[发明专利]一种冲量式谷物联合收割机产量监测系统及方法

权利要求书

1.一种冲量式谷物联合收割机产量监测方法，利用冲量式谷物联合收割机产量监测系统，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、在收获作业前，建立收获农田的坐标边界，划分扫边和回转收获区，并且根据实际收获区的大小，确定扫边和回转标定作业面积；

S2、产量系数标定作业；

S2.1、扫边标定作业，收割机处于下田收获准备阶段，在完成扫边标定的收获要求后，结束扫边收获作业，并在指定位置进行卸粮与称重，将称量的重量输入谷物产量计量显示终端(8)，根据公式4得出扫边标定产量系数k₁；

S2.2、回转标定作业，需清空收割机谷箱内扫边标定残留的谷物，再进行回转标定作业；作业过程中，驾驶员需根据自身的驾驶习惯和田间实际情况调整行驶车速与割幅；在完成回转标定的收获要求后，结束回转收获作业，并在指定位置进行卸粮与称重，将称量的重量输入谷物产量计量显示终端(8)，根据公式4得出回转标定产量系数k₂；

Y₁、Y₂——扫边标定、回转标定称重总产量，单位为t；

S₁、S₂——扫边标定、回转标定收获总面积，单位为hm²；

k₁、k₂——扫边标定、回转标定产量系数；

U₁、U₂——扫边标定、回转标定采样点的平均流量电压计算值，单位为V；

W₁、W₂——扫边标定、回转标定采样点的实时割幅，单位为m；

V₁、V₂——扫边标定、回转标定采样点的实时车速，单位为m/s；

M₁、M₂——扫边标定、回转标定采样点的谷物含水率，单位为％；

F_GNSS——GNSS坐标的采样频率，单位为Hz；

M_r——谷物标准含水率，单位为％；

S3、常规收获作业；

在收割机对行结束后，谷物产量计量显示终端(8)显示待收获农田的扫边收获区和回转收获区的位置，当收割机驶入扫边收获区或回转收获区时，系统会使用相应产量标定系数k₁或k₂，根据公式1计算采样点的产量值；

Y——采样点单位面积产量，单位为t/hm²；

k——待收获农田谷类的标定产量系数；

F_s——各传感器的采样频率，单位为Hz；

W——采样点的实时割幅，单位为m；

V——采样点的实时车速，单位为m/s；

U——采样点的流量电压，单位为V；

M——采样点的谷物含水率，单位为％；

M_r——待收获谷物的标准含水率，单位为％；

当完成田间收获要求时，驾驶员需结束常规收获作业，并在指定位置卸粮；此时，系统显示已收获位置的总产量值、采样点平均产量值、收获面积、未收获面积、各传感器的运行情况；

所述冲量式谷物联合收割机产量监测系统包括远程监控终端和设置在收割机上的车载设备；所述收割机包括车体以及依次连接的割台、倾斜输送器(21)、净粮升运器和谷箱，其中，割台包括分禾器(11)和割刀(12)；净粮升运器包括槽板(45)、净粮升运器刮板(42)、净粮升运器底部传动轴(41)、净粮升运器顶部传动轴(51)、净粮升运器出口(61)；多个净粮升运器刮板(42)设置在净粮升运器底部传动轴(41)的链轮上的链条上；车体之上设有驾驶室；车体下方设有车轮；其中，车轮包括前轮(31)；

所述车载设备包括信号采集器、信号处理器(9)、谷物产量计量显示终端(8)和远程通讯模块；

其中，所述信号采集器包括割幅宽度传感器(1)、割台高度传感器(2)、车速传感器(3)、湿度传感器(4)、净粮升运器转速传感器(5)、冲量式流量传感器(6)和GNSS定位传感器(7)；

所述割幅宽度传感器(1)包括前后间隔地设置在分禾器(11)与割刀(12)之间的超声波反射板(13)和超声波传感器(14)；所述超声波反射板(13)位于分禾器(11)后方的安装槽内；所述超声波传感器(14)位于超声波反射板(13)后方的分禾器(11)的挡板内；所述超声波传感器(14)的信号收发端与机具前进方向平行，所述超声波反射板(13)的反射面与超声波传感器(14)的信号收发端的夹角为135°，使得超声波传感器(14)的信号收发端以90°的夹角采集收割作物的反射信号；

