号输入接口和频率信号输入接口，所述应变信号输入接口与所述称重传感器的信号输出接口连接，所述频率信号输入接口接入频率调试设备；

13、所述数据采集器用于根据所述频率调试设备设置的频率对所述应变信号进行实时采集，并通过所述mcu处理器对所述应变信号进行放大、a/d转换以及滤波处理，以生成相应的电压数字信号。

14、本发明还提供一种螺旋输送式联合收割机谷物质量流量测量装置，谷物质量流量测量装置设置于联合收割机的螺旋输送器的出料口位置，其包括：

15、壳体，具有沿轴线方向将其贯通的中空腔体，所述壳体的一端套接于所述螺旋输送器的出料口上；

16、称重传感器，设置于所述中空腔体内，包括相对设置的称重端和固定端，所述称重传感器的固定端固定于所述中空腔体的底部；

17、测量托板，设置于所述中空腔体内，所述测量托板的底部固定于所述称重传感器的称重端；

18、其中，所述测量托板、所述称重传感器和所述壳体三者形成悬臂式结构，在进行谷物质量流量测量时，经所述出料口进入所述谷物质量流量测量装置的谷物流向所述测量托板，所述称重传感器通过实时感测所述测量托板上的谷物重量而产生相应的应变信号，所述应变信号用于生成谷物质量信息，通过所述谷物质量信息用以计算生成谷物质量流量信息。

19、根据本发明提供的螺旋输送式联合收割机谷物质量流量测量装置，所述壳体为圆筒状，所述测量托板为半圆筒状，所述测量托板的轴线以及所述壳体的轴线均平行于所述称重传感器的称重端所在平面。

20、根据本发明提供的螺旋输送式联合收割机谷物质量流量测量装置，所述壳体包括相对设置的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体的一端通过转动部件转动连接，所述第一壳体和所述第二壳体的另一端通过壳体连接件锁住或打开。

21、根据本发明提供的螺旋输送式联合收割机谷物质量流量测量装置，还包括固定板和固定板连接件，所述固定板设置于所述中空腔体内且位于靠近所述出料口的一侧，并通过所述固定板连接件安装于所述壳体上；

22、当所述谷物质量流量测量装置与所述出料口连接时，所述壳体的一端套在所述出料口上，通过调整所述固定板连接件以调节所述固定板与所述壳体之间的距离，使所述固定板抵接至所述出料口的外壁上，以将所述谷物质量流量测量装置套接在所述出料口上。

23、根据本发明提供的螺旋输送式联合收割机谷物质量流量测量装置，所述固定板为弧形结构，并且安装于所述第二壳体上；所述测量装置还包括多个安装定位件，多个所述安装定位件均穿设于所述第一壳体上，且位于所述第一壳体靠近所述出料口的一端；

24、当所述谷物质量流量测量装置与所述出料口连接时，还通过调节多个所述安装定位件插入所述壳体内的深度，以将多个所述安装定位件均抵接至所述出料口的外壁上，实现所述谷物质量流量测量装置与所述出料口的固定。

25、本发明的上述技术方案具有以下有益效果：

26、本发明的螺旋输送式联合收割机谷物质量流量监测系统及装置，通过将谷物质量流量测量装置设置为中空的壳体以及收容于壳体内的称重传感器和测量托板的组合形式，可以使该测量装置直接加装于联合收割机的螺旋输送器的出料口上，整体结构简单、紧凑，安装便捷，且无需对现有联合收割机的结构进行改造，通用性强。称重传感器能够直接动态称量谷物重量，不受容重和作物种类限制，并且测量托板、称重传感器和壳体三者形成悬臂式结构，可以提升测量精度和稳定性。在进行谷物质量流量监测时，经螺旋输送器出料口进入谷物质量流量测量装置的谷物流向测量托板，位于测量托板下方的称重传感器可实时感测测量托板上的谷物重量以产生相应的应变信号，数据采集器可实时采集应变信号、并对应变信号进行处理形成相应的电压数字信号传送给信号处理单元，信号处理单元将电压数字信号转换成谷物质量信息并传送给监测单元，监测单元根据谷物质量信息计算生成谷物质量流量信息，从而实现谷物质量流量的实时、准确监测。