一种基于磁力传感器的打捆机打捆数量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数量实时在线检测方法。

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，对于此问题，农用打捆机有着不可撼动的实用地位，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。但是常规方法多是采用红外线感应器在秸秆捆出料时进行检测，容易受到异物误触感应器影响，准确性较低，因无法直接对打捆机的打结器运动过程进行信息采集，不能在打结后立即进行数量计算，为了实现对打捆机的实时远程控制和信息采集，一种能实时获取打捆数量的技术方案十分必要。由于打结器的驱动部分是连续转动，为了保证对打结器运行次数的准确计数，需要一种新的在线检测方法。

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数量实时在线检测方法，以解决现有技术中无法直接准确地对打结器的运行次数进行采集，因而不能实时检测打捆机打捆数量的问题。

所述的一种基于磁力传感器的打捆机打捆数量实时在线检测方法，打捆机的打结器上设有带动打结器运行的转动部件，打结器完成一次打结过程，所述转动部件转动n圈，所述转动部件的端面上固定有至少两个永磁体，所述永磁体都处于以所述转动部件轴心为圆心的圆弧上，且相邻永磁体之间沿所述圆弧周向以一定间隔等距离设置，磁力传感器通过支撑部件固定安装在打捆机的机架上直接对着所述永磁体，所述永磁体随转动部件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，当检测到的磁场强度达到设定阈值后，所述微处理器根据磁场强度的变化计算转动部件的转数n'，当n'等于n时打捆数量m+1，所述微处理器经无线通信模块与网络实时连接，按照程序策略向网络服务器发送最新的累计打捆总数量。

优选的，所述磁力传感器为三轴mems磁力计传感器，选择磁场三维正交分量中一个分量作为检测目标，该分量为所述永磁体运动时磁场强度变化最明显的方向分量，磁力传感器和永磁体之间没有其他会影响磁场分布的物件阻隔。

优选的，所述永磁体有两个，且相对所述转动部件的轴心对称设置，同时所述永磁体的磁极方向均垂直于转动部件的安装面。

优选的，所述微处理器对磁场强度的检测结果按一定采样周期进行采样，并对采样结果进行滤波处理，减少检测结果的波动和干扰，所述采样周期小于正常运行时磁场强度在阈值范围内变化的持续时间。

优选的，所述转动部件为连接在所述打结器的驱动轴上的转动盘，永磁体安装在所述传动盘端面上，所述支撑部件为安装所述驱动轴的驱动轴支架；打结器每完成一次打结过程，所述驱动轴转动固定的圈数。

优选的，所述磁力传感器检测到的磁场强度达到最大值时所述微处理器进行计数，转数n'+0.5。

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无法接收到达到阈值的磁场检测结果或者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常状态下磁场检测结果的变化趋势，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。

本发明有下列优点：

1、本发明通过磁力传感器能直接检测打结器上转动部件的转动圈数，转动圈数与打结器的运行次数相关，如与驱动轴同步转动的转动盘，转动盘转动一定圈数即打结器运行一次，二者比例关系固定，完成对一个秸秆捆的打结过程，如果一个秸秆捆只需要打结一次，则表明有一个秸秆捆完成。因此通过转动部件能准确测得秸秆捆的打捆数量。

2、为了防止受到异物造成传感器错误识别，本方案中使用的感应器为磁力感应器，通过检测永磁体随转动部件转动产生的位置变化测得转动部件的转数。这样就能防止异物触动红外线感应器造成的误触现象。

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。因此本方案中感应器对打捆数量的检测结果不易受外界磁场的影响。

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，如果驱动轴转动发生问题，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为本发明中磁力感应器设置结构的结构示意图。

上述附图中的附图标记为：

1、驱动轴，2、转动盘，3.1、第一永磁体，3.2、第二永磁体，4、磁力传感器，5、打结器。

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，本实施例中本发明提供了一种基于磁力传感器的打捆机打捆数量实时在线检测方法。其中磁力传感器4的设置结构如下：打捆机的打结器5上设有带动打结器5运行的驱动轴1，驱动轴1上连接转动盘2与其同步转动。永磁体安装在所述转动盘2端面上，永磁体有两个分别为第一永磁体3.1和第二永磁体3.2，第一永磁体3.1和第二永磁体3.2相对所述转动盘2的轴心对称设置，同时两个永磁体的磁极方向均垂直于转动盘2安装永磁体的安装面。驱动轴1上安装在驱动轴支架，驱动轴支架固定安装在机架上。打结器5完成一次打结过程，所述驱动轴1转动一圈。磁力传感器4对着所述永磁体，能方便地检测永磁体的位置变化，提高对永磁体的磁场强度的检测灵敏度。

