用于检测谷物产量的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于检测谷物产量的装置，其中，所述装置包括：用于检测谷物流量的第一传感器、用于检测谷物水分的第二传感器，用于采集所述第一传感器和所述第二传感器中的数据的数据采集模块，用于根据所述数据采集模块采集的数据获取谷物收割信息的处理模块，用于显示所述谷物收割信息的客户端，所述处理模块分别连接所述数据采集模块和所述客户端，所述数据采集模块分别连接所述第一传感器和所述第二传感器。上述装置能够实现快速检测谷物产量，提高作业效率，且提高谷物产量计量的准确度。
【专利说明】用于检测谷物产量的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及谷物产量检测技术，尤其涉及一种用于检测谷物产量的装置。
【背景技术】
[0002]近些年来，“精确农业”技术的研究和应用在发达国家得到了迅速发展，并推动了一系列农业机械相关电子信息装备技术的实践和产业化进程。联合收割机(下述简称“收割机”)粮食产量分布信息获取技术在精准农业技术中占具极其重要的地位。为此，在联合收割机上安装谷物产量计量系统可以方便农户和农场主进行快速的产量计量、粮食入库及产量信息的存取和调度。
[0003]现有技术中的谷物产量计量方式可包括:称重式、冲量式或光电式计量方式。举例来说，现有技术中公开一种包括测力传感器的谷物产量计量系统，即在收割机的籽粒提升机出口安装测力传感器，谷物沿引导装置周期性地撞击测力板，通过测力传感器信号可测量谷物流量，获得粮食产量信息。
[0004]然而，收割机的振动、谷物含水率、谷物的种类、流量变化和田间的坡度等因素对测力传感器的测量精度影响非常大。尤其是振动对测力传感器的误差影响最为显著。
[0005]另外，现有技术中来自国外的谷物产量计量系统没有考虑国内土地结构和耕作特点，其无法应用于国内的联合收割机；且国外的谷物产量计量系统的价格非常昂贵，无法大规模推广使用。
实用新型内容
[0006]本实用新型提供一种用于检测谷物产量的装置，实现快速检测谷物产量，提高谷物产量计量的准确度，且适用于国内的联合收割机。
[0007]本实用新型提供一种用于检测谷物产量的装置，包括:
[0008]用于检测谷物流量的第一传感器；
[0009]用于检测谷物水分的第二传感器；
[0010]用于采集所述第一传感器和所述第二传感器中的数据的数据采集模块；
[0011]用于根据所述数据采集模块采集的数据获取谷物收割信息的处理模块；
[0012]用于显示所述谷物收割信息的客户端；
[0013]所述处理模块分别连接所述数据采集模块和所述客户端，所述数据采集模块分别连接所述第一传感器和所述第二传感器。
[0014]可选地，所述装置还包括:
[0015]用于获取所述谷物的收割机的运行速率的第三传感器，所述第三传感器连接所述数据采集模块；
[0016]和/或
[0017]用于获取所述收割机中升运器运行速率的第四传感器，所述第四传感器连接所述数据采集模块。
[0018]可选地，所述第一传感器包括:
[0019]受力板、压力传感器；
[0020]所述受力板的一端与所述压力传感器的应变片连接。
[0021]可选地，所述第一传感器还包括用于将毫伏级信号调理为伏级信号的信号调理单元;
[0022]所述信号调理单元的输入端连接所述压力传感器的输出端，所述信号调理单元的输出端连接所述数据采集模块。
[0023]可选地，所述第三传感器为霍尔传感器；
[0024]或者，所述第四传感器为霍尔传感器。
[0025]可选地，所述数据采集模块通过控制器局域网总线和所述处理模块连接。
[0026]可选地，所述数据采集模块包括:
[0027]电源转换单元、传感器信号采集单元、模数转换单元、时钟复位单元、控制器局域网通信单元；
[0028]所述电源转换单元连接所述传感器信号采集单元、所述模数转换单元、所述时钟复位单元和所述控制器局域网通信单元；
[0029]所述传感器信号采集单元与所述模数转换单元连接；
[0030]所述模数转换单元与所述控制器局域网通信单元连接；
[0031]所述控制器局域网通信单元与所述时钟复位单元连接。
[0032]可选地，所述客户端为触摸屏的嵌入式终端。
[0033]可选地，所述处理模块包括:
[0034]微处理器、用于存储所述谷物收割信息的存储器、用于将所述谷物收割信息发送监控平台的发射器；
