用于监控种子的系统及监控种子的方法与流程

示例性的实施例涉及一种用于监控种子的系统和监控种子的方法。这种方法和系统可被用在例如农业播种机和播种机中。

背景技术：

农业播种机械的发展已经使得播种机械的每一次行驶通过农田都能播种大片的农田。气吸式播种机(airseeder)典型地包括用于保持种子材料的干燥的保持器以及软管，所述软管具有用于将种子材料施加到沟垄中或吹落到预备好的土地表面上的施加器。现代的播种机可进一步包括允许操作者对机械进行配置的控制器。进一步地，播种机可以允许对种子、肥料以及其它任何在保证快速发芽和健康生长周期方面有益的材料的同时施加。

光学监控系统可针对种植机的每一行或整个种植机对由播种机施撒或种植的种子的数目，或种子的种植密度进行检测和计数。

技术实现要素：

光学监控系统暴露于污染物和环境，污染物例如灰尘、污垢、碎片和来自种子的有机材料，会降低系统的性能。在田地操作中，一层灰尘积聚在某些现有的感测系统的光学窗口上，使得来自发射器的光沿不可预知的方向折射，使得种子的计数被重复或未被检测到。

至少一些示例性实施例公开了一种种子计数系统，其包括多个光接收器。所述光接收器被设置成：如果光接收器中的一个的性能被灰尘或碎片削弱，那么至少一个其它光接收器给予补偿以避免在种子计数或种子密度中的不精确。

至少一些示例性实施例公开了一种种子计数系统，其包括三个平行的信号调节信道。每一个信道具有与种子类型相关联的选定的增益和带宽。

至少一些示例性实施例公开了一种种子计数系统，其包括：被配置成沿着种子管道的内部的平面发射光的光源；光接收器，所述光接收器中被配置成接收光并且产生与所接收的光相应的感测信号，所述接收器与在种子管道的内部的平面上的光源相对；处理系统，所述处理系统包括多个调节信道，所述处理系统被配置成使用多个调节信道中选出的至少一个信道来处理所述感测信号以产生第一经调节信号；以及被配置成基于第一经调节信号生成种子计数值的控制器。

至少另一个示例性实施例公开了一种种子计数系统，其包括：被配置成沿着种子管道的内部的平面发射光的光源；围绕种子管道的内部的表面的多个光接收器，所述多个光接收器中的每一个被配置成接收在一平面的多个部分中的至少两个部分中的光并且产生与所接收的光相应的感测信号；处理系统，所述处理系统包括多个调节信道，所述处理系统被配置成处理所述感测信号以产生经调节的信号；以及控制器，所述控制器被配置成基于所产生的经调节的信号产生种子计数值。

至少另一个示例性实施例公开了一种监控种子的方法，该方法包括：通过光源沿着种子管道的内部的平面发射光；通过多个光接收器接收在种子管道的内部的一平面的多个部分中的至少两个部分中的光，并且生成与所接收的光相应的感测信号；处理所述感测信号以生成经调节的信号；以及基于生成的经调节的信号生成种子计数值。

附图说明

通过下面结合附图的详细的描述，示例性的实施例将被更清晰地理解。图1-6、7a-7c、8-9和10a-10b表示如本文所描述的非限制性的示例性的实施例。

图1示出包括根据一个示例性的实施例的种子监控系统的气吸式播种机的侧视图；

图2示出根据一个示例性实施例的种子监控系统；

图3示出输种管的剖视图，其中示出了根据一个示例性实施例的种子监控系统的光发射器和光接收器；

图4示出了根据一个示例性实施例的、在图2中中示出的种子监控系统中的调节电路；

图5示出根据一个示例性实施例的种子监控系统；

图6示出输种管的剖视图，其中示出了根据一个示例性实施例的种子监控系统的光发射器和多个光接收器；

图7a-7c示出根据一个示例性实施例的、在图6中示出的多个光接收器的覆盖范围；

图8示出根据一个示例性实施例的、在图5中示出的种子监控系统中的调节电路；

图9示出根据一个示例性实施例的确定种子计数值的方法；以及

图10a-10b示出根据一个示例性实施例的确定种子计数值的方法。

具体实施方式

现在将结合示出了一些示例性的实施例的附图对各种示例性的实施例进行更充分的说明。

因此，尽管能够对示例性实施例进行各种修改并且形成可替换形式，但是附图通过示例的方法示出所述实施例并且本文将详细描述所述实施例。然而，应该理解，不旨在将示例性实施例限制到公开的具体形式，而是相反，示例性实施例将覆盖落入权利要求的范围内的所有的修改例、等同例和供选例。在对附图的所有描述中，相同的数字指示相同的元件。

将理解，虽然在本文中术语第一、第二等可以用于描述各种元件，但是这些术语不应该限制这些元件。这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且，类似地，第二元件可以被称为第一元件，这没有脱离示例性实施例的范围。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任意结合和所有结合。

将理解，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，其可以直接连接或耦接到可能存在的其他元件或中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，其中不存在中间元件。应该以相同方式理解用于描述元件之间的关系的其它措辞。

用在本文中的术语只是为了描述特定实施例，并不试图限定本公开。如在本文中所使用的，“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文明确其他规定。此外还应当理解：说明书中使用术语“包括”、“包含”、“具有”规定了存在所列出的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除出现或添加其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件中的一个或多个，和/或它们的组合。

