在拌种操作过程中设定播种材料的特定干燥度的方法和装置与流程

为了将播种材料，一般而言种子拌种，将其预先置于拌种装置的容器（拌种容器）中并加入含水拌种溶液和/或悬浮液（也简称为拌种剂），其中该拌种装置的这种容器或容器的部件活动，优选旋转。该容器的活动部件可以例如是该容器的底部。通过拌种容器或容器部件的活动，使拌种剂均匀分布在播种材料的各个种子上并保持附着在它们上。除水外，这种拌种剂中所含的成分尤其是应起到保护播种材料和由它们产生的植物免受害虫和真菌的作用的农业化学活性物质，例如新烟碱类。该拌种剂还可含有溶解形式或粒子形式的添加剂。这些可以是着色剂、辅助剂如聚合粘合剂、矿物填料和其它添加剂。在拌种过程中，将可在比环境空气高的温度下的，即可能经预热的气体，优选空气引入拌种装置的容器中，以加速播种材料上的拌种剂的干燥。

拌种装置是现有技术中已知的，例如从DE4128258A1中。

希望的是，尽可能刚好在已拌种的播种材料具有刚好可流动的干燥度时，即种子在各自的主导环境条件如温度、相对空气湿度和空气压力下刚好不再由于拌种剂而互相粘着时终止拌种，包括干燥，即拌种过程。如果超过这一干燥度（最佳干燥度）继续干燥，一方面浪费时间和能量，另一方面通过干燥的已拌种的种子的相互摩擦产生含有农业化学活性物质的粉尘，这种粉尘会不合意地进入环境并在那里造成破坏。但是也可能希望的是，尽可能精确地设定其它干燥度，以例如改进加工过程中的抗磨强度或播种材料的流动行为。这些希望的其它干燥度（它们可能涉及整个涂层的干燥度或涉及涂层表面的干燥度）在下文中同样被称作最佳干燥度。

现有技术中已知，凭经验确定对最佳干燥度而言的拌种时间。在这种情况下，在各种拌种时间后测定播种材料的干燥度和可流动性并由此确定对特定干燥度而言最佳的拌种时间。这种方法的缺点在于，一方面由于必要的预备试验，其是复杂的，另一方面，其容易发生误差，因为拌种时间极大取决于可变并难以影响的参数，如播种材料和环境空气的温度，特别是主导的空气湿度。这可能导致确定的拌种时间太短或太长。此外，甚至在用于确定拌种时间的试验过程中不必要地产生粉尘。

现有技术中同样已知的是，通过将经由粉尘产量检查拌种过程中的干燥进程并在特定的粉尘产量时中断该拌种过程的粉尘测量仪器连接到拌种装置上，测定在拌种过程中播种材料的干燥度。但是，在这种方法中通常太晚中断拌种过程，因为在中断拌种过程之前必须首先产生粉尘。

现有技术中同样已知的是，可以借助电容性、微波、光度或光谱湿度测量方法测定播种材料的湿度。这些测量方法具有若干缺点，尤其是：

- 它们必须将测量仪器或至少其基本部分安装在拌种装置中；

- 它们不允许直接测量表面湿度，因为用于该测量的电磁波根据频率穿透到播种材料中十分之几毫米至几毫米。因此，不可能直接测量对摩擦而言决定性的已拌种的播种材料的表面性质；

- 由于之前的拌种过程，占据用于这种测量方法的必要的所谓的测量窗口可能导致测量值受到影响并错误地给出拌种进程和终点；

- 播种材料的种子根据批次而本身是不同湿度的，例如由于不同的来源和储存或由于储存容器的不同位置的湿度可能不同；这造成测量之间的波动，这即使通过非常复杂的校正也只能不完全补偿。

