[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

说明书

本发明提供了一种PWM变量施药机作业状态在线评估及优化系统，控制系统基于CAN总线的现场总线分布式系统架构，上位机包括田间信息处理计算机，控制器通过CAN总线实时将系统喷药压力，药液流量，机组作业速度，药液高度等工作参数传输到田间信息处理计算机，田间信息处理计算机根据内置的药液泵工作状态在线监测评估模型、溢流装置工作状态在线监测评估模型、喷头工作状态在线监测评估模型对各个参数进行检测和评估，实时改变控制单元并优化调节控制参数，以改善作业质量。本发明能够对PWM变量喷雾的施药质量实时评估，实时匹配参数，优化调节，针对不同种植环境和不同农作物可实现多样化组合，能应用在各类植保机械上。

技术领域

本发明涉及农业植保机械领域，尤其涉及一种PWM变量施药机作业状态在线评估及优化系统。

背景技术

变量喷施是指农药设备根据农田内各个小区域中的作物病虫草害的具体情况，向受灾区准备的喷施所需用量的农药，根据每块区域的具体情况进行按需施药。变量喷施控制主要有变压式、农药原液变量注入式和脉宽调制式三种实现方式。变压式通过调节喷雾压力来实现喷雾流量的改变，农药原液变量注入式通过向固定流量的载体液一般是水中注入不同量的农药原液来实现实际农药施用量的调节，而脉宽调制式则通过改变喷头电磁阀的通断频率和占空比来调节喷头的实际喷雾量。变压式和农药原液变量注入式变量喷施技术在喷药量动态响应特性、流量调节性能和流量控制精度等方面存在技术缺陷，而脉宽调制式技术在这些方面具有更好的技术特性，且使用普通喷头即可在不改变雾滴粒径及喷雾模式的情况下实现大范围的流量调节，所以成为当前变量喷施技术的发展方向。

中国专利申请号：201310119356.2，公开了一种电子式间歇喷雾式变量喷施控制器，该控制模块可独立控制PWM信号频率和占空比，且通过比例溢流阀的开度控制调节喷雾压力的稳定，主要适用于喷雾机的施药量控制。中国专利申请号：201310086901.2，公开了一种智能化间歇喷雾式变量喷施控制器，主控模块采用DSP56F805数字芯片，控制模块具有单机和联机两种模式，并配有压力流量检测装置，可实现多路PWM信号独立控制，适用于农药和液体肥料的精确喷施控制。以上两种喷施控制器虽然能完成变量喷施的功能，但他们的控制模块主芯片均非市场常见微控制器，开发较难，同时对施药机作业参数采集不够完全，且未对施药机作业状态进行在线评估及优化，导致其在工作时对流量控制精度和压力稳定控制等方面还存在不足，不能完全达到精准施药的要求。

中国专利申请号：201610140239.8，公开了一种用于变量喷施装置的电路控制器，该控制器包括控制模块和驱动模块，通过检测泵出水端流量，传输给单片机显示，并输出相应的PWM信号到驱动模块，做到精量喷施。然而该控制器只能用于单一控制，不能适用于大型植保器械的多参数采集和多路PWM控制。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种PWM变量施药机作业状态在线评估及优化系统，实现低成本，实用性强且开发结构易懂，同时能够全面采集施药机械的各个参数，并通过田间信息处理计算机对其作业状态进行在线质量评估，对施药机械控制单元进行快速调节以满足实际喷施需求。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

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、药液泵和溢流装置，以及位于溢流装置下游支路管路上的PWM喷施模块，还包括施药机械工作状态参数模块、控制模块和田间信息处理计算机，所述田间信息处理计算机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、系统压力传感器A、溢流流量传感器A和总流量传感器B，所述药液泵转速传感器设于药液泵中，用于监测药液泵的转速，系统压力传感器A设于药液泵与溢流装置之间的总管路上，用于测量药液泵与溢流装置之间的总管路上的系统压力，溢流流量传感器A和总流量传感器B依次设于溢流装置下游的总管路上，溢流流量传感器A用于检测溢流装置的溢流量，总流量传感器B用于测量总管路上的总流量；