还应该注意，说明的功能/作用可以以一些可替换的实现方式不按照图中图示的次序出现。例如，实际上可以大致同时执行或有时可以以相反次序执行连续示出的两个图，这取决于涉及的功能/作用。

除非另有规定，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有的意义与示例性实施例所属技术领域中的普通技术人员通常理解的意义相同。将进一步理解，例如限定在通常使用的字典中的那些术语应该理解成具有的意义与其在相关技术的内容中的意义一致，而不应理解成理想化的意义或过度正式的意义，除非本文中明确地如此限定。

示例性实施例和对应的详细描述的部分明确地呈现被具体地程控以执行软件的处理器，或关于计算机存储器中数据位的操作的算法和符号表示。这些描述和表示是本领域的技术人员向本领域的其他技术人员有效表达其工作的实质的方式。算法，作为本文使用的术语，并且如其被通常使用的那样，被认为是通向结果的一序列有条理的步骤。该步骤对物理量进行要求的物理操纵。通常，虽然不一定，这些物理量采取能够被存储、传送、组合、比较、和以其他方式操纵的光信号、电信号、或磁信号的形式。主要由于普遍使用的原因，有时方便地将这些信号称为位、值、要素、符号、字符、术语、数字等。

在以下描述中，将参照可以执行为实现具体任务或采用具体的抽象数据类型的、包括例行程序、程序、目标、成分、数据结构等的程序模块或功能性过程并且可以使用现有的硬件执行的操作(例如，以流程图的形式)的作用和符号表示来描述说明性实施例。该现有硬件可以包括一个或多个中央处理器(cpu)、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路、现场可编程门阵列计算机(fpga)等。

然而，应该明白，所有的这些术语和类似的术语将与适当的物理量相关并且仅是应用于这些物理量的方便的符号。除非以其他方式具体地规定，或如从讨论所显而易见的，诸如“处理”或“计算”或“计算”或“确定”或“显示”等术语指操作被表示为计算机系统的寄存器和存储器中的物理电子量的数据并且将其转换成类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其它的这种信息存储、传送或显示装置中的物理量的其它数据的计算机系统或类似的电子计算装置的作用和过程。

还注意到执行示例性实施例的方面的软件通常被编码在一些形式的实体存储介质上或通过一些类型的传送介质来执行。有形存储介质可以是磁性的(例如软盘或硬盘驱动器)或光学的(例如光盘只读存储器，或“cdrom”)，以及可以为只读或随即存取。

图1示出包括根据一个示例性实施例的种子监控系统的气吸式播种机的侧视图；

说明及其描述仅为了解释并且不意图限定示例性实施例的范围。实施者将会理解，所公开的监控系统可作为任一类型的播种机的部件应用，其中种子产品被播撒在生长介质上或生长介质中。在一个实施例中，可使用所公开的种子监控系统对已存在的播种机进行翻新改造。在另一个实施例中，用于所公开的种子监控系统的硬件部件在制造过程中被应用在播种机中。

如图1所示，播种器组件110包括保持器115，保持器115保持将由气吸式播种机105分配的各种量的种子材料。更具体地，保持器115保持种子以及其它任何适合于本文描述的目的的应用，诸如化肥和除草剂。相对于种子监控系统的描述，将相对于分配任何类型的种子120的功能来描述气吸式播种机100。

在一个实施例中，来自保持器115的种子120的流被旋转分配器125控制。来自旋转分配器125的被控制的种子120的流将种子120经由适当的管道132分配到主岐管130。多个主种子管道134被连接到主岐管130以接收来自保持器115的种子120的流。根据一个实施例，主种子管道134的数目与播种机100的被配置成同时播种的行的数目直接相关。

鼓风机136通过软管138连接到主岐管130。鼓风机136提供空气压力到主岐管130，以使得种子120在空气压力下移动通过主岐管130并且进入到主种子管道134。每个主种子管道134被连接到单独的第二岐管140。多个第二种子管道142被连接到第二岐管140的每一个上。在该实施例中，多个第二种子管道142连接到每个第二岐管140上。在各种构造中，每个第二种子管道142可连接到可配置的刀片状的装置，该装置在泥土中开口，使得种子120被以适当的深度分配到泥土中。

在一个示例性的实施例中，监控系统148被定位在每一个第二种子管道142上，以监控通过第二种子管道142的种子流。术语管道和管可被可互换地使用并且不限定用于传递种子的管壳(enclosure)的特定形状。

如下面将详细的描述的那样，种子监控系统148包括各种光学发射器和接收器，这些光学发射器和接收器被配置为使监控系统能够在种子通过第二种子管道142时精确地对种子进行计数。尽管在本文中种子监控系统通常被描述为定位在第二种子管道142上，本领域技术人员能够理解，根据示例性实施例的所公开的种子监控系统也可被定位在种子从保持器115到种子施加器144所穿过任何管道、软管等内。此外，种子监控系统可被构造成在播种机100内的多个位置同时起作用，从而多个种子监控系统可例如提供更精确的种子计数。

图2示出种子监控系统的示例性的实施例。

种子监控系统200包括光源210、光接收器220、调节电路230和控制器250。控制器包括输入/输出端(例如，模拟输入)255、微处理器260和存储器265。微处理器260可通过使用数据总线270而与输入/输出端(i/o)255和存储器265交换数据。微处理器260可执行存储在存储器265中的指令以执行下面所描述的功能。术语“存储器”、“存储介质”或“计算机可读介质”可代表用于存储数据的一个或更多装置，包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、磁性ram、磁芯存储器、磁盘存储介质、光学存储介质、闪速存储装置和/或其他用于存储信息的有形的机器可读介质。术语“存储器”、“存储介质”或“计算机可读介质”可包括但是不限于便携式或固定式存储装置、光学存储装置和能够存储、包含或承载指令或多个指令和/或数据的各种其他介质。