现有技术中已知的用于辨别拌种中的最佳干燥度的最精确方法是技术人员由拌种过程中的噪音发生的变化，即声音发生的变化辨别这种干燥度。干燥未拌种、湿润已拌种或已拌种的干燥播种材料的不同表面粗糙度导致播种材料在拌种装置中的流动剖面变化并导致种子与彼此和与壁的摩擦的变化。这伴随着由播种材料在拌种过程中在拌种装置中的运动造成的声音发生的变化。例如，如果首先一次性剧烈加入拌种剂，这种声音发生显著降低，并在干燥过程中再提高。但是，这种方法一方面极大依赖于技术人员的听觉能力、经验和当天状态，因此可再现性差，另一方面不可否认地非常人员密集，因此成本密集。

本发明的目的是克服现有技术的缺点。特别地，本发明的目的是提供可以用于设定播种材料在拌种过程中的最佳干燥度的装置和方法。

通过可以用于在拌种过程中设定已拌种的播种材料的最佳干燥度且包括测量和调节装置的拌种装置和通过可以使用这种测量和调节装置设定播种材料在拌种过程中的最佳干燥度的方法实现该目的。

本发明的测量和调节装置的实例——本发明不限于它们——是：

- 包括用于测量由拌种装置和/或这种装置的部件和包含在拌种装置中的播种材料造成的声音，特别是声级的单元的装置；

- 包括用于测量在拌种装置的容器或容器的部件运动时播种材料的运动速度的单元的装置；优选借助雷达波进行这种速度测量；

- 包括用于测量播种材料的装料高度（优选在容器壁处）的单元的装置；

- 包括用于测量带动拌种装置的容器或容器的活动部件的轴的转矩的单元的装置；

- 包括用于测量带动拌种装置的容器或容器的活动部件的发动机的有效功率的单元的装置；

- 包括用于测量带动拌种装置的容器或容器的活动部件的发动机的电能消耗的单元的装置。

除测量单元外，该测量和调节装置还至少包括将测得的测量变量（即例如声音、速度、装料高度、转矩、有效功率、电能消耗）的值转换成电或光信号的转换器、评估单元和信号输出端。将这种信号输出端与拌种装置，特别是其控制器相连，以通过输出来自该信号输出端的相应信号而中断拌种过程。此后，可以从拌种装置中取出已拌种的播种材料。或者，可以在相同拌种装置中对该播种材料施以进一步拌种操作（使用与前一拌种操作中相同组成的拌种剂或使用与前一拌种操作中不同组成的拌种剂）和/或施以进一步化学和/或物理处理。

根据本发明被选为测量变量的是根据干燥度在拌种过程中改变的变量。因此已经令人惊讶地发现，例如

(a) 由拌种装置和/或这种装置的部件和包含在拌种装置中的播种材料造成的声音，特别是声级，

(b) 在拌种装置的容器或容器的活动部件运动时播种材料的运动速度，

(c) 播种材料在拌种装置中运动期间的流动剖面的上升高度，

(d) 带动拌种装置的容器或容器的活动部件的轴的转矩，

(e) 带动拌种装置的容器或容器的活动部件的发动机的有效功率，和

(f) 带动拌种装置的容器或容器的活动部件的发动机的电能消耗，

在拌种过程中随播种材料的干燥度而变，以可由此足够精确地测定播种材料的干燥度，从而能够设定最佳干燥度。但是，也可以选择在本文中没有明确提到的其它测量变量，只要它们以与上述测量变量相同的方式或类似的方式在拌种过程中随播种材料的干燥度而变。

该拌种装置还可具有多个测量和调节装置，其测量其值在拌种过程中取决于播种材料的干燥度的各种测量变量。

优选地，该测量和调节装置包括电声装置。这样的电声装置优选包括振动传感器或加速传感器，特别是声音传感器作为测量单元。在本发明的电声装置的情况下，该测量单元和转换器优选形成传声器，特别是结构声传声器（Körperschallmikrofon）形式的单元。

安置声音传感器以使其可接收由位于拌种装置中的播种材料造成的声音。因此，优选将声音传感器连接到拌种装置上，特别优选在拌种装置的不活动的部件，例如其外壁上。其优点在于声音传感器仅轻微受到或完全不受声音或其它振动或来自周围环境的影响干扰。

