棉花质量监管车载系统及应用方法

1.本发明涉及棉花质量追溯和棉花数字化领域,尤其是一种棉花质量监管车载系统及应用方法。


背景技术：

2.棉花是我国重要的经济作物，是国民经济发展的重要支柱产业，其中新疆是我国种植面积最大和产量最多的棉区，有力保障了国家棉花产业安全。
3.2021年新疆生产建设兵团发布了《兵团棉花质量提升行动工作方案》，提及对采收环节的监管：(1)严格采收管理：严格禁止夜采、露水采、喷水采等严重影响棉花质量采收行为；严格控制采摘籽棉的水分及杂质，含杂率、回潮率均不得高于12％，采净率不低于93％等；(2)健全监管体系：加强对采棉机作业管理，禁止采棉机夜间作业、超水作业等违规行为；师市落实棉花质量监管主体责任，主动作为，强化监管；(3)开展专项整治：兵团相关部门、师市针对采摘、收购、加工等影响棉花质量的重点环节，制定专项整治方案等。
4.同年，自治区为提升棉花质量制定了《2021年度自治区棉花目标价格补贴与质量挂钩试点实施方案》，其中要求试点利用现代信息技术，建立质量追湖系统，有效关联棉花实际种植者、棉花加工企业、公证检验结果质量信息，实现皮棉到籽棉的精准对应关系，解决质量湖源问题，确保补贴精准发放。
5.上述方案的实施都离不开对棉花采收源头的监管，而新疆当下实施的棉花监管制度主要针对皮棉制定，要求皮棉在库完成公证检验，在采收环节的监督难以落实，故急需在机采环节实现棉花的质量监管。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种结构简单、经济实用，大大提高棉花质量监管工作质量和效率,通过在自走式打包采棉机上安装工控机、扫码器定位器、回潮率传感器、相机等设备，实现对采棉机采摘信息实时监控。另外提供一种经济实用的上述棉花质量监管车载系统的应用方法。
7.本发明公开了一种棉花质量监管车载系统，主要包括安装于打包式采棉机上的如下装置:
8.(1)车载扫码器：安装于采棉机车身尾部的打包膜抽取机构上方，通过扫描棉花打包膜的二维码标签，用于获取棉包二维码信息；
9.(2)含杂相机：安装于后尾灯顶板上，用于获取棉包侧面图片，进而预测籽棉含杂数据；
10.(3)回潮率检测传感器：安装于籽棉打包腔体内板,用于获取籽棉回潮率信息；
11.(4)定位器：用于接收地理经纬度坐标；
12.(5)采收现场监测相机：安装于驾驶室外侧顶部,用于获取采收现场图像；
13.(6)工控机：用于采集车载扫码器、含杂相机、回潮率检测传感器、定位器、采收现
场监测相机的信息并处理数据；
14.(7)车载显示器：用于显示实时数据；
15.上述车载扫码器、含杂相机、回潮率检测传感器、定位器、采收现场监测相机、车载显示器通过线路与工控机相连接，实现车载端棉包、含杂、回潮率、经纬度、采收现场图片的快速获取、信息融合，实时上传至云端服务器。
16.作为优选，所述的棉花质量监管车载系统中，所述工控机与车辆本身所带的车载内部传感器相连接，所述车载内部传感器主要包括速度传感器、发动机转速传感器、油耗传感器、里程传感器、棉包重量传感器，实现采棉机作业实时速度、发动机转速、油耗、行进里程、棉包重量信息的快速获取、信息融合，实时上传至云端服务器。
17.作为优选，采棉机机架上设有扫码器固定支架、扫码器固定板，所述车载扫码器与扫码器固定支架连接，所述扫码器固定支架与扫码器固定板固定连接，所述扫码器固定板为设有两道折弯的“u”型扣板，与采棉机的机架固定连接，所述扫码器固定板通过两道折弯的结构，使其即增加强度又贴合采棉机的机架结构，工作时不影响棉花打包膜的抽取。
18.作为优选，在已有的采棉机的采棉机尾灯上板上设有含杂相机固定壳体、含杂相机固定壳体上盖，所述含杂相机固定壳体上设有圆孔，圆孔上嵌有高透亚克力板，含杂相机固定壳体内安装有含杂相机，所述含杂相机固定壳体上盖与含杂相机固定壳体紧固。
19.一种所述的棉花质量监管车载系统的应用方法，主要包括以下应用步骤：
