一种马铃薯播种的自适应智能测控系统及方法与流程

本发明涉及农业测试技术领域，尤其是一种马铃薯播种的自适应智能测控系统及方法。

背景技术：

马铃薯因其较高的营养价值，较强的环境适应性，已成为我国第四大主粮作物。在众多马铃薯机械化播种方式中，气力式吸种、携种和投种的播种方式因其优良的性能被普遍采用，它要求吸种区种薯数量适中，种薯数量过多会使播种器运行受阻且易损伤种薯，种薯数量过少会产生漏吸现象从而引起漏播，因此必须保持吸种区种薯料位的动态稳定，即单位时间内的供种数量与播种数量保持一致。但是，由于马铃薯种薯大小、形状等的非均匀性和不规则性，使得机械传送供种方式下，供种数量与播种数量常常无法保持一致，特别是在高速播种作业时，吸种区种薯料位变化快，供种的稳定性差，严重影响气力式吸种和携种的稳定性。

技术实现要素：

本发明的首要目的在于提供一种能够保持排种箱内马铃薯种薯量的动态恒定，可对供种箱内马铃薯种薯余量和漏播率进行实时监测，还可统计播种面积、播种株数和播种密度的马铃薯播种的自适应智能测控系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种马铃薯播种的自适应智能测控系统，包括控制器、用于检测播种器的转速并统计应播种株数和播种面积的测速传感器、用于检测排种箱内的马铃薯种薯余量的称重传感器、用于检测漏播率并统计实际播种株数的光栅传感器、用于检测供种箱内的马铃薯种薯余量的压力传感器、步进电机以及马铃薯种薯传输机构；所述控制器的输入端分别与测速传感器、称重传感器、光栅传感器、压力传感器的输出端相连，控制器的输出端与步进电机的输入端相连，控制器通过步进电机驱动马铃薯种薯传输机构动作；所述播种器依次通过链轮传动机构、转轴与马铃薯播种机的地轮连接。

所述测速传感器设置于马铃薯播种机内部且位于播种器边缘的外侧面，所述称重传感器设置于排种箱底部，所述光栅传感器设置于马铃薯播种机内部且正对着马铃薯种薯投下路径，所述压力传感器设置于供种箱内且靠近底部。

所述控制器包括设置于其面板上的显示屏、键盘，以及设置于其内部的单片机、检测与控制电路、显示电路，键盘的输出端与单片机的输入端相连，单片机的输出端与显示电路的输入端相连，显示电路的输出端与显示屏相连，单片机和检测与控制电路双向通信，所述键盘用于设置供种箱内马铃薯种薯报警余量值、排种箱内马铃薯种薯余量范围值和马铃薯播种机械的作业宽幅；所述显示屏用于显示上述各设置值和漏播率、播种面积、播种株数、播种密度和供种箱内马铃薯种薯余量。

所述光栅传感器由光发射器和光接收器组成，光发射器和光接收器对称布置。

本发明的另一目的在于提供一种马铃薯播种的自适应智能测控系统的智能测控方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)马铃薯播种机与拖拉机连接，马铃薯播种机在拖拉机拖动下，马铃薯播种机的地轮被动地转动，与马铃薯播种机的地轮连接的转轴随之转动，带动与之相连的链轮传动机构运动并带动与链轮传动机构相连接的播种器转动，由测速传感器测量播种器的转速，控制器获取到播种器的转速后，以控制器内现存的调制信号产生规则为基础产生与播种器的转速相适应的调制信号驱动步进电机，带动马铃薯种薯传输机构运转，由供种箱向播种箱输送马铃薯种薯；

(2)称重传感器实时检测排种箱内马铃薯种薯的余量，控制器获取到马铃薯种薯的余量并判断其是否在设定的余量范围内，如果处于设定的余量范围内，则不动作，否则，则根据超出设定的余量范围的多少适当改变调制信号以增大或减小步进电机的转速，直到排种箱内马铃薯种薯的余量处于设定的余量范围内；

(3)所述光发射器一直发生光信号，当马铃薯种薯投下路径有马铃薯种薯落下时，遮挡住光传播路径，光接收器检测到相应信号，控制器进行计数并统计实际播种株数，与此同时，测速传感器所检测到的信号得到应播种株数，由实际播种株数比应播种株数得到漏播率；

(4)压力传感器检测供种箱内的马铃薯种薯余量，控制器获得供种箱内的马铃薯种薯余量并与所设置的报警余量进行比较，当其余量不足时，控制器及时发出报警，提示需要加种。

在步骤(2)中，若马铃薯种薯的余量低于设定余量范围，则增大步进电机的转速；若马铃薯种薯的余量超出设定的余量范围，则减小步进电机的转速，直到排种箱内马铃薯种薯的余量处于设定的余量范围内，以此时产生调制信号的方式作为新的调制信号产生规则存入控制器内。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：本发明解决了由于马铃薯种薯大小形状的差异所造成的供种不稳定问题；不仅能稳定供种，而且具有自适应机械结构不同的马铃薯播种机以及不同种类、不同形状大小的马铃薯种薯的播种的功能；还具有漏播检测和供种箱马铃薯种薯种量检测报警功能以及播种株数、播种面积、播种密度统计功能；拥有良好的人机交互界面，以方便各种作业参数的设定。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的控制器的电路框图；