[0035]所述微处理器分别与所述存储器、所述发射器连接；
[0036]所述微处理器分别与所述数据采集模块，所述客户端连接。
[0037]由上述技术方案可知，本实用新型的用于检测谷物产量的装置，通过数据采集模块连接检测谷物流量的第一传感器、检测谷物水分的第二传感器，进而将第一传感器和第二传感器中获取的谷物流量值和谷物水分值进行转换以使处理模块识别并获得谷物的收割信息，进而通过客户端显示谷物收割信息，实现了快速检测谷物产量，提高谷物产量计量的准确度，同时可在国内的联合收割机中大规模推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1为本实用新型一实施例提供的用于检测谷物产量的装置的结构示意图；
[0039]图2为本实用新型另一实施例提供的用于检测谷物产量的装置的结构示意图；
[0040]图3为图2中的第一传感器的结构示意图；
[0041]图4为图2中数据采集模块的结构示意图；
[0042]图5为图2中客户端可显示的谷物收割信息的示意图；
[0043]图6为图2中用于检测谷物产量的装置的实验结果图。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0045]图1为本实用新型一实施例提供的用于检测谷物产量的装置的结构示意图，如图1所示，本实施例的用于检测谷物产量的装置10包括:第一传感器11、第二传感器12、数据采集模块15、处理模块16和客户端17 ;
[0046]其中，第一传感器11用于检测谷物流量，第二传感器12用于检测谷物水分，数据采集模块15用于采集第一传感器11和第二传感器12检测的数据，并将数据转换为处理模块16能够识别的数据，并将转换后的数据发送给处理模块16 ；
[0047]处理模块16用于根据第一传感器11和第二传感器12中检测的数据获取谷物收割信息；
[0048]客户端17用于将所述处理模块16中获取的谷物收割信息进行显示，供收割机的使用者或农户实时查看，以掌握谷物产量。
[0049]应理解的是，前述的第一传感器11 (即流量传感器)可安装于收割机的升运器顶端，第二传感器12 (即湿度传感器)安装于收割机的升运器中部，当谷物随升运器上升时，首先通过第二传感器12检测谷物水分，然后在升运器顶端冲击第一传感器11，根据第一传感器11输出的信号，获得谷物产量。
[0050]由此，上述的用于检测谷物产量的装置，通过数据采集模块连接检测谷物流量的第一传感器、检测谷物水分的第二传感器，进而将第一传感器和第二传感器中获取的谷物流量信号和谷物水分信号进行转换以使处理模块识别并获取谷物收割信息，进而通过客户端显示谷物收割信息，实现了快速检测谷物产量，提高谷物产量计量的准确度的目的。
[0051]在具体的应用过程中，前述的用于检测谷物产量的装置10还可包括连接数据采集模块15的第三传感器13和/或连接数据采集模块15的第四传感器14。如图2所示，图2中的用于检测谷物产量的装置包括:第三传感器13和第四传感器14，其中，第三传感器13用于获取所述谷物的收割机的运行速率，所述第三传感器13连接所述数据采集模块；第四传感器14用于获取所述收割机中的升运器的运行速率，所述第四传感器14连接所述数据采集模块15。
[0052]本实施例中，采用第三传感器13获取收割机的运行速率以配合第一传感器11的数据实时准确的估计谷物的产量，进而提高谷物产量计量的准确率。也就是说，根据第三传感器13采集的数据能够获知收割机的收割面积，进而估计收割机所收获的谷物产量。
[0053]当然，为较准确的对谷物产量进行计量，还需通过收割机中升运器的速率以获知收割机中谷仓的容量，进而可估计收割机所收获的谷物产量。
[0054]在本实施例中，第三传感器13和第四传感器14可为霍尔传感器。也就是说，在收割机的主轴上设置霍尔传感器即第三传感器13用于测量收割机的运行速率，在收割机的升运器驱动位置设置另一霍尔传感器即第四传感器14用于测量升运器转速的运行速率，实现实时监测联合收割机行进速度和升运器转速。也就是说，第三传感器13位于收割机主轴上，主要用于监测收割机行进速度；第四传感器14位于升运器驱动位置，主要用于监测升运器转速。
[0055]在本实施例中，如图2所示，所述数据采集模块15通过控制器局域网(ControllerArea Network,简称CAN)总线和所述处理模块16连接。
