一种基于磁力传感器的打捆机打捆平均长度实时在线检测方法与流程

本发明属于物联网系统领域，具体涉及一种基于磁力传感器的打捆机打捆平均长度实时在线检测方法。

背景技术：

打捆机主要用于作物秸秆捡拾后打成圆形或方形的草捆。在农业生产中，对于处理农产品残留物是一重要的问题，方形秸秆捆便于摆放和拾取，可以在打捆后直接排出防止在路面，有后面运输车辆捡拾运输，因此很多场景下需要使用方形打捆机，针对农用打捆机，现市场上的农用打捆机在能够完成农用残留物打捆。现在打捆机也可作为物联网系统的一部分接受控制，为了更好地实现对打捆机的实时监测控制，对打捆机打捆数量进行实时在线监测是非常必要的。通常来说，方形打捆机的底部截面是根据打捆机型号而固定的，但在运输装箱时可能需要调整秸秆捆的长度，长度长则每捆秸秆量较多，减少秸秆捆数量降低搬运次数，长度短减小秸秆捆体积便于装箱。

由于某些打捆机秸秆打捆时打结器与输送装置传动连接，二者运行具有关联性，因此能保证每捆秸秆捆的长度差异很小可以忽略，因此在统计时可以用平均长度进行打捆秸秆总量的统计。输送装置的运行速率与秸秆的拾取速率相关，所以输送装置的输送速率与秸秆的打捆长度在实际运行时会因须捡拾的秸秆密度不同而发生相应改变，现有技术中在物联网环境下缺少测量一定时间下秸秆捆的平均长度，因此常常对打捆后的秸秆捆进行逐个测量长度在进行统计，不仅费时较多，而且由于测量长度和发送长度信息的次数很多，容易因信息发送丢失或受到干扰造成统计错误，影响物联网系统测得秸秆捆平均长度的准确性和可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于磁力传感器的打捆机打捆平均长度实时在线检测方法，以解决现有技术中打捆平均长度通过所有秸秆捆的长度统计而成，因为测量次数多和发送长度信息的次数很多，因此导致系统统计结果容易发生错误，打捆平均长度检测结果不够准确和可靠的问题。

所述的一种基于磁力传感器的打捆机打捆平均长度实时在线检测方法，打捆机的输送装置通过输送轮驱动，所述打捆长度的增加速度与所述输送装置的输送轮转动的角速度之间成固定的正比关系，通过实验测定打捆长度的增加速度与所述输送轮转动的角速度之间的比例，所述输送轮的端面上固定有永磁体，所述输送装置的安装板上设有对着永磁体方向的磁力传感器，所述永磁体随输送轮转动周期性接近所述磁力传感器，所述磁力传感器检测永磁体产生的磁场强度并发送到传感器的微处理器，磁场强度与输送轮的转动时间满足正弦曲线函数，所述微处理器根据磁场强度的变化生成对应的正弦曲线坐标图像并存储到存储器，所述微处理器每次打捆时生成的打捆数量和生成时间也存储到所述存储器，当微处理器收到检测要求根据提供的检测时间段通过存储正弦曲线坐标图像计算出该时间段内输送轮的转动弧度，再统计出该段时间内打捆数量，最后计算出打捆平均长度，经无线通信模块将打捆平均长度发送到网络服务器。

优选的，所述微处理器通过测得的最大磁场强度hmax和最小磁场强度hmin计算出正弦曲线的振幅a＝hmax-hmin和偏距k＝(hmin+hmax)/2，微处理器收到检测要求根据提供的检测时间段从正弦曲线坐标图像中可以计算出该时间段内的转数n和偏转弧度δh为该时间段内的磁场强度变化值，所述转动弧度微处理器内存储的打捆数量在该时间段的起始值与结束值之差即该时间段打捆数量n，打捆长度的增加速度与所述输送轮转动的角速度之间的比例为a，所述打捆平均长度

优选的，所述磁力传感器为三轴mems磁力计传感器，所述磁力传感器位于输送轮下方，以磁场的z轴分量作为检测目标，所述输送轮的端面平行于z轴分量。

优选的，所述微处理器中还设有报警模块，当微处理器在打捆机正常打捆状态下磁场检测结果长时间未发生变化或者磁场检测结果的变化趋势不符合正弦曲线函数，所述微处理器启动报警模块，所述报警模块通过无线通信模块发送报警信息到网络中。

优选的，所述微处理器对所述磁力传感器检测的磁场强度进行采样后再通过滤波处理减少检测结果的波动和干扰。

本发明有下列优点：

1、本发明通过磁力传感器能通过检测永磁体产生的磁场强度的变化生成相应的正弦曲线坐标图像，打结器上设有打捆数量感应器，每次打捆完成都会发送信号到微处理器，微处理器记录每次收到信号通过计时器生成的打捆数量，将打捆数量和打捆数量的生成时间进行存储。通过正弦曲线坐标图像、打捆数量和打捆数量的生成时间，在收到统计的时间段微处理器能计算出该时间段内的打捆平均长度并发送到网络服务器，这样实现了系统对一定时间段内打捆平均长度的检测，结果准确可靠。