光源210沿种子管道142的内部的平面发射光。光源210可包括发光二极管(led)的阵列。

光接收器220接收光并且根据光接收器220接收的光量产生传感信号isens。光接收器220可以是单个光电二极管。然而，示例性的实施例不限于此。

图3示出种子管道的剖视图，其中示出根据示例性实施例的种子监控系统200的光源210和光接收器220。

光源210沿着种子管道142的内周305的一侧定位，使得发射器窗口315照亮在x-y平面(即，种子管道142的横截面)内的整个内部区域310。内部区域310由内周305限定。光源210包括固定在发射器壳体320内的发射器窗口主体315。发射器壳体320包括发光二极管(led)阵列325或类似部件，其被构造成产生具有特定波长的持续光照。例如，为了避免不利地影响接收器220的输入值，led可产生在红外(ir)光谱范围内的光，以区别于来自可见光源的光污染。leds325可安装到pc板上，pc板上具有与安装在其上的leds325形成电连接的导电片。

光接收器220被定位在内周305的与光源210相反的一侧处。光接收器220可包括固定在接收器壳体340内的窗口本体335。接收器壳体340包括光接收器345，例如光电二极管、光电晶体管以及其它半导体类型的单元。

在图3示出的示例性实施例中，种子监控系统包括被配置成用于照亮光接收器220的光源210。光源210和光接收器220的定位形成平面的传感区域，尤其在光源210产生宽束光(wide-beamlight)时。

如同本领域技术人员将理解的那样，光源210可包括容纳在外壳内的照明光源。由于led芯片提供360度平面照明，壳体320被构造成在x-y平面内将照明角度限制到180度。窗口315被定位在壳体320的开口侧并且可由透明的塑料、玻璃或矿物制成。发射器窗口315可在制造过程中增加纹理或附加结构物以使来自led的光漫射。

取决于光接收器220的构造，光源210可被构造成提供持续的或间断的照明。进一步地，光源210的亮度可经由用于白炽类型灯泡的电压调节而控制，或经由用于leds的电流调节而控制。在期望或使用光源210的性能修正的实施例中，leds可由驱动电路和/或控制器电路诸如控制器250控制。

与光源210类似，光接收器220可包括密封壳体340。接收器壳体340包括允许光穿过所述密封壳体到光接收器345的窗口。在各种示例性实施例中，窗口也可进一步构造成过滤光的特定波长。例如，窗口可过滤光而使得落到波长范围之外的光被阻挡。这通常是通过对窗口315进行着色或遮光处理而实现的，使得特定波长的光被反射，由此使得不合要求的光从内部表面反射而不是穿过内部表面。目前存在用于测量光和/或光的性能的各种技术，并且可基于所公开的监控系统的特定应用来对传感器类型进行选择。

当种子340穿过种子管道142在光源210和光接收器220之间下落时，在光接收器345上将会有入射光照的变化。换句话说，种子340将会暂时地阻挡一部分穿过种子管道142的光照。光接收器345上的入射光照的变化表示种子已经经过。

返回参照图2，光接收器220基于由光接收器345感测的光产生传感信号isens。传感信号isens表示由光接收器345感测的光的量。

返回参照图2，光接收器220向调节电路230发送传感信号isens。调节电路230包括多个平行布置的多个调节信道。每个调节信道包括滤波器(例如，放大滤波器或有源滤波器)，该滤波器具有与种子(种子类型)和种子传送系统的属性/性能相关联的带宽和增益。

重力给料和气动给料为两种类型的种子传送系统。对于与气动给料相对的重力给料，相应的滤波器的带宽的调整方式不同。

在重力给料系统中，例如，用于确定带宽的参数包括种子尺寸(例如小麦、大豆和油菜籽的尺寸)、种子速度和种子重叠的概率。

因此，用于大豆的调节信道也可用于其它诸如玉米的相对大的种子，而用于油菜籽的调节信道可被用于其它相对小的种子。

每一调节信道的增益和带宽被选择以对于特定的种子尺寸产生期望的(例如最佳的)信噪比以及产生期望的(例如最佳的)输出信号vst1-vst3，控制器250可使用该输出信号vst1-vst3用于确定对于该种子类型的种子计数值。计算调节信道的增益和所使用的带宽以用于具体的种子类型和期望的种子速度。

图4示出调节电路230的示例性实施例。调节电路230包括前置放大器电路410和第一、第二和第三调节信道420a-420c。

前置放大器电路410包括晶体管q1、运算放大器u1、电阻r1-r3、电阻r15-r17和电容c1、c9和c10。前置放大器电路410接收传感信号isens和电源电压vpower(例如，12v)。跨过晶体管q1的压降为将被前置放大和调节的电压。

感测信号isens被输出到前置放大器电路410的节点n1。晶体管q1可以是n-p-n型晶体管并且可作为二极管作用。晶体管q1的集电极和晶体管q1的基极也被连接到节点n1。晶体管q1输出的信号与由光接收器220上的入射光照的变化所产生的光调制成比例。

