一种农作物喂入量监测方法及监测系统

本发明涉及农作物监测，尤其涉及一种农作物喂入量监测方法及监测系统。

背景技术：

1、随着农业技术的快速发展，农作物的种植面积越来越广泛，面对种植面积越来越大的农作物，普通的人力收割费时费力，为了提高收割效率减少人力成本，现如今在对农作物进行收割时，在条件允许的情况下，均采用联合收割机对农作物进行收割，联合收割机在收割农作物的同时还会对农作物进行切割、自动脱粒、分离以及清选等操作。

2、喂入量是影响联合收割机对农作物收获作业性能的重要参数，由于联合收割机的作业机构大小恒定，使得单位时间内能够处理的农作物量也同样恒定，联合收割机中单位时间内能够处理的农作物量便称为额定喂入量，在作业过程中，若喂入量大于额定喂入量，会造成收割机的切割输送、脱离分离及清选系统的工作部件超负荷，容易发生堵塞，甚至导致机械故障，若喂入量小于额定喂入量，则会降低联合收割机的作业效率，影响农作物的收割作业。因此，需要通过对喂入量进行准确测量以减少工作部件超负荷的情况，并提升作业效率。目前，在进行喂入量的测量时，大多采用人工监测的方式，即，通过观察收割机中输送槽中的作物量来判断喂入量，但这种监测方法准确度较低，且需要时刻注意输送槽中的作物量，非常费时费力。可见，现有的农作物喂入量监测方法存在监测精度较低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种农作物喂入量监测方法及监测系统，以解决现有的农作物喂入量监测方法存在监测精度较低的问题。

2、为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供一种农作物喂入量监测方法，应用于一种农作物喂入量监测系统，系统包括：输送槽、倾角传感器、压力传感器以及拉压力传感器，方法包括：

4、获取输送槽的物料传输速度数据以及输送槽中承载板的长度数据，基于物料传输速度数据与长度数据计算物料经过输送槽的时间数据；

5、基于物料经过输送槽的时间数据确定拉压力传感器的采集频数，拉压力传感器根据采集频数采集物料经过输送槽的拉压力数据；

6、通过倾角传感器获取输送槽与地面之间的夹角数据，并通过压力传感器获取输送槽中耙齿对物料的耙齿压力数据；

7、基于拉压力数据、夹角数据以及耙齿压力数据构建喂入量计算模型确定物料的预测喂入量，并根据物料的预测喂入量对农作物喂入量进行监测。

8、可选的，基于物料传输速度数据与长度数据计算物料经过输送槽的时间数据，包括：

9、根据物料传输速度数据与长度数据确定物料经过输送槽的时间数据的计算式，并通过物料经过输送槽的时间数据的计算式计算物料经过输送槽的时间数据，其计算式满足如下关系式：

10、

11、式中，t0表示通过某一横截面的物料经过输送槽的时间数据，l表示输送槽中承载板的长度数据，v表示物料传输速度数据。

12、可选的，基于物料经过输送槽的时间数据确定拉压力传感器的采集频数，包括：

13、构建拉压力传感器的采集频数与物料经过输送槽的时间数据之间的数学关系式，并根据该数学关系式确定拉压力传感器的采集频数，其数学关系式满足如下关系式：

14、

15、式中，t0表示通过某一横截面的物料经过输送槽的时间数据，n表示拉压力传感器的采集频数。

16、可选的，拉压力传感器根据采集频数采集物料经过输送槽的拉压力数据，包括：

17、根据采集频数确定拉压力传感器连续两次采集拉压力数据的时间间隔，并基于时间间隔采集输送槽中物料的拉压力数据；

18、对连续两次采集的输送槽中物料的拉压力数据进行平均值计算得到物料经过输送槽的拉压力数据，其平均值计算满足如下关系式：

19、

20、式中，fki表示某一时刻输送槽中物料的拉压力数据，fi表示连续两次采集的输送槽中物料的拉压力数据中前一次采集的拉压力数据，f(i+1)表示连续两次采集的输送槽中物料的拉压力数据中后一次采集的拉压力数据，i表示采集序号。