20.(1)、安装布置车载扫码器、含杂相机、回潮率检测传感器、定位器、采收现场监测相机、车载显示器，并且通过线路与工控机相连接，启动采棉机发动机给工控机上电，系统自动运行；
21.(2)、棉花质量追溯系统运行工作时，在采棉机正常采棉打包，打包腔进行抽取棉膜打包时，通过车载扫码器，获取棉包二维码信息；
22.(3)、根据程序自动判别触发所述含杂相机，获取棉包侧面含杂图片；同时利用所述回潮率检测传感器，通过运动的籽棉挤压回潮率检测传感器，获取检测籽棉回潮率信息；通过定位器获取地理经纬度坐标信息；
23.(4)、最后经由工控机，以一定连接方式连接上述传感器与车辆内部传感器进行通讯，对数据进行处理，得到棉包含杂与车辆自身的作业实时速度、发动机转速、油耗、行进里程、棉包重量信息，将上述所有信息融合并同步至云端服务器；
24.(5)、同时在整个采棉机采收过程中，将上述信息中除棉包信息外的数据定时上传至云端服务器，为后续棉花质量追溯信息环节提供数据支撑。
25.作为优选，所述的车载内部传感器主要包括速度传感器、发动机转速传感器、油耗传感器、里程传感器、棉包重量传感器，通过工控机实现采棉机作业实时速度、发动机转速、油耗、行进里程、棉包重量信息的快速获取、信息融合，实时上传至云端服务器。
26.本发明工作原理：
27.本发明公开了一种棉花高质量监管车载系统，通过扫描棉花打包膜的二维码标签，此系统可实时快速依码记录以下信息：采收地块位置坐标、预估采收面积、含杂、回潮率、棉花采样图片、采收现场图片、采收时间、采收面积信息以及车辆本身的作业实时速度、发动机转速、油耗等。将以上信息集成并与工控机通讯，由显示器在驾驶室内显示，工控机通过与云端服务器通信将数据实时上传至云端服务器，从而准确监测采棉机采摘状态及棉
包信息。
28.根据采棉机机械结构和作业规律制定籽棉回潮率与含杂的检测方案；基于接触式电阻检测与视觉检测技术，通过机器学习、回归分析预测采棉机回潮率及含杂，从而构成车载式籽棉水杂快速检测装备；通过多线程技术，实现串口通信、网络通信，实时获取各设备信息；基于数字编码技术，研究设计融合棉农、地块、地理坐标、籽棉水杂等信息的棉模标识码数据格式，实现机采棉采收作业实时监测与管控。
29.与现有技术相比，本发明的优点为结构简单、经济实用，大大提高了棉花质量监管工作质量和效率,通过在自走式打包采棉机上安装工控机、扫码器定位器、回潮率检测传感器、相机等设备，有效实现对采棉机采摘信息实时监控，为棉花质量追溯提供数据支持。另外提供的所述棉花质量监管车载系统的应用方法，易于操作，经济实用。
附图说明
30.图1为本发明各个装置在采棉机上安装位置图。
31.图2为本发明的各个装置连接关系组成框图。
32.图3为本发明的车载扫码器的安装位置结构示意图。
33.图4为本发的含杂相机的安装位置结构示意图。
34.图5为本发明系统运行流程图。
35.图中所示：1为车载扫码器，2为打包膜抽取机构，3为含杂相机，4为棉包，5为籽棉打包腔体，6为回潮率检测传感器，7为打包式采棉机，8为采棉头，9为驾驶室，10为采收现场监测相机，11为车载显示器，12为工控机，13为定位器，14为扫码器固定板，15为扫码器固定支架，16为弯折ⅰ，17为弯折ⅱ，18为采棉机尾灯上板，19为含杂相机固定壳体，20为固定壳体上盖，21为圆孔。
具体实施方式
36.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做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。
37.实施例1：
38.参照图1-图5，为本发明为一种棉花质量监管车载系统，主要包括安装于打包式采棉机上的如下装置:
39.(1)车载扫码器1：安装于采棉机车身尾部的打包膜抽取机构2上方，通过扫描棉花打包膜的二维码标签，用于获取棉包二维码信息；
40.(2)含杂相机3：安装于后尾灯顶板上，用于获取棉包侧面图片，进而预测籽棉含杂数据；
41.(3)回潮率检测传感器6：安装于籽棉打包腔体5内板,用于获取籽棉回潮率信息；