电阻r1被连接于节点n1与前置放大器u1的正输入端之间。

电阻r15和电容c9形成电源低通滤波器，其抑制在到放大器u1、u2、u3和u4的电压供电线上的高频噪声。电阻r15的第一端连接到电源电压vpower。电阻r15的第二端分别连接到电容c9和电阻r16的第一端。此外，电阻r15的第二端连接到放大器u1、u2、u3和u4正电压输入端上。

电阻r15的第二端连接到电容c10和电阻r17的第一端上。电容c10和电阻r17在电阻r16的第二端和节点n6之间并联连接。电阻r16-r17以及电容c10形成分压器和低通滤波器以得到用于接收器220的电源电压(例如5v)。例如，由电阻r16-r17和电容c10产生的电源电压可被提供到光电二极管的阴极。

节点n6接地并且连接到电阻r2的第一端。电阻r2的第二端分别连接到放大器u1的负输入和电阻r3和电容c1的第一端。电阻r3和电容c1的第二端分别地连接到第二节点n2。电阻r3/r2的电阻比决定前置放大器电路410的增益，电容c1限制前置放大器电路410的带宽。

前置放大器u1通过将节点n1处的电压(例如.5-.6v)放大到在节点n2处的电压(例如2-2.4v)而起作用。

每一个调节信道420a、420b和420c连接到第二节点n2。电阻r6-r7和电容c4形成分压器以及低通滤波器，以得到分别用于调节信道420a、420b和420c的放大器u2-u4的偏置电压(例如0.8v)。电容c4和电阻r7并联地连接在地和电容r6的第二端之间，电容r6的第二端分别连接到电阻r8、r14和r10的第二端。

当检测种子时，较大的种子将会比较小的种子产生更大的/更长的覆盖光接收器345的阴影。因此，如果每种类型的种子均使用相同的调节信道，将会检测到不同的信号强度。更具体地，大的阴影将产生大的信号而小的阴影将产生低的信号。因此，较小的种子可能检测不到。

如果调节电路的增益不是理想的(例如，不是最佳的)，较大的种子将会使得放大器饱和并且信号的频率组成将会失真。这将会降低多种子检测的精度。小种子的信号可能处于检测阈值之下或它们的频率组成对于多种子检测而言将是不足。

因此，调节信道420a、420b和420c中的每一个具有与相关联的种子类型(例如，种子尺寸)对应的选定的带宽和选择的增益。因此，较小的种子将由与该较小的种子相关联的调节信道检测。

第一调节信道420a包括电容c2-c3、电阻r4-r5和r8以及放大器u2。电容c2的第一电极连接到第二节点n2并且电容c2的第二电极连接到电阻r4的第一端。电阻r4的第二端连接到作为放大器u2的负输入端的第三节点n3。放大器u2的正输入端连接到电阻r8的第一端。电阻r8的第二端连接到电阻r6。放大器u2的输出端输出与第一种子类型相应的调节的信号vst1。电阻r5和电容c3并联地连接在放大器u2的输出端与节点n3之间。

第一调节信道420a具有与第一种子类型(例如，小麦)相关联的选择的增益和选择的带宽。每一调节信道的增益和带宽被计算，以用于特定范围的种子尺寸和期望的种子速度。因此，电容c2-c3的电容值和电阻r4-r5的电阻值被选择，使得第一调节信道420a具有选择的增益和选择的带宽。

第二调节信道420b具有电容c7-c8、电阻r12-r14和放大器u4。电容c7的第一电极连接到第二节点n2并且电容c7的第二电极连接到电阻r12的第一端。电阻r12的第二端连接到作为放大器u4的负输入端的第四节点n4。放大器u4的正输入端连接到电阻r14的第一端。电阻r14的第二端连接到电阻r6。放大器u4的输出端输出与第二种子类型相应的调节的信号vst2。电阻r13和电容c8并联连接在放大器u4和节点n4之间。

第二调节信道420b具有与第二种子类型(例如，大豆)相关联的选择的增益和选择的带宽。因此，电容c7-c8的电容值和电阻r12-r13的电阻值被选择，从而第二调节信道420b具有选择的增益和选择的带宽。

第三调节信道420c具有电容c5-c6、电阻r9-r11和放大器u3。电容c5的第一电极连接到第二节点n2并且电容c5的第二电极连接到电阻r9的第一端。电阻r12的第二端连接到作为放大器u3的负输入端的第五节点n5。放大器u3的正输入端连接到电阻r10的第一端。电阻r10的第二端连接到电阻r6。放大器u3的输出端输出与第三种子类型相对应的调节的信号vst3。电阻r11和电容c6并联地连接在放大器u3和节点n5之间。

第三调节信道420c具有与的第三种子类型(流入，油菜籽)相关联的选择的增益和选择的带宽。因此，电容c5-c6的电容值和电阻r9和r11的电阻值被选择，使得第三调节信道420c具有选择的增益和选择的带宽。

如图4所示，对于每一种子类型示出了单独的有源带通滤波器电路，其中，放大器输出端与运算放大器的负输入端之间的电阻-电容反馈(例如，并联的r-c电路或对(c3，r5；c8，r13；c6，r11))和负输入端处的一系列电阻-电容电路(例如：c2、r4)控制滤波器的频率响应。运算放大器的增益可由电阻的比值(例如r5/r4、r11/r9和r13/r12)控制。