21、可选的，基于拉压力数据、夹角数据以及耙齿压力数据构建喂入量计算模型确定物料的预测喂入量，包括：

22、根据拉压力数据、夹角数据以及耙齿压力数据构建喂入量计算模型，其计算模型满足如下关系式：

23、

24、式中，q表示预测喂入量，fki表示某一时刻输送槽中物料的拉压力数据，fp表示输送槽中耙齿对物料的耙齿压力数据，m表示输送槽中输送板的质量，θ表示输送槽与地面之间的夹角数据，g表示重力加速度，μ表示物料与输送槽之间的摩擦系数。

25、可选的，通过压力传感器获取输送槽中耙齿对物料的耙齿压力数据，包括：

26、通过压力传感器获取物料茎秆对输送槽中输送板的正压力，通过倾角传感器获取输送槽与地面之间的夹角数据；

27、基于物料茎秆对输送槽中输送板的正压力以及输送槽与地面之间的夹角数据构建第一关系式，其第一关系式满足如下关系式：

28、

29、式中，f1为输送板对物料的摩擦力，fp为耙齿对物料的压力，fn1为茎秆对输送板的正压力，θ为地面与输送槽的夹角，m为输送板上物料的质量，g为重力加速度，μ表示物料与输送槽之间的摩擦系数。

30、通过压力传感器获取物料对物料对输送槽中输送板的正压力，通过倾角传感器获取输送槽与地面之间的夹角数据；

31、基于物料对输送槽中输送板的正压力以及输送槽与地面之间的夹角数据构建第二关系式，其第二关系式满足如下关系式：

32、

33、式中，fn2为物料对输送板的正压力，fn3为滚珠轴承对输送板的正压力，f2为物料对输送板的摩擦力，即f2＝f1，m为输送板和支撑架的质量，g为重力加速度，θ为地面与输送槽的夹角，f为传感器对输送板的推力；

34、由于物料对输送板的摩擦力与输送板对物料的摩擦力相等，根据物料对输送板的摩擦力与输送板对物料的摩擦力相等关系联立第一关系式和第二关系式得到耙齿对物料的耙齿压力数据计算式，并通过耙齿压力数据计算式计算耙齿对物料的耙齿压力数据，其计算式满足如下关系式：

35、

36、式中，m为输送板上物料的质量，f为传感器对输送板的推力，m为输送板和支撑架的质量，g为重力加速度，fp为耙齿对物料的压力，θ为地面与输送槽的夹角，μ表示物料与输送槽之间的摩擦系数。

37、第二方面，本技术实施例提供一种农作物喂入量监测系统，包括输送槽、倾角传感器、压力传感器以及拉压力传感器；

38、倾角传感器安装于输送槽上，用于获取输送槽与地面之间的倾角数据；

39、压力传感器安装于输送槽中输送板的底部，用于获取输送槽内物料的压力数据；

40、拉压力传感器通过承载板与压力传感器连接，用于获取输送槽内物料的拉压力数据。

41、可选的，系统还包括滚珠轴承，滚珠轴承安装于拉压力传感器与压力传感器之间的承载板上。

42、有益效果：

43、本发明提供的农作物喂入量监测方法，通过确定物料经过输送槽的时间数据来计算拉压力传感器的采集频数，并利用拉压力传感器根据采集频数采集物料经过输送槽的拉压力数据；再通过倾角传感器获取输送槽与地面之间的夹角数据，通过压力传感器获取输送槽中耙齿对物料的耙齿压力数据；从而根据拉压力数据、夹角数据以及耙齿压力数据构建喂入量计算模型确定物料的预测喂入量，并根据物料的预测喂入量对农作物喂入量进行监测；从而实现对农作物喂入量情况的自动监测，通过单位时间内拉压力传感器中数据的求和来计算单位时间内的喂入量大小，达到减少作物与收割机作业零部件之间的受力，降低了机具自身导致的损失率，从而实现了对物料的测量和监测，实现了根据测量和监测结果提前调节后续作业环节的参数，提升了作业的精准度和机收作业质量。