[发明专利]一种PWM变量施药机作业状态在线评估及优化系统

权利要求书

1.一种PWM变量施药机作业状态在线评估及优化系统，包括在总管路上依次连接的药液箱(1)、药液泵(3)和溢流装置(6)，以及位于溢流装置(6)下游支路管路上的PWM喷施模块，其特征在于，还包括施药机械工作状态参数模块、控制模块(10)和田间信息处理计算机(8)，所述田间信息处理计算机(8)中内置有药液泵工作状态在线监测评估模型；

所述施药机械工作状态参数模块包括药液泵转速传感器(4)、系统压力传感器A(5)、溢流流量传感器A(7)和总流量传感器B(9)，所述药液泵转速传感器(4)设于药液泵(3)中，用于监测药液泵(3)的转速，系统压力传感器A(5)设于药液泵(3)与溢流装置(6)之间的总管路上，用于测量药液泵(3)与溢流装置(6)之间的总管路上的系统压力，溢流流量传感器A(7)和总流量传感器B(9)依次设于溢流装置(6)下游的总管路上，溢流流量传感器A(7)用于检测溢流装置(6)的溢流量，总流量传感器B(9)用于测量总管路上的总流量；

控制模块(10)分别与药液泵转速传感器(4)、系统压力传感器A(5)、溢流装置(6)、溢流流量传感器A(7)和总流量传感器B(9)连接，采集所有传感器的信号汇总并通过CAN总线传输给田间信息处理计算机(8)，同时控制模块(10)根据田间信息处理计算机(8)反馈的信息通过电信号控制PWM喷施模块及溢流装置(6)；

所述药液泵工作状态在线监测评估模型，基于药液泵(3)的标准“转速-压力-排量”曲线，建立药液泵(3)的正常工作区；通过总流量传感器B(9)和溢流流量传感器A(7)计算药液泵(3)的实际排量L₁，然后通过系统压力传感器A(5)和药液泵转速传感器(4)测得的药液泵(3)的转速和总管路压力，在“转速-压力-排量”曲线中计算出药液泵(3)的标准排量L₂，比对L₁和L₂的差值，以此判定溢流装置(6)工作状态的偏离度，通过控制模块(10)对溢流装置(6)进行调节，使得药液泵(3)的实际排量处于药液泵(3)的正常工作区内。

2.根据权利要求1所述的PWM变量施药机作业状态在线评估及优化系统，其特征在于，所述田间信息处理计算机(8)中还内置有溢流装置工作状态在线监测评估模型，所述溢流装置工作状态在线监测评估模型基于溢流装置(6)的标准“压力-溢流量”曲线，建立溢流装置(6)的正常工作区；通过溢流流量传感器A(7)测得溢流装置(6)单位时间内的实际溢流量Q₁，同时通过系统压力传感器A(5)测得总管路压力，根据总管路压力在“压力-溢流量”曲线中计算出溢流装置(6)单位时间内的标准溢流量Q₂，比对Q₁和Q₂的差值，以此判定溢流装置(6)工作状态的偏离度，通过控制模块(10)对溢流装置(6)进行调节，使得溢流装置(6)的单位时间内的实际溢流量处于溢流装置(6)的正常工作区内。

3.根据权利要求1所述的PWM变量施药机作业状态在线评估及优化系统，其特征在于，所述PWM喷施模块包括多组并列的高速电磁阀加喷头组合，所述高速电磁阀加喷头组合包括喷头和高速电磁阀，所述喷头的前端管路上设置高速电磁阀，高速电磁阀均与控制模块(10)电连接。

4.根据权利要求3所述的PWM变量施药机作业状态在线评估及优化系统，其特征在于，所述施药机械工作状态参数模块还包括多组设于溢流装置(6)下游支路管路上的支路压力传感器和支路流量传感器，每条支路管路上分别设有一个支路压力传感器和一个支路流量传感器，所述支路压力传感器和支路流量传感器用于测量支路管路上的压力和流量；

所述田间信息处理计算机(8)中还内置有喷头工作状态在线监测评估模型，所述喷头工作状态在线监测评估模型基于喷头的标准“压力-流量”曲线，建立喷头的正常工作区；通过支路管路上的支路压力传感器和支路流量传感器测量出该支路管路上的PWM喷施模块中喷头的实际喷药流量S1，根据该支路管路上的喷头数量和支路管路压力在喷头的标准“压力-流量”曲线中计算出喷头的理想喷药流量S2，比对S1和S2的差值，以此判定喷头工作状态的偏离度，通过控制模块(10)调节高速电磁阀使得喷头的实际喷药流量处于喷头的正常工作区。

5.根据权利要求1所述的PWM变量施药机作业状态在线评估及优化系统，其特征在于，所述控制模块(10)采用STM32F103的微控制器作为主控芯片。