[0056]本实施例中的处理模块16可包括:微处理器161、存储器162和发射器163 ；
[0057]其中，微处理器161、用于存储所述谷物收割信息的存储器162、用于将所述谷物收割信息发送监控平台的发射器163 ；
[0058]所述微处理器161分别与所述存储器162、所述发射器163连接；
[0059]所述微处理器161分别与所述数据采集模块15，所述客户端17连接。
[0060]当然，在具体应用中，前述的处理模块16还可包括接收器164(图中未示出)，该接收器164可接收监控平台发送的指令，以使微处理器根据所述指令获取所述谷物收割信息，或者根据所述指令与所述监控平台交互。
[0061]前述的处理模块16可为一种具有通用分组无线服务技术(General Packet Rad1Service,简称GPRS)、RS232、CAN通信接口的通信设备，通过CAN总线与数据采集模块15进行数据交互。
[0062]在本实施例中，处理模块16根据谷物流量、收割机行进速度、收割机的升运器转速信息等获取谷物收割信息，实现农户谷物快速的产量计量的存取和调度。
[0063]本实施例中，处理模块16的微处理器中内置有产量换算模型，微处理器将数据采集模块输出的信息通过产量换算模型换算，以获得谷物收割的质量信息，进而在客户端显示谷物收割信息，供收割机使用者参考。
[0064]在具体应用中，处理模块16还可通过通用分组无线服务技术(General PacketRad1 Service，简称GPRS)与远程监控平台进行数据传递，实现对谷物产量的监控和管理。
[0065]另外，图3示出了本实施例中的第一传感器的结构示意图，如图3所示，本实施例中的第一传感器11包括:受力板111、压力传感器112 ；
[0066]所述受力板111的一端与所述压力传感器112的应变片113连接。
[0067]具体应用中，压力传感器112的量程为O?6kg，压力传感器112可为悬臂梁式压力传感器，或者，压力传感器112可采用双孔悬臂梁式结构。
[0068]上述的受力板111可采用45号钢制备，进而提高感力环节的固有频率，降低由于振动过冲损坏受力板111的可能性，而且45号钢耐磨，能防止受力板111在长期使用过程中磨损过度。
[0069]本实施例中的第一传感器11可以快速检测谷物产量，减轻了农户计产分粮的负担，提高作业效率。
[0070]在具体应用过程中，所述第一传感器11还包括用于将毫伏级信号调理为伏级信号的信号调理单元114(图中未示出)；
[0071]所述信号调理单元114的输入端连接所述压力传感器112的输出端，所述信号调理单元114的输出端连接所述数据采集模块15。
[0072]也就是说，上述压力传感器112输出的信号的量级为毫伏级，而数据采集模块15需要采集的信号的量级为伏级，为此，设置将毫伏级信号调理为伏级信号的信号调理单元114，可供数据采集模块15直接采集伏级信号，进而提高提高谷物产量计量的作业效率。可理解的是，信号调理单元114将谷物流量从微弱电信号调理为标准电压信号。
[0073]可选地，图4示出了数据采集模块的结构示意图，如图4所示，所述数据采集模块15包括:电源转换单元151、传感器信号采集单元152、模数转换单元153、时钟复位单元154、控制器局域网通信单元155 ；
[0074]所述电源转换单元151用于为数据采集模块15提供电源，例如电源转换单元151可连接所述传感器信号采集单元152、所述模数转换单元153、所述时钟复位单元154和所述控制器局域网通信单元155，进而为这些单元供电；
[0075]所述传感器信号采集单元152与所述模数转换单元153连接；本实施例的传感器信号采集单元152用于采集前述的第一传感器、第二传感器和第三传感器的信号，并通过模数转换单元153将所采集的信号进行转换，进而通过CAN通信单元将所述转换后的信号发送至前述的微处理器。
[0076]所述模数转换单元153与所述控制器局域网通信单元155连接。所述控制器局域网通信单元155与时钟复位单元154连接。本实施例的模数转换单元153用于将模拟信号转换为数字信号，以便微处理器能够识别，进而进行后期使用。
[0077]应说明的是，前述的时钟复位单元可通过编程实现。