所述割台高度传感器(2)包括角位移式传感器(22)、连接杆(23)和连杆固定支架(24)；其中，角位移式传感器(22)安装在倾斜输送器(21)的侧端面上，与车体连接处间隔一定距离；连杆固定支架(24)固接在车体上，连接杆(23)的两个连接端分别与连杆固定支架(24)和角位移式传感器(22)连接；使得割台停留在下降与上升限值的中值位置，连接杆(23)垂直于地面，并且连接杆(23)的顶端点与连杆固定支架(24)处于同一水平面上；

所述车速传感器(3)包括车速霍尔探头(34)、车速磁钢(33)和车速固定支架(35)；其中，多个车速磁钢(33)等间距地固接在前轮横拉杆(32)的周向表面上，构成车速磁钢环；车速固定支架(35)的外侧端固接在收割机前轮(31)的外侧的车体上，内侧端固接车速霍尔探头(34)，且车速霍尔探头(34)位于车速磁钢环的上方；

所述湿度传感器(4)包括电容式传感器(43)和固定套环(44)；固定套环(44)安装在净粮升运器的槽板(45)底部的开孔处；电容式传感器(43)安装在固定套环(44)上；

所述净粮升运器转速传感器(5)包括净粮转速霍尔探头(53)、净粮转速磁钢(52)和净粮转速固定支架(54)；多个净粮转速磁钢(52)等间距地固接在净粮升运器顶部传动轴(51)的轴向表面上，构成净粮转速磁钢环；净粮转速固定支架(54)的一端固接在升运器顶端的固定螺栓上，另一端固接净粮转速霍尔探头(53)，且净粮转速霍尔探头(53)位于净粮转速磁钢环的一侧；

所述冲量式流量传感器(6)安装在谷箱内的净粮升运器出口(61)处，包括惠斯通应变电桥(62)、敏感梁(63)和感力板(64)；所述敏感梁(63)的顶端固接在净粮升运器出口(61)的密封壳体顶壁上，底端与感力板(64)固接，感力板(64)位于谷箱内的净粮升运器出口(61)处；所述惠斯通应变电桥(62)固接在敏感梁(63)上；

所述GNSS定位传感器(7)包括GNSS移动站接收机天线(71)、GNSS移动站电台天线(72)和GNSS接收机(73)，其中，GNSS移动站接收机天线(71)和GNSS移动站电台天线(72)均通过导线与GNSS接收机(73)连接，GNSS移动站接收机天线(71)和GNSS移动站电台天线(72)安装在收割机驾驶室顶上；GNSS接收机(73)安装在驾驶室的地板上；

所述信号处理器(9)安装在收割机驾驶室的地板上，包括USB-CAN接口卡、CAN数字信号收发器、CAN模拟信号收发器、放大模块、滤波模块和两个终端电阻R；

CAN数字信号收发器分别与车速传感器(3)和净粮升运器转速传感器(5)连接，采集车速传感器(3)和净粮升运器转速传感器(5)的开关信号；CAN模拟信号收发器依次经滤波模块、放大模块分别与割幅宽度传感器(1)、割台高度传感器(2)、湿度传感器(4)和冲量式流量传感器(6)连接，采集割幅宽度传感器(1)、割台高度传感器(2)、湿度传感器(4)和冲量式流量传感器(6)的经过放大和滤波处理后的电压信号；两个终端电阻与USB-CAN接口卡、CAN数字信号收发器、CAN模拟信号收发器相互并联；USB-CAN接口卡与谷物产量计量显示终端(8)连接；

所述谷物产量计量显示终端(8)固定在驾驶座右侧梁体(81)上；谷物产量计量显示终端(8)用于各传感器采集数据的统计、分析、显示和远程传输，分为标定模式和收获模式；谷物产量计量显示终端(8)完成产量数据的处理与成图，使用远程通讯模块将结果发送至远程监控终端。

2.根据权利要求1所述的冲量式谷物联合收割机产量监测方法，其特征在于，远程通讯模块在标定和收获流程中进行实时监控，在收获结束后，将产量计算结果发送至远程监控终端。