返回参照图2，调节电路230发射每一调节信道的输出vst1-vst3到控制器250的模拟输入端。

处理器260从调节信道的输出vst1-vst3中选出具有最大非饱和幅值的输出。处理器260随后基于选择的调节信号vst1-vst3确定种子计数值。处理器260可使用已知的/传统的方法来分析选择的调节信号vst1-vst3以确定种子计数值。

此外，使用者可选择被播种的种子类型。然而，如果被选择的信道饱和或输出小的幅值(即，使用者选择了错误的种子类型)，那么控制器250发出警告。控制器250可基于满足被存储在存储器265中的期望值的调节信号vst1-vst3来选择种子类型。

在图2中，种子监控系统包括：被配置成沿着种子管道的内部的平面发射光的光源；被配置成接收所述光并产生与所接收的光对应的传感信号的光接收器，所述接收器在种子管道的内部的平面上与光源相对；包括多个调节信道的处理系统，所述处理系统被配置成使用多个调节信道中至少所选择的一个信道来处理所述传感信号，以产生第一调节信号；和控制器，所述控制器被配置成基于所述第一调节信号产生种子计数值。

在一个示例性的实施例中，多个调节信道被连接到共同的输入端并且分别具有多个输出，所述输出被连接到控制器。

在一个示例性的实施例中，处理系统进一步包括前置放大器，所述前置放大器被配置成放大所述传感信号并且将放大后的传感信号输出到所述共同的输入端。

在一个示例性的实施例中，所述多个调节信道分别与种子尺寸范围相关联。

在一个示例性的实施例中，多个调节信道中的每一个具有与相关联的种子尺寸范围相对应的选择的带宽和选择的增益。

在一个示例性的实施例中，种子尺寸范围不同。

在一个示例性的实施例中，光接收器为单个光电二极管。

图5示出根据另一个示例性实施例的种子监控系统。

种子监控系统500包括光源510、多个光接收器520a、520b和520c、调节电路530a、530b、530c和控制器550。控制器包括输入端/输出端(i/o)(例如模拟输入端)555、处理器560和存储器565。存储器可将基于扇区的求值程序567和光电二极管警报模块569作为程序(即指令)存储。处理器560可通过使用数据总线570与i/o555以及与存储器565交换数据。处理器560可执行存储在存储器565中的指令以执行下面描述的功能。

光源510沿种子管道142的内部的平面发射光。光源510可包括发光二极管(leds)阵列。

光接收器520a-520c接收光并且从根据光接收器520a-520c接收的光的量产生传感信号vsens_al-vsens_an，vsens_bl-vsens_bn，vsens_cl-vsens_cn。

图6示出种子管道的剖视图，示出了根据示例性实施例的种子监控系统500的光源510和光接收器520a-520c。

光源510沿着种子管道142的内周的一侧605a定位，使得发射器窗口615沿着x-y轴线(即种子管道142的横截面)照亮整个内部区域610(平面的传感区域)。平面的传感区域610由内周的侧面605a、605b、605c和605d限定。光源510包括固定在发射器壳体620内的发射器窗口本体615。发射器壳体620包括发光二极管(led)阵列或类似物625，发光二极管(led)阵列或类似物625被配置成产生具有特定波长的持续光照。例如，为了避免危害光接收器520a-520c的输入值，led可产生在红外(ir)光谱范围内的光，以区别于来自可见光源的光污染。led625可安装到pc板上，pc板上具有与安装在其上的led625形成电连接的导电片。

由于所公开的种子监控系统的传感器被定位在用于将种子和其它材料从储存器运送到土地的管道142上，其必然将暴露于大量的灰尘和其他颗粒。因此，光源510、光接收器520a-520c和任何其它本文描述的电子元件可被封闭并且密封。然而，为了发射和检测光，光源510和光接收器520a-520c使用窗口以允许光穿过阻挡的污染物。传感器组件被保护，但是窗口被定期地暴露于管道142内的颗粒中，引起接收器220信号的逐渐衰减。

与光源510类似，光接收器520a-520c中的每一个可包括被封闭到密封的壳体240中的一个或更多光传感器。每个接收器壳体540包括窗口635以允许光通过密封的壳体到达传感器。如可理解的那样，光传感器可包括多种不同类型的光传感器中的一种。目前存在用于测量光和/或光的性能的各种技术，并且可基于所公开的监控系统的特定应用对传感器类型进行选择。

沿着管道142的内周605定位在各种其他位置的光接收器520a-520c中的每一个都包括固定在接收器壳体640内的接收器窗口本体635。

光接收器520a-520c中的每一个都被分成多个光传感部段630。光传感部段630中的每一个对应一个单独的光传感器(例如光电二极管、光电晶体管、其他半导体类型的单元、或光传感器的一部分或部段)，并且因此具有单独的输出信号。光传感部段位于同一基片上，并且部段间具有最小间距。例如，光传感接收器520a的输出为isens_al-isens_an，，其中每一个光传感部段输出光传感信号isens_al-isens_an中的一个信号。

在光感测系统上的灰尘或其它污染物将光散射并且改变其方向。在现有的感测系统中，发射器窗口的污染物将光漫射，这改变了灵敏度图案(sensitivitypattern)并且导致错误的种子检测。

光源510被构造成照亮光接收器520a-520c。光源510使用宽束led625。因此，光源510和光接收器520a-520c形成平面的感测区域。区域610可与平面的感测区域对应。