[0078]也就是说，本实施例的数据采集模块15是以AVR单片机为核心单元建立的包括电源转换单元151、传感器信号采集单元152、模数转换单元153、时钟复位单元154、CAN通信单元155等，实现了产量、地速等参数数据采集功能、CAN通信功能、中断处理功能等。进一步地，本实施例中的数据采集模块通过封装处理实现防尘防水的功能，增加了其工作的可靠性。
[0079]另外，本实施例中的客户端16可为触摸屏的嵌入式终端，如7寸屏嵌入式终端。本实施例中客户端16显示的内容如图5所示，通过触摸屏形式实现人机交互，其操作方便，能够使农民直接获知谷物收割信息。
[0080]上述装置可以实现农户和农场主进行快速的产量计量、粮食入库及产量信息的存取和调度。
[0081]另外，业内人士还对上述的用于检测谷物产量的装置进行了实验，例如，开展了各传感器性能验证实验和谷物产量计量的精度验证实验。根据实验结果，对本实施例的用于检测谷物产量的装置的计量精度和误差进行了分析，如图6所示。图6示出的用于检测谷物产量的装置的谷物产量计量误差在±6%以内，平均误差可以满足田间工作实际需要。
[0082]上述装置能够适用于国内中小型联合收割机，方便安装于拆卸，且人机交互界面为中文环境，便于用户操作。
[0083]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的权利要求保护的范围。
【权利要求】
1.一种用于检测谷物产量的装置，其特征在于，包括: 用于检测谷物流量的第一传感器； 用于检测谷物水分的第二传感器； 用于采集所述第一传感器和所述第二传感器中的数据的数据采集模块； 用于根据所述数据采集模块采集的数据获取谷物收割信息的处理模块； 用于显示所述谷物收割信息的客户端； 所述处理模块分别连接所述数据采集模块和所述客户端，所述数据采集模块分别连接所述第一传感器和所述第二传感器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括: 用于获取所述谷物的收割机的运行速率的第三传感器，所述第三传感器连接所述数据采集模块； 和/或， 用于获取所述收割机中升运器运行速率的第四传感器，所述第四传感器连接所述数据采集模块。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一传感器包括:受力板和压力传感器； 所述受力板的一端与所述压力传感器的应变片连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一传感器还包括用于将毫伏级信号调理为伏级信号的信号调理单元； 所述信号调理单元的输入端连接所述压力传感器的输出端，所述信号调理单元的输出端连接所述数据采集模块。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第三传感器为霍尔传感器； 或者，所述第四传感器为霍尔传感器。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块通过控制器局域网总线和所述处理模块连接。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块包括:电源转换单元、传感器信号采集单元、模数转换单元、时钟复位单元、控制器局域网通信单元； 所述电源转换单元连接所述传感器信号采集单元、所述模数转换单元、所述时钟复位单元和所述控制器局域网通信单元； 所述传感器信号采集单元与所述模数转换单元连接； 所述模数转换单元与所述控制器局域网通信单元连接； 所述控制器局域网通信单元与所述时钟复位单元连接。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述客户端为触摸屏的嵌入式终端。
9.根据权利要求1至8任一所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括: 微处理器、用于存储所述谷物收割信息的存储器、用于将所述谷物收割信息发送监控平台的发射器； 所述微处理器分别与所述存储器、所述发射器连接； 所述微处理器分别与所述数据采集模块，所述客户端连接。
【文档编号】A01D41/127GK203942803SQ201420275495
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】安晓飞, 孟志军, 武广伟, 郭建华, 付卫强, 董建军 申请人:北京农业智能装备技术研究中心