图3是本发明与马铃薯播种机的地轮连接的结构示意图；

图4为本发明的漏播检测示意图；

图5为本发明的测控方法流程图；

图6为本发明的测控系统的数据流向以及人机交互流程图。

具体实施方式

如图1、3、4所示，一种马铃薯播种的自适应智能测控系统，包括控制器1、用于检测播种器3的转速并统计应播种株数和播种面积的测速传感器2、用于检测排种箱5内的马铃薯种薯余量的称重传感器6、用于检测漏播率并统计实际播种株数的光栅传感器4、用于检测供种箱9内的马铃薯种薯余量的压力传感器10、步进电机8以及马铃薯种薯传输机构7；所述控制器1的输入端分别与测速传感器2、称重传感器6、光栅传感器4、压力传感器10的输出端相连，控制器1的输出端与步进电机8的输入端相连，控制器1通过步进电机8驱动马铃薯种薯传输机构7动作；所述播种器3依次通过链轮传动机构13、转轴12与马铃薯播种机14的地轮11连接。所述测速传感器2设置于马铃薯播种机14内部且位于播种器3边缘的外侧面，所述称重传感器6设置于排种箱5底部，所述光栅传感器4设置于马铃薯播种机14内部且正对着马铃薯种薯15投下路径，所述压力传感器10设置于供种箱9内且靠近底部。

如图2所示，所述控制器1包括设置于其面板上的显示屏101、键盘102，以及设置于其内部的单片机103、检测与控制电路104、显示电路105，键盘102的输出端与单片机103的输入端相连，单片机103的输出端与显示电路105的输入端相连，显示电路105的输出端与显示屏101相连，单片机103和检测与控制电路104双向通信，所述键盘102用于设置供种箱9内马铃薯种薯报警余量值、排种箱5内马铃薯种薯余量范围值和马铃薯播种机14械的作业宽幅；所述显示屏101用于显示上述各设置值和漏播率、播种面积、播种株数、播种密度和供种箱9内马铃薯种薯余量。所述光栅传感器4由光发射器41和光接收器42组成，光发射器41和光接收器42对称布置。

如图5所示，本方法包括下列顺序的步骤：

(1)马铃薯播种机14与拖拉机连接，马铃薯播种机14在拖拉机拖动下，马铃薯播种机14的地轮11被动地转动，与马铃薯播种机14的地轮11连接的转轴12随之转动，带动与之相连的链轮传动机构13运动并带动与链轮传动机构13相连接的播种器3转动，由测速传感器2测量播种器3的转速，控制器1获取到播种器3的转速后，以控制器内现存的调制信号产生规则为基础产生与播种器3的转速相适应的调制信号驱动步进电机8，带动马铃薯种薯传输机构7运转，由供种箱9向播种箱输送马铃薯种薯；

(2)称重传感器6实时检测排种箱5内马铃薯种薯的余量，控制器1获取到马铃薯种薯的余量并判断其是否在设定的余量范围内，如果处于设定的余量范围内，则不动作，否则，则根据超出设定的余量范围的多少适当改变调制信号以增大或减小步进电机8的转速，直到排种箱5内马铃薯种薯的余量处于设定的余量范围内；

(3)所述光发射器41一直发生光信号，当马铃薯种薯15投下路径有马铃薯种薯落下时，遮挡住光传播路径，光接收器42检测到相应信号，控制器1进行计数并统计实际播种株数，与此同时，测速传感器2所检测到的信号得到应播种株数，由实际播种株数比应播种株数得到漏播率；

(4)压力传感器10检测供种箱9内的马铃薯种薯余量，控制器1获得供种箱9内的马铃薯种薯余量并与所设置的报警余量进行比较，当其余量不足时，控制器1及时发出报警，提示需要加种。

在步骤(2)中，若马铃薯种薯的余量低于设定余量范围，则增大步进电机8的转速；若马铃薯种薯的余量超出设定的余量范围，则减小步进电机8的转速，直到排种箱5内马铃薯种薯的余量处于设定的余量范围内，以此时产生调制信号的方式作为新的调制信号产生规则存入控制器1内。

如图6所示，本发明的操作步骤如下：

第一步：开机，开机后系统初始化后显示以前的各项作业参数设置值；

第二步：根据作业机械是否更换，主要是作业宽幅是否改变，将要播种的马铃薯种薯是否与以前所播种的马铃薯种薯有较大差异，判断是否需要修改设置值；

第三步：如果不需要修改设置值，按键盘102上的“run”，系统即进入自动测控状态；如果需要修改设置值，按键盘102上的“est”键后，系统进入设置作业参数状态，通过键盘102上的各种键设置需要设置的作业参数，确认无误后按键盘102上“enter”键即完成作业参数设置，然后键盘102上的“run”，系统即进入自动测控状态。

综上所述，本发明解决了由于马铃薯种薯大小形状的差异所造成的供种不稳定问题；不仅能稳定供种，而且具有自适应机械结构不同的马铃薯播种机14以及不同种类、不同形状大小的马铃薯种薯的播种的功能；还具有漏播检测和供种箱9马铃薯种薯种量检测报警功能以及播种株数、播种面积、播种密度统计功能；拥有良好的人机交互界面，以方便各种作业参数的设定。