如图7a所示，光接收器520a-520c中的每一个被定位成接收通过平面的感测区域610内的至少一个扇区的照明光。

图7a示出了被分割成扇区610a、610b、610c和610d的平面感测区域610。由于光接收器520a-520c的配置，光接收器520a检测在扇区610a和610b中的种子，光接收器520b检测在扇区610a、610b、610c和610d中的种子，光接收器520c检测在扇区610a和610d中的种子。

如同本领域技术人员可理解的那样，光源510可包括容纳在外壳620内的照明光源。由于led芯片提供360度平面照明，壳体620被构造成将照明角度限制到180度。窗口615被定位在壳体620的开放侧并且可由透明的塑料、玻璃或矿物制成。发射器窗口615可在制造中包括纹理或添加物以将来自led的光漫射。

根据光接收器520a-520c的构造，光源510可被构造成提供持续的或间断的照明。进一步地，光源510的亮度可经由用于白炽类型灯泡的电压调节而控制，或通过改变用于led的电流而控制。在期望或使用光源210的性能修正的实施例中，leds可由驱动电路控制。

尽管管道142的具有光源510的一侧不包括光接收器，但由于照明扇区610a-610d的覆盖区域的重叠，光源510前方的区域也能够被监控。该重叠有效地产生向前的“虚拟的(virtual)”扇区，其用来在平面区域610中形成方形。平面区域610通过在605a侧具有光源510以及沿着其余三侧605b、605c和605d定位光接收器520a-520c中的每一个而被限定。

图7b示出了用于光感测接收器520a和520c中的部段530的光感测区域。如图7b所示，部段530为用于光接收器520a的部段7011-701n、用于光接收器520b的部段7031-703n以及于光接收器520c的部段7051-705n。在图7b中，n等于四，但是示例性的实施例不限于此。

对于光接收器520a，部段7011的感测区域由线715和光源510限定。部段7012的感测区域由线720和750限定。部段7013的感测区域由线725和755限定。部段701n的感测区域由线730和765限定。

对于光接收器520c，部段7051的感测区域由线710和光源510限定。部段7052的感测区域由线745和线780限定。部段7053的感测区域由线740和线775限定。部段705n的感测区域由线735和线770限定。

因此，光感测接收器520a和520c的感测区域重叠。

如图7b所示，部段7011-701n和7051-705n的感测区域为梯形的。

部段7011-701n分别产生感测信号isens_al-isens_an。感测信号isens_al-isens_an与相应的部段感测到的光对应。

部段7051-705n分别产生感测信号isens_cl-isens_cn。感测信号isens_cl-isens_cn与相应的部段感测到的光对应。

图7c示出了用于光感测接收器520b中的部段7031-703n的光感测区域。

部段7031的感测区域由线786和形成区域610的边界的光接收元件520a的表面限定。部段7032的感测区域由线784和788限定。部段7033的感测区域由线782和790限定。部段703n的感测区域由线780和形成区域610的边界的光接收元件520c的表面限定。部段7031-703n分别产生感测信号isens_bl-isens_bn。感测信号isens_bl-isens_bn与相应的部段感测到的光对应。

如图7c所示，部段7031-703n的感测区域为四边形。

如图5-7b所示，监控系统500包括三个光接收器。根据示例性的实施例，三个光接收器能够监控在管道内的平面空间610并且根据平面空间610中的种子位置产生不同的信号。部段中的重叠保证整个空间610被充分地覆盖并且经过的种子群能被精确地检测和计数。

在图5-7b中示出的装置并不限于本文所讨论的。例如，在另一个示例性实施例中，每一个光接收器520a、520b和520c不被分成部段。

在示例性实施例中，每个部段7011-701n、7031-703n和7051-705n包括诸如光电二极管的单独的光传感器。更具体地，为了提高用于多个种子的检测和计数的可靠性，每个光接收器520a-520c被分别分为四个部段7011-701n，7031-703nand7051-705n。每个光接收器独立地获得光。每个部段7011-701n，7031-703nand7051-705n检测穿过感测区域的子部分的光源510的输出并且显著地增加部段的感测区域中的重叠。在与光源510的竖直中心几乎对准的区域中穿过的种子可在光接收器520a-520c中的每一个上投下阴影并且在所有的接收器中的同步信号指示在该区域中的该种子。因此，在接受部段或信道中的一些中的同步信号的模式被用于多种子检测和定位。

在另一实施例中，多个经过的种子的检测通过光调制的暂时性的分析(temporalanalysis)来促进。例如，一组穿过感测平面的种子将光散射，由此产生与种子的数目以及与第一和随后经过的种子之间的时间延迟成比例的调制。调制信号的差分揭露信号的微小特征并且允许对重叠的种子的更精确的检测。

返回参照图5，光接收器520a-520c将来自部段7011-701n、7031-703n和7051-705n的感测信号isens_al-isens_an、isens_bl-isens_bn和isens_cl-isens_cn分别提供到调节电路530a-530c。调节电路530a-530c分别与光接收器520a-520c关联。因此，调节电路530a接收感测信号isens_al-isens_an。调节电路530b接收感测信号isens_bl-isens_bn。调节电路530c接收感测信号isens_cl-isens_cn。

图8示出了调节电路530a的示例性的实施例。调节电路530a为具有信道805、810、815和820的四部段放大器。信道805、810、815和820相同。因此，为简便起见，仅信道805被详细地描述。