根据本发明，也可以将声音传感器安置在拌种容器中。其优点在于由播种材料造成的声音以极高强度到达声音传感器。

根据本发明，也可以将声音传感器安置在拌种装置附近。其优点在于不必为声音传感器提供在拌种装置上或中的固定。

或者，该测量和调节装置包括选自下列装置的一个或多个装置：

- 用于测量在拌种装置的容器或容器的活动部件运动时播种材料的运动速度的装置，其中优选借助雷达波进行该速度测量，

- 用于测量播种材料在拌种装置中运动期间的流动剖面的上升高度的装置，其中这种测量优选通过光学方式进行，

- 用于测量带动拌种装置的容器或容器的活动部件的轴的转矩的装置，

- 用于测量带动拌种装置的容器或容器的活动部件的发动机的有效功率的装置，

- 用于测量带动拌种装置的容器或容器的活动部件的发动机的电能消耗的装置。

本发明还涉及在拌种过程中设定播种材料的最佳干燥度的方法。在本发明的方法的情况下，借助与拌种装置相连的测量和调节装置通过其值在拌种过程中随干燥度而变的测量变量的测量来连续测定播种材料的最佳干燥度。在这种情况下，测定最佳干燥度并在达到这种最佳干燥度时中断该拌种过程。在这种情况下，“连续”就测量和调节装置而言是指，至少每5秒一次，优选至少每3秒一次，特别优选至少每秒一次，最特别优选每秒多次，特别是每秒5至10次进行操作。

该测量和调节装置的评估单元连续测量所述测量变量，并另外具有连续评估测量变量随时间的变化的算法。最晚在将整个播种材料装入拌种容器（其在运动）且该拌种装置的其它装置，例如发动机和空气喷射也已投入运行时，启动该算法。该算法优选还测定测量变量的随后主导的平均值，并确定其作为用于测定最佳干燥度的基础值，特别是如果选择声音，特别是声级、在拌种装置的容器或容器的活动部件运动时播种材料的运动速度或播种材料在拌种装置中运动期间的流动剖面的上升高度作为测量变量。在此优选也测定测量变量的值的平均波动。在加入拌种剂时，测量变量的值剧烈变化。

因此，例如，当测量

(a) 由拌种装置和/或这种装置的部件和包含在拌种装置中的播种材料造成的声音，特别是声级，

(b) 在拌种装置的容器或容器的活动部件运动时播种材料的运动速度，

(c) 播种材料在拌种装置中运动期间的流动剖面的上升高度时，

测量变量的值剧烈下降。该算法还例如通过测量变量的特定测量值的数值与测量变量的前值的数值的比较或借助测量变量 vs 时间的平滑曲线的一阶导数，测定在添加拌种剂之后的测量变量的最小值。在本申请的意义上充当平滑曲线的可以是例如该曲线的一个点代表N个先前的点的平均值的曲线，其中N是2至10，优选3至7的正整数，特别优选为5。随着播种材料的干燥度提高，测量变量的值再提高。当达到与添加拌种剂之前测量变量的平均值和添加拌种剂之后测量变量的最小值之间的差值的特定比例Q对应的测量变量值（其大于添加拌种剂之后的最小声级）时，达到最佳干燥度。该算法随后生成信号，借此经评估单元的信号输出端中断拌种过程。

代替测量变量本身，也可以测定其一阶或二阶导数。对于由其获得的值——如果必要，在数学变换后——在本发明的范围内如同对于测量变量的值那样进行操作，因此这两者之间没有区别。

通过校正测定Q。Q例如取决于拌种装置、播种材料的类型、拌种剂的类型、所选测量变量、被视为最佳干燥度的干燥度和干燥度是否涉及整个涂层还是仅涉及涂层的表面。Q优选为20至60%，优选30至50%，特别优选35至45%。在希望使播种材料刚好可流动的干燥度作为最佳干燥度的情况下，对上述测量变量(1)至(3)而言Q为大约40%。