第一永磁体3.1和第二永磁体3.2随转动盘2转动周期性接近所述磁力传感器4，所述磁力传感器4检测永磁体产生的磁场强度并发送到传感器的微处理器，当检测到的磁场强度达到设定阈值后，所述微处理器根据磁场强度的变化计算转动盘2的转数，转动盘2转一圈即打结器5运行一次完成一个秸秆捆的打结，打捆数量增加1个，所述微处理器经无线通信模块与网络实时连接，按照程序策略向网络服务器发送打捆数量。本实施例中程序策略为等间隔时间定期发送，如每间隔15秒向网络服务器发送当前的打捆数量。

所述磁力传感器4为三轴mems磁力计传感器，选择磁场三维正交分量中一个分量作为检测目标，该分量为所述永磁体运动时磁场强度变化最明显的方向分量，磁力传感器4和永磁体之间没有其他会影响磁场分布的物件阻隔。在本实施例中，所述磁力传感器4以z轴分量作为检测目标，所述转动盘2的端面平行于z轴分量，当检测到的磁场强度达到最大值时第一永磁体3.1和第二永磁体3.2之一最接近磁力传感器4，所述微处理器进行计数，即转数+0.5。

所述微处理器对磁场强度的检测结果按一定采样周期进行采样，并对采样结果进行滤波处理，减少检测结果的波动和干扰，所述采样周期小于正常运行时磁场强度在阈值范围内变化的持续时间，可以取持续时间的十分之一。

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。通过合理采样并对采样结果进行滤波，减少检测结果的波动和干扰，因此本方案中感应器对打捆数量的检测结果不易受外界磁场的影响。

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无法接收到达到阈值的磁场检测结果或者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常状态下磁场检测结果的变化趋势，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。

在本方案中，根据打捆机型号不同，打结器5每完成一次打结过程，所述驱动轴1转动圈数也可能是其他固定的圈数n。除了设在转动盘2上，永磁体还可设在类似传动齿轮等对打结器5产生驱动效果的转动部件上，磁力传感器4则通过对应的支撑部件固定安装在打捆机的机架上直接对着所述永磁体。所述磁力传感器4安装位置可以根据实际打捆机的构型和安装需求，选择其他的安装点进行安装。打结器5完成一次打结过程，所述转动部件转动n圈。所述微处理器根据磁场强度的变化计算转动部件的转数n'，当n'等于n时打捆数量m+1。同时根据转动部件大小不同，永磁体可以设置更多，但要求永磁体都处于以所述转动部件轴心为圆心的圆弧上，且相邻永磁体之间沿所述圆弧周向以一定间隔等距离设置。

所述微处理器对磁场强度的检测结果按一定采样周期进行采样，并对采样结果进行滤波处理，减少检测结果的波动和干扰，所述采样周期小于正常运行时磁场强度在阈值范围内变化的持续时间，可以取持续时间的十分之一。

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。通过合理采样并对采样结果进行滤波，减少检测结果的波动和干扰，因此本方案中感应器对打捆数量的检测结果不易受外界磁场的影响。

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无法接收到达到阈值的磁场检测结果或者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常状态下磁场检测结果的变化趋势，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。

在本方案中，除了设在转动盘2上，永磁体还可设在类似传动齿轮等对打结器5产生驱动效果的转动部件上，磁力传感器4则通过对应的支撑部件固定安装在打捆机的机架上直接对着所述永磁体。打结器5完成一次打结过程，所述转动部件转动n圈。所述微处理器根据磁场强度的变化计算转动部件的转数n'，当n'等于n时打捆数量m+1。

本发明的原理下：

打结器5正常运行时，驱动轴1带动转动盘2上的永磁体转动，周期性靠近磁力传感器4，当磁力传感器4测得磁场强度大于设定阈值将检测到的磁场强度数值发送到微处理器，设定阈值为了过滤外部的非目标磁场产生的磁场。以z轴分量作为检测目标，所述转动盘2的端面平行于z轴分量，当检测到的磁场强度达到最大值时说明此时第一永磁体3.1和第二永磁体3.2之一距离磁力传感器4最近，所以每次到达最近点说明永磁体转动了半圈，所述微处理器进行计数，转数+0.5，当转数+1也就意味着打捆数量+1，打捆数量等于转数的整数值，由此就能准确测得打捆数量。并且该方案不易受到异物影响检测效果。所述微处理器经无线通信模块与网络实时连接，每间隔15秒向网络服务器发送一次最新统计的打捆数量，实现了实时检测打捆机打捆数量的目的。

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。