信道805包括晶体管u80、电阻r80-r88、电容c80-c83和放大器u80-u81。调节电路530a在节点n80处接收感测信号isens_al。晶体管u80的基极和集电极连接到节点n80。电阻r80的第一端连接到节点n80并且电阻r80的第二端连接到放大器u80的正输入端。电阻r81的第一端连接到晶体管u80的发射极并且电阻r81的第二端连接到节点n81。放大器u80的负输入端、电阻r82的第一端和电容c80的第一端连接到节点n81。放大器u80的输出端、电阻r82的第二端和电容c80的第二端连接到节点n83。电容c83的第一端连接到放大器u80的输出端并且电容c83的第二端连接到电阻r83的第一端。电阻r83的第二端连接到节点n84，节点n84连接到放大器u81的负输入端。电阻r86和电容c81在节点n84和节点n85之间并联。节点n85连接到放大器u81的输出端。放大器u81的正输入端连接到电阻r85的第一端。电阻r85的第二端连接到节点n86。电阻r84在第一端连接到电压电源vpower并且在第二端连接到节点n86。电容c83和电阻r87在节点n86和地之间并联。电阻r88连接到节点n85。信道在电阻r88的第二端输出调节信号vst_al。

调节电路530b和530c与调节电路530a相同。为简便起见，调节电路530band530c不再进一步详细地描述。

参照图5，调节电路530a-530c发送调节信号vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn到控制器550的模拟输入端。

处理器560可执行基于扇区的求值程序567以将调节信号vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn的同时幅值(simultaneousamplitude)的图案用于多种子检测和定位。例如，对于单个种子的同时幅值图案(灵敏度分布图)由控制器550使用光线光学原理产生。最简单的图案由落入管道的角部的种子产生。例如，如果种子落入右下角(图7b中)，其只在部段7031和701n处产生信号。落入管道中间的种子不能在部段7011、7012、7051和7052中产生信号。在部段7011、7012、7051和7052中有同时信号、而在接收器703n和705n中没有信号表示两个种子正落入相反的角部中。

在另一示例性实施例中，处理器560可使用光调制的暂时性分析来检测多种子。更具体地，种子群穿过感测表面610并且将光散射，产生与种子的数目和在第一以及随后的种子之间的时间延迟成比例的调制。控制器550可执行调节信号vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn的差分以检测重叠的种子。

此外，处理器560执行基于扇区的求值程序567(存储在存储器565中)，以确定调节信号vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn250中的任一个是否饱和或输出小的幅值。如果调节信号vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn250中的任一个饱和或输出小的幅值，处理器560使用光电二极管警报模块569(存储在存储器565中)以发出警报，指示所选择的信道饱和或是输出小的幅值。

图9示出根据一示例性的实施例的确定种子计数值和排种速率(applicationrate)的方法。图9的方法可由系统500执行。图9的方法以由系统500执行的方式描述。

在步骤s900中，处理器560选择调节信道vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn，调节信道与用于数据分析的种子类型和排种速率对应。更具体地，处理器560监控所选择的调节信道并检测(高于阈值的)有效信号同时出现的时间段。这些信号应当重叠。

在步骤s905中，处理器560确定所选择的调节信道的有效同时信号的信号图案。处理器560在步骤s905产生同时幅值的图案。

在s910中，处理器560将确定的图案与保存在存储器565中的传感器的灵敏度分布图相关联。灵敏度分布图为基于包括种子数目和种子位置的各种情形的、用于调节信号vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn的期望值的多个组合。

处理器560比较被选择的调节信号vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn的峰值以确定种子的位置。被选择的调节信号vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn中的至少一个的同时峰值表示种子出现。由于部段7011-705n中的每一个被定位在围绕平面的感测区域610的不同位置，种子的位置将会影响由部段7011-705n中的一些部段接收的光的量。在所选择的调节信号的至少一个具有由微处理器560检测的峰值的时间点，微处理器比较在该峰值时间点上的所选择的调节信号的值。通过比较峰值时间点上的所选择的调节信号的值，微处理器560确定种子的位置。例如，微处理器确定所选择的调节信号的同时值相对于彼此的比例。该比例表示种子的位置。

种子在平面的感测区域610中的不同位置的所选择的调节信号vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn的期望的比例(信号图案)被保存在存储器565中。

如果在其中一个信道中的幅值一直低于保存在存储器565中的期望的阈值，则处理器560确定该信道被认为是错误的并且执行pd警报模块569以向操作者发送警报。

在步骤s915中，处理器560确定种子排种速率以及种子计数值915。将关于附图10a-10b对s915进行更详细的描述。

图10a-10b示出根据示例性的实施例的确定种子计数值的方法。

在s1000中，处理器560初始化变量channum、seedevent、lastseedevent、numpeaks、peaknum、referencetime、peakbuffercount和signaturecount。

在s1005中，处理器560对所有的调节信号vst_al-vst_an、vst_bl-vst_bn和vst_cl-vst_cn采样，设置信道数目channum为1并且设置种子事件变量seedevent为“否”。

在s1010中，处理器560确定信道的数目channum是否大于调节信号的数目(例如，十二)。如果信道的数目channum小于十二，则处理器560在s1015中确定该信道数目的样本的电压是否大于阈值电压。阈值电压可基于经验数据确定。

如果信道数目的样本的电压大于阈值电压，则在s1020中处理器560确定所述信道数目的最后的样本是否低于阈值。如果最后的样本低于所述阈值，则在s1025中，处理器560确定样本与用于信道数目的事件开始时间相对应。随后，在s1030中，处理器560设置种子事件变量seedevent为“是”并且将样本复制到事件缓存中。事件缓存可在存储器565中。