总而言之，该算法在测量变量(a)至(c)的情况下如下工作：

(i) 测定在添加播种材料之后但在添加拌种剂之前运行中的拌种装置的测量变量的平均值。

(ii) 测定在将拌种剂添加到位于运行中的拌种装置中的播种材料中之后测量变量的最小值。

(iii) 测定与添加拌种剂之前测量变量的平均值和添加拌种剂之后测量变量的最小值之间的差值的特定比例Q对应的测量变量值，其大于添加拌种剂之后的测量变量的最小值。

(iv) 当达到根据(iii)的测量变量值时输出中断拌种过程的信号。

通过当达到根据(iii)的测量变量值时输出中断拌种过程的信号，优选中断拌种过程。此后，可以从拌种装置中取出已拌种的播种材料。或者，可以在相同拌种装置中对该播种材料施以进一步拌种操作（使用与前一拌种操作中相同组成的拌种剂或使用与前一拌种操作中不同组成的拌种剂）和/或施以进一步化学和/或物理处理。

添加拌种剂的时间点可以通过手动输入，例如通过按下按钮，通过拌种装置的控制器向该测量和调节装置的信号（例如如果通过拌种装置自动添加拌种剂）传送至测量和调节装置，或通过测量和调节装置本身的算法测量。这种算法可以例如以除完全添加播种材料之后但添加拌种剂之前测量变量的平均值外还测定测量变量的平均波动的方式工作。在加入拌种剂时，测量变量的值下降这样的量，该量为在添加拌种剂之前测量变量的平均波动的大于两倍，优选大于三倍，特别优选大于四倍，最特别优选大于五倍。当下降达到这一量时，该算法将其评价为添加拌种剂。从添加拌种剂时起，无论测量和调节装置如何获取这一信息，该算法测定添加拌种剂之后测量变量的最小值。或者，为了测定添加拌种剂的时间点，该算法可以以将测量值 vs 时间的平滑曲线的一阶导数的绝对最小值视为这一时间点的方式工作。

因此，当使用(a) 由拌种装置和/或这种装置的部件和包含在拌种装置中的播种材料造成的声音，特别是声级，(b) 在拌种装置的容器或容器的活动部件运动时播种材料的运动速度，(c) 播种材料在拌种装置中运动期间的流动剖面的上升高度，或在拌种过程中与上述测量变量表现类似的测量变量作为测量变量时，在拌种过程中设定播种材料的特定干燥度的方法包括下列步骤：

(I) 测量该测量变量，并测定在添加播种材料之后但在添加拌种剂之前运行中的拌种装置的平均测量变量；

(II) 测量该测量变量，并测定在将拌种剂添加到位于运行中的拌种装置中的播种材料中之后的最小测量变量；

(III) 测定与添加拌种剂之前测量变量的平均值和添加拌种剂之后的最小测量变量之间的差值的特定比例Q对应的测量变量值，其大于添加拌种剂之后的最小测量变量；

(IV) 当达到根据(III)的声级时输出中断拌种过程的信号；

(V) 中断拌种过程。

优选选择声音，特别是声级作为测量变量。

或者，使用声音曲线的随时间的变化测定终点（一阶数学导数），以测定用于关闭的阈值。在添加拌种剂后，探寻一阶导数的最小值后的时间t1，其中这一最小值大于添加拌种剂之前测量变量的一阶导数的平均波动的两倍，优选大于三倍，特别优选大于四倍，最特别优选大于五倍。该时间相关的声音值被定义为终点的阈值。这可以借助因子F加权，以引发更早或更晚的关闭。在时间t2后，将该阈值与当时的声音值相比较。通常凭经验测定因子F，以使该算法最优地适应拌种仪器、播种材料和拌种溶液的特定组合。F通常采用0.7至1.3的值，但也完全可采用0.5至1.5的值。在个别情况中，更极端的值也有可能，以最优地进行该方法。如果测定因子F，根据本发明，通过乘以F校正阈值。