2、上述计算过程和所用数据分别通过微处理器和存储器实现，与服务器之间只需要进行时间段和打捆平均长度两次信息传递，统计时只以时间段内测得的总计的转动弧长，减少了检测次数和信息传递次数，从而提高了统计打捆平均长度的准确性和可靠性。

3、本方案采用三轴mems磁力计传感器，只选择磁场变化最大的分量进行检测，通过达到阈值的磁场强度的变化能更准确地测得结果，所以反应更加灵敏准确，降低了外界磁场对本检测方法的影响。

4、在微处理器存有磁场在永磁体正常转动时生成的磁场变化趋势，如果输送装置运行发生问题，导致永磁体不能运动或者位置变化异常也能用本方案发现问题，及时通过网络通知服务器端。

附图说明

图1为本发明中各模块之间信号连接关系的模块连接图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种基于磁力传感器的打捆机打捆平均长度实时在线检测方法，由于输送装置输送过程中输送轮的转动速度较快，输送装置的输送速率与秸秆的打捆速率虽然在实际运行时会因须捡拾的秸秆密度不同而发生相应改变，但变化速率相对较慢，所以在输送轮转动一周的时间能转速变化很小可以近似看作匀速转动。

打捆机的输送装置通过输送轮驱动，所述打捆长度的增加速度与所述输送装置的输送轮转动的角速度之间成固定的正比关系，通过实验测定打捆长度的增加速度与所述输送轮转动的角速度之间的比例，所述输送轮的端面上固定有永磁体，所述输送装置的安装板上设有对着永磁体方向的磁力传感器，所述永磁体随输送轮转动周期性接近所述磁力传感器，所述磁力传感器检测永磁体产生的磁场强度并发送到传感器的微处理器。由于输送轮转动一周的时间里可以近似看作匀速转动，所以磁场强度与输送轮的转动时间满足正弦曲线函数，所述微处理器根据磁场强度的变化生成对应的正弦曲线坐标图像并存储到存储器。

打结器可以通过检测秸秆捆是否出料的红外线感应器也可以采用检测打结器运行状态接近式感应器或磁力感应器。每当完成一次打结过程或每次秸秆捆出料，相应的打捆数量感应器就会向微处理器发送信号。所述微处理器每次打捆时生成的打捆数量和生成时间也存储到所述存储器。

当微处理器收到检测要求根据提供的检测时间段通过存储正弦曲线坐标图像计算出该时间段内输送轮的转动弧度，再统计出该段时间内打捆数量，最后计算出打捆平均长度，经无线通信模块将打捆平均长度发送到网络服务器。

所述磁力传感器为三轴mems磁力计传感器，所述磁力传感器位于输送轮下方，以磁场的z轴分量作为检测目标，所述输送轮的端面平行于z轴分量。所述微处理器对所述磁力传感器检测的磁场强度进行采样后再通过滤波处理减少检测结果的波动和干扰。

所述微处理器中还设有报警模块，当微处理器在打捆机正常打捆状态下磁场检测结果长时间未发生变化或者磁场检测结果的变化趋势不符合正弦曲线函数，所述微处理器启动报警模块，所述报警模块通过无线通信模块发送报警信息到网络中。

本发明的原理下：

输送装置运输的秸秆基本是均匀进入输送装置，但由于捡拾的秸秆分布密度不同，因此输送装置和打结器的运行速率会根据捡拾秸秆的速率而产生变化，但输送速率和打捆速率相关联保持恒定比例。能保证每捆秸秆捆的长度差异很小可以忽略，因此在统计时可以用平均长度进行秸秆打捆数量的统计。

磁力传感器能检测永磁体产生的磁场强度的变化，微处理器据此生成相应的正弦曲线坐标图像，其中周期会根据输送轮的转速变化而变化。打结器上设有打捆数量感应器，每次打捆完成都会发送信号到微处理器，微处理器记录每次收到信号通过计时器生成的打捆数量，将打捆数量和打捆数量的生成时间进行存储。

所述微处理器通过测得的最大磁场强度hmax和最小磁场强度hmin计算出正弦曲线的振幅a＝hmax-hmin和偏距k＝(hmin+hmax)/2，微处理器收到服务器发来的检测要求，根据提供的检测时间段从正弦曲线坐标图像中统计该段时间中波峰或波谷的数量得到该时间段内的转数n，再通过时间段起始和结束阶段产生的磁场强度的相对变化计算出偏转弧度δh为该时间段内的磁场强度变化值，所述转动弧度微处理器内存储的打捆数量在该时间段的起始值与结束值之差即该时间段打捆数量n，打捆长度的增加速度与所述输送轮转动的角速度之间的比例为a，所述打捆平均长度然后将结果通过无线通信模块发送到网络服务器。

这样实现了系统对一定时间段内打捆平均长度的检测，而上述计算过程和所用数据分别通过微处理器和存储器实现，与服务器之间只需要进行时间段和打捆平均长度两次信息传递，统计时只以时间段内测得的总计的转动弧长，减少了检测次数和信息传递次数，从而提高了统计打捆平均长度的准确性和可靠性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。