如果最后的样本不低于阈值，处理器560也前进到s1030。

在s1035中，处理器将信道数目channum加1。

如果信道数目的样本的电压不大于在s1015中的阈值电压，处理器560确定信道数目的最后的样本是否在s1040中的阈值之上。如果最后的样本不大于阈值电压，则处理器在s1035中将信道数目增加1。如果最后的样本在阈值之上，处理器560确定样本与用于信道数目的事件停止时间相关，并且在s1045中将种子事件变量seedevent设置为“否”。

在s1050中，处理器560在用于信道的事件缓冲区上执行峰值检测。处理器560监控信道中的连续样本的值，并且，如果在值的上升序列之后，处理器560看到成下降序列的多个值(例如，两个或三个)，则处理器560记录信道的峰值以及峰值的时间。

处理器560将峰值的时间和相关的信道存储在峰值缓冲中。

在s1055中，所有的信道已被处理器560分析。因此，信道的图案被建立。一旦信道数目channum超出信道的数量，在s1055中处理器560确定seedevent是否为“否”(没有种子被检测到)并且lastseedevent是否为“是”。如果在s1055中该条件为“是”，则处理器560在s1060中处理峰值缓冲区并且确定在种子事件中种子的数目(peakbuffercount)。在s1065中，处理器560通过返回到s1000而更新totalseedcount(总种子计数)并且开始新的周期。

图10b示出对峰值缓冲进行处理的示例。

在s1100中，处理器560根据峰值的时间对峰值缓冲进行整理、将变量numpeaks设置为峰值缓冲中峰值的数目，将peaknum设置为1、将referencetime设置为在整理后的缓冲中的第一个时间，并且将peakbuffercount设置为0。

在81105中，处理器560确定目前的峰值数目peaknum是否大于峰值的数量numpeaks。如果目前的峰值数目peaknum不大于峰值的数量numpeaks，则处理器560确定目前的峰值数目peaknum的时间减去referencetime是否大于s1110的群阈值(clusterthreshold)。所述群阈值确定多种子事件的最大持续时间。

如果目前的峰值数目peaknum的时间与referencetime之间的差值小于或等于群阈值，则处理器560将相关联的信道添加到信道列表并且通过将peaknum增加1而改变目前的峰值数目。

如果对于目前的峰值数目peaknum的时间与referencetime之间的差值大于群阈值，则在s1120中处理器560将referencetime更新为用于目前的峰值数目peaknum的时间并且分析信道列表的识别标志(signature)以及将新的峰值缓冲计数(种子的数量)设定为当前的peakbuffercount加上signaturecount。识别标志为在不同的信道中的同时信号的图案，其代表种子事件。图案由用于单种子事件和多种子事件的灵敏度分布图形成。signaturecount代表种子事件中种子的数目，并且信道列表包括在种子事件中被分析以确定识别标志的所有信道。一旦处理器560已经执行完步骤s1120，多种子事件已经结束并且peakbuffercount转向s1065。

如果所选择的峰值数目peaknum比峰值的数量numpeaks大，则在s1125中处理器560分析所述识别标志并且确定事件中的种子数目。更具体地，处理器将新的峰值缓冲计数(种子的数目)设置为目前的peakbuffercount加上signaturecount。方法返回到s1065。

返回参照图10a，在峰值缓冲被处理器560处理之后，在s1065中，处理器560将总种子计数值totalseedcount增加peakbuffercount并且将lastseedevent设置为等于seedevent。如果在s1055中条件为“否”，则处理器560向前到s1065。

根据一个示例性的实施例，种子监控系统包括：被构造成沿着在种子管道的内部的平面发射光的光源；围绕种子管道内部的平面的多个光接收器，所述多个光接收器中的每一个被构造成在平面的多个部分的至少两个部分中接收光并且产生与所接收的光相应的感测信号；处理系统，所述处理系统包括多个调节信道，所述处理系统被配置成处理所述感测信号以产生经调节的信号；以及控制器，所述控制器被配置成基于所产生的经调节的信号产生种子计数值。

在一个示例性的实施例中，控制器被配置成基于产生的经调节的信号确定种子管道中的种子的位置。

在一个示例性实施例中，所述种子管道包括第一壁、第二壁、第三壁和第四壁，第二壁在第一壁和第三壁之间，并且第四壁在第三壁和第一壁之间，所述光源位于第一壁上，并且所述多个光接收器分别位于第二壁、第三壁和第四壁上。

在一个示例性实施例中，多个光接收器中的每一个都包括多个光感测元件，其中每一个光感测元件被设置成用于接收在与光接收器相关的至少两个部分中的光的至少一部分。

在一个示例性实施例中，光源和多个接收器限定整个平面并且所述多个部分覆盖所述整个平面。

在一个示例性实施例中，控制器被配置成检测多个光接收器中的至少一个光接收器中的异常并且基于来自其他多个光接收器的所生成的经调节的信号生成种子计数值。

因此描述了示例性的实施例，显而易见的是，示例性实施例可以多种方式变化。例如，在确定种子计数值时，系统200也可将种子类型考虑在内。这种改变不认为脱离了示例性实施例的精神和范围，并且所有的这种对于本领域技术人员显而易见的变更都将被包括在权利要求的范围之内。