当声音值等于或大于该阈值时，达到最佳终点。在每次启动该方法时重新确定该阈值。可以使用该算法而不对各种拌种仪器作出调整。

总而言之，该算法对测量变量(a)至(c)而言如下工作：

(i) 测定在完全添加播种材料和拌种剂之后测定的运行中的拌种装置的声音，特别是声级的随时间的导数的最小平均值；

(ii) 确定声音值的阈值，其是与来自(i)的声音值的最小值相关的声音值；

(iii) 测量声音值，并将这一值与阈值比较直至测得的声音值等于或大于阈值；

(iv) 当达到根据(iii)的测量变量值时输出中断拌种过程的信号。

如果由上述方法测定值Q是困难的，这一算法特别有利。这可以例如取决于所用拌种装置、所用播种材料或所用拌种溶液。

这一算法例如描述在图4中。

与由拌种装置和/或这种装置的部件和包含在拌种装置中的播种材料造成的声音、在拌种装置的容器或容器的活动部件运动时播种材料的运动速度和播种材料在拌种装置中运动期间的流动剖面的上升高度相反，当测量例如

(d) 带动拌种装置的容器或容器的活动部件的轴的转矩，

(e) 带动拌种装置的容器或容器的活动部件的发动机的有效功率，和

(f) 带动拌种装置的容器或容器的活动部件的发动机的电能消耗时，

在加入拌种剂时该测量变量剧烈提高。此后，随着干燥继续，可以注意到该测量变量的进一步升高，但这种升高首先小于刚加入拌种剂后。在干燥充分进展时，该测量变量才再剧烈提高。在(d)至(f)的情况下，该算法优选评估平滑曲线的一阶导数。在这种情况下，添加拌种剂的时间点可以通过手动输入，例如通过按下按钮，通过拌种装置的控制器向该测量和调节装置的信号（例如如果通过拌种装置自动添加拌种剂）传送至测量和调节装置，或通过测量和调节装置本身的算法测量。这种算法可以例如以测定该测量变量vs 时间的平滑曲线的一阶导数的方式工作。然后通过在完全添加播种材料之后一阶导数的第一最大值测定添加拌种剂的时间点，其中这一最大值大于添加拌种剂之前测量变量的一阶导数的平均波动的两倍，优选大于三倍，特别优选大于四倍，最特别优选大于五倍。如果测定在完全添加播种材料后的该第一最大值，该算法将其评估为添加拌种剂。在达到该第一最大值后，该测量变量 vs 时间的平滑曲线的一阶导数的值再下降，但仍高于添加拌种剂之前的值。当干燥充分进展时，该测量变量 vs 时间的平滑曲线的一阶导数的值再提高并在完全添加播种材料后形成第二最大值。当达到该第二最大值时，达到最佳干燥度。

总而言之，该算法对测量变量(d)至(f)而言如下工作：

(i) 测定在添加播种材料之后但在添加拌种剂之前运行中的拌种装置的测量变量值 vs 时间的平滑曲线的一阶导数的值；

(ii) 记录添加拌种剂的时间点，这例如通过手动输入，通过拌种装置的控制器向该测量和调节装置的信号（例如如果通过拌种装置自动添加拌种剂），或通过测定在完全添加播种材料之后测量变量值 vs 时间的平滑曲线的一阶导数的值的第一最大值；

(iii) 测定在完全添加播种材料之后测量变量值 vs 时间的平滑曲线的一阶导数的值的第二最大值；

(iv) 当测定根据(iii)的第二最大值时输出中断拌种过程的信号。

通过输出中断拌种过程的信号，优选中断拌种过程，或继续进行固定或可变的时间并然后中断。此后，可以从拌种装置中取出已拌种的播种材料。或者，可以在相同拌种装置中对该播种材料施以进一步拌种操作（使用与前一拌种操作中相同组成的拌种剂或使用与前一拌种操作中不同组成的拌种剂）和/或施以进一步化学和/或物理处理。

因此，当使用(4) 带动拌种装置的容器或容器的活动部件的轴的转矩，(5) 带动拌种装置的容器或容器的活动部件的发动机的有效功率，(6) 带动拌种装置的容器或容器的活动部件的发动机的电能消耗，或在拌种过程中与上述测量变量表现类似的测量变量作为测量变量时，在拌种过程中设定播种材料的特定干燥度的方法包括下列步骤：

