【摘要】：谷物流量在線監(jiān)測是獲取谷物產(chǎn)量信息的關(guān)鍵環(huán)節(jié),通過研究谷物產(chǎn)量差異性分布和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入情況,有助于分析不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料對作物生長的影響,既是對當(dāng)前農(nóng)田作業(yè)管理效益的表征,也是下一輪農(nóng)田作業(yè)精準(zhǔn)管理的決策依據(jù)。目前,谷物流量監(jiān)測系統(tǒng)已成為國外大型聯(lián)合收獲機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配件,且系統(tǒng)性能良好,而國內(nèi)谷物流量監(jiān)測技術(shù)研究起步較晚,仍處于試驗階段。國外谷物流量監(jiān)測系統(tǒng)主要用于大型聯(lián)合收獲機(jī)上,且價格昂貴,不適合我國中小型收獲機(jī)引進(jìn)使用。國內(nèi)刮板式輸糧裝置的聯(lián)合收獲機(jī)已有谷物流量監(jiān)測系統(tǒng)主要采用單一紅外光結(jié)構(gòu),無法完整表征刮板上不規(guī)則分布谷物信息。針對上述情況,本文設(shè)計了基于激光對射陣列的谷物流量在線監(jiān)測裝置,實現(xiàn)谷物流量相關(guān)信息的實時監(jiān)測、顯示與存儲。本文主要研究內(nèi)容和成果如下:1)基于激光對射陣列的谷物流量在線監(jiān)測裝置硬件設(shè)計。研究影響激光對射陣列的谷物流量在線監(jiān)測裝置性能的因素,針對其影響因素進(jìn)行了總體方案設(shè)計、傳感器固定支架設(shè)計及測量電路設(shè)計。在線監(jiān)測裝置主要由對射式激光傳感器、速度傳感器、GPS有源天線和GPS模塊、升運器轉(zhuǎn)速傳感器和前進(jìn)速度傳感器信號處理電路、GPS模塊信號處理電路、CAN通訊電路及顯示模塊等組成。特別對激光對射陣列排列方式進(jìn)行了設(shè)計,為獲取最佳表征谷物分布的激光對射陣列,選取4種不同的激光對射陣列排列方式,進(jìn)行了單因素體積測量試驗。2)基于激光對射陣列的谷物流量監(jiān)測方法研究。分析谷物流量監(jiān)測方法及原理,針對聯(lián)合收獲機(jī)刮板式輸糧裝置內(nèi)谷物分布不均、流量難以測量的問題,提出了采用激光對射陣列進(jìn)行谷物流量監(jiān)測的方法。利用分層積分原理將谷物體積測量轉(zhuǎn)化為對激光對射陣列和升運器轉(zhuǎn)速傳感器信號測量,結(jié)合谷物容重計算谷物質(zhì)量。為了研究刮板式輸糧裝置內(nèi)谷物分布情況,利用EDEM離散元仿真分析軟件進(jìn)行了水稻顆粒堆積仿真試驗,并通過MATLAB軟件對水稻顆粒堆積角進(jìn)行測定,獲取體積補償參數(shù)。3)基于激光對射陣列的谷物流量在線監(jiān)測裝置軟件設(shè)計。針對裝置功能設(shè)計要求,對基于激光對射陣列的谷物流量在線監(jiān)測裝置進(jìn)行軟件設(shè)計。系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括:主程序、速度采集與處理程序、參數(shù)設(shè)置程序、流量數(shù)據(jù)采集與處理程序、定位信息接收與解析程序、LCD顯示程序和CAN通訊程序。其中,速度采集與處理程序?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合收獲機(jī)前進(jìn)速度和刮板輸糧裝置升運速度的獲取;參數(shù)設(shè)置程序?qū)崿F(xiàn)谷物容重信息設(shè)置。4)基于激光對射陣列的谷物流量在線監(jiān)測裝置臺架性能試驗。在完成谷物流量在線監(jiān)測裝置軟、硬件設(shè)計和谷物流量監(jiān)測方法研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了刮板式輸糧裝置的谷物流量標(biāo)定試驗臺設(shè)計,并開展了室內(nèi)臺架試驗。臺架試驗結(jié)果表明,在試驗臺空載運行條件下,升運器轉(zhuǎn)速傳感器測量結(jié)果相對誤差≤2.00%;在谷物含水率相同的情況下,基于激光對射陣列的谷物流量在線監(jiān)測裝置測量結(jié)果相對誤差≤4.00%,基于激光對射陣列的谷物流量在線監(jiān)測裝置在臺架試驗條件下可實現(xiàn)谷物流量在線監(jiān)測及顯示,為刮板式輸糧裝置的聯(lián)合收獲機(jī)流量在線監(jiān)測和在線測產(chǎn)提供技術(shù)支撐。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S225.3
【圖文】：

c)γ射線式傳感器測量原理 d)容積式傳感器測量原理圖 1.1 谷物流量測量原理圖Fig.1.1 Principle Diagram of Grain Flow Measurement研究現(xiàn)狀內(nèi)谷物流量實時監(jiān)測技術(shù)研究起步較晚，谷物流量監(jiān)測系統(tǒng)尚處于研未實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)概念的引進(jìn)以及各大研究所和高校，國內(nèi)谷物流量監(jiān)測系統(tǒng)研究也取得了一定的研究成果和產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)國農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)了基于動量原理的沖量式谷物流量傳感器，該傳感器敏感梁上的應(yīng)變片感應(yīng)敏感梁形變，將谷物流對受力板的沖擊力轉(zhuǎn)化輸出，而輸出電壓信號大小與谷物流量成線性關(guān)系，通過測量輸出電谷物流量測量[22-25]。崔迪[26]等提出采用光電對射開關(guān)測量谷物流量麥喂入量在 0.1-0.2kg/s 之間時，測量誤差≤3.00%。除此之外，中還進(jìn)行了基于γ射線衰減原理的谷物流量在線監(jiān)測方法研究[27-28]。蘇大學(xué)陳樹人等采用雙板差分消振原理進(jìn)行了基于動量原理的谷物

圖 1.2 谷物流量在線監(jiān)測裝置研究路線圖Fig.1.2 Research Road Map of Grain Flow Online Monitoring Devic 所示為基于激光對射陣列的谷物流量在線監(jiān)測裝置研究驟進(jìn)行：國外關(guān)于谷物流量監(jiān)測系統(tǒng)研究成果的相關(guān)文獻(xiàn)，對比分測系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)缺點，結(jié)合國內(nèi)聯(lián)合收獲機(jī)田間作業(yè)實際情的刮板式輸糧裝置的聯(lián)合收獲機(jī)谷物流量監(jiān)測方案。國內(nèi)已有谷物流量在線監(jiān)測裝置的研究成果，分析其優(yōu)點

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2732828