42.(4)定位器13：用于接收地理经纬度坐标；
43.(5)采收现场监测相机10：安装于驾驶室9外侧顶部,用于获取采收现场图像；
44.(6)工控机12：用于采集车载扫码器1、含杂相机3、回潮率检测传感器6、定位器13、
采收现场监测相机10的信息并处理数据；
45.(7)车载显示器11：用于显示实时数据；
46.上述车载扫码器1、含杂相机3、回潮率检测传感器6、定位器13、采收现场监测相机10、车载显示器11通过线路与工控机12相连接，实现车载端棉包、含杂、回潮率、经纬度、采收现场图片以及采收时间、采收面积信息的快速获取、信息融合，实时上传至云端服务器。
47.所述的工控机12与车辆本身所带的车载内部传感器相连接，所述车载内部传感器主要包括速度传感器、发动机转速传感器、油耗传感器、里程传感器、棉包重量传感器，实现采棉机作业实时速度、发动机转速、油耗、行进里程、棉包重量信息的快速获取、信息融合，实时上传至云端服务器。
48.本实施例中上述的棉花质量监管车载系统的应用方法，主要包括以下应用步骤：
49.(1)、安装布置车载扫码器1、含杂相机3、回潮率检测传感器6、定位器13、采收现场监测相机10、车载显示器11，并且通过线路与工控机12相连接，启动采棉机发动机给工控机12上电，系统自动运行；
50.(2)、棉花质量追溯系统运行工作时，在采棉机正常采棉打包，籽棉打包腔体5进行抽取棉膜打包时，通过车载扫码器1，获取棉包二维码信息；
51.(3)、根据程序自动判别触发所述含杂相机3，获取棉包侧面含杂图片；同时利用所述回潮率检测传感器6，通过运动的籽棉挤压回潮率检测传感器6，获取检测籽棉回潮率信息；通过定位器13获取地理经纬度坐标信息；
52.(4)、最后经由工控机12，以一定连接方式连接上述传感器与车辆内部传感器进行通讯，对数据进行处理，得到棉包含杂与车辆自身的作业实时速度、发动机转速、油耗、行进里程、棉包重量信息，将上述所有信息融合并同步至云端服务器；
53.(5)、同时在整个采棉机采收过程中，将上述信息中除棉包信息外的数据定时上传至云端服务器，为后续棉花质量追溯信息环节提供数据支撑。
54.工作原理：棉花质量监管车载系统在运行工作时采棉机正常采棉打包，籽棉打包腔体进行抽取棉膜打包时，固定与尾部棉膜上方的车载扫码器1，获取棉包二维码信息。根据程序自动判别触发所述固定于后尾灯上方的含杂相机3，获取棉包侧面含杂图片，同时利用所述固定于籽棉打包腔体内板的回潮率检测传感器6，通过运动的籽棉挤压回潮率检测传感器6，获取检测籽棉回潮率信息，所述定位器13，按一定时间接收实时采棉机所在经纬度地理坐标，用于追溯采收块地理坐标信息。通过所述工控机12，以一定连接方式获取车辆内部的传感器，得到车辆本身的作业实时速度、发动机转速、油耗以及采收时间、采收面积信息等信息，同时棉花采收环节采收的信息将同步上云端服务器，为后续环节追溯匹配信息提供数据支撑。通过棉花高质量监管车载系统快速赋码记录：含杂、回潮率、经纬度、采收现场图片、采收时间、车速、发动机转速、油耗等信息，从而准确监测采棉机采摘状态及棉包信息。
55.实施例2：
56.本实施例与实施例1相比，其不同地方在于：采棉机机架上设有扫码器固定支架15、扫码器固定板14，所述车载扫码器1与扫码器固定支架15连接，所述扫码器固定支架15与扫码器固定板14固定连接，所述扫码器固定板14为设有两道折弯的“u”型扣板，分别为弯折ⅰ16，弯折ⅱ17,所述扫码器固定板14与采棉机的机架固定连接，所述扫码器固定板14通
过两道折弯的结构，使其即增加强度又贴合采棉机的机架结构，工作时不影响棉花打包膜的抽取。
57.在已有的采棉机尾灯上板18上设有含杂相机固定壳体19、含杂相机固定壳体上盖20，所述含杂相机固定壳体19上设有圆孔21，圆孔21上嵌有高透亚克力板，含杂相机固定壳体19内安装有含杂相机3，所述含杂相机固定壳体上盖20与含杂相机固定壳体19紧固。
58.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。