(I) 测定在添加播种材料之后但在添加拌种剂之前运行中的拌种装置的测量变量值 vs 时间的平滑曲线的一阶导数的值；

(II) 记录添加拌种剂的时间点，这例如通过手动输入，通过拌种装置的控制器向该测量和调节装置的信号（例如如果通过拌种装置自动添加拌种剂），或通过测定在完全添加播种材料之后测量变量值 vs 时间的平滑曲线的一阶导数的值的第一最大值；

(III) 测定在完全添加播种材料之后测量变量值 vs 时间的平滑曲线的一阶导数的值的第二最大值；

(IV) 当达到根据(III)的第二最大值时输出中断拌种过程的信号；

(V) 中断拌种过程。

优选使用有效功率作为该测量变量。

本发明还涉及本发明的拌种装置和本发明的方法用于设定播种材料的最佳干燥度的用途。为此，用本发明的拌种装置进行用于在拌种过程中设定播种材料的最佳干燥度的上述本发明的方法。

下列实施例、附图和图表旨在例示本发明，但不限于其。

实施例1 在测量声级和测定阈值（声级的最小一阶导数）下的拌种实验：

用CBT25处理播种材料

第一阶段：空载

在空载过程中，在混合料斗（Mischkegel）中尚未存在播种材料。发动机以恒定转数运行。仅出现少许振动，因此结构声极低。

第二阶段：装载播种材料

经筒仓或用手将玉米播种材料加入旋转的混合料斗。振动传感器的信号极大提高。落差越大，振动传感器的振幅越大。如果发动机没有直接达到最大转数或由于该装载而严重减慢，可能出现延迟的最大振幅。在装载过程中预计最高声音振幅。

第三步骤：添加悬浮液/拌种剂

随着开始添加悬浮液，测得结构声的显著降低。使用添加拌种剂的时间点作为用于在评估算法中稍后加工的起始参数。

第四步骤：干燥

一旦该悬浮液已与播种材料均匀混合，显示出接近恒定的测量信号。拌种剂开始在播种材料的表面上干燥，同时测得结构声的提高。

第五步骤：排出播种材料/太晚排出

通过播种材料的排出，再产生高的结构声。因此，还可察觉到短暂的急剧提高。随着干燥进程增进，观察到该测量值的再次降低。

声级变化显示在图4中。

图1显示代表将播种材料拌种时以m/s²为单位的声级测量值随时间的变化(3)的图。可以清楚看出，在装入播种材料(1)时声级在短时间内剧烈提高，随后保持在大致相同水平。在加入拌种剂(4)时，声级随后在短时间内剧烈降低并较长时间保持在大致相同水平，然后随着播种材料的干燥增进而再提高。

图2显示代表有效功率（由以伏特[V]为单位的信号电压表示）的测量值随时间的变化(7)的图。可以清楚看出，在装入播种材料(1)时该测量变量在短时间内剧烈提高，随后保持在大致相同水平。在加入拌种剂(4)时，有效功率随后再剧烈提高，随后随着干燥继续仅少许地进一步提高。在干燥已显著进展时，该测量变量才再剧烈提高。

在图1和图2中，附图标记具有下列含义：

1 装入播种材料的时间点

2 声级测量值随时间的变化的平滑曲线的一阶导数

3 声级测量值随时间的变化

4 添加拌种剂的时间点

5 声级测量值随时间的变化的平滑曲线

6 达到最佳干燥的时间点

7 有效功率测量值随时间的变化

8 在完全添加播种材料之后有效功率测量值随时间的变化的平滑曲线的一阶导数的第一最大值，示意图。

图3显示根据本发明的拌种装置。其包括：

9 拌种装置

10 播种材料的装料口

11 出口

12 声音传感器

13 该装置的旋转部件

14 该装置的静止部件

15 发动机

16 功率传感器

17 评估和控制单元

18 拌种剂的装料口。

图4显示根据实施例1的声级的测量和评估

1 来自压电传感器的以m/s²为单位的加速（声音值）

2 声级测量值随时间的变化的平滑曲线的一阶导数

3 声音曲线的阈值。