本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)，尤其涉及一種基于速度監(jiān)測(cè)的主動(dòng)式電控精量排種裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、農(nóng)業(yè)排種是指將種子按照一定的規(guī)律和要求排列在土壤中的過程，它是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)排種已經(jīng)從傳統(tǒng)的手工播種逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械化、自動(dòng)化的播種方式，農(nóng)業(yè)排種機(jī)械的使用可以大大提高播種的效率和質(zhì)量，減少種子的浪費(fèi)，同時(shí)也可以減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，總之，農(nóng)業(yè)排種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，農(nóng)業(yè)排種機(jī)械的使用可以提高播種的效率和質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

2、當(dāng)前的無人播種作業(yè)主要以撒播為主，精播和條播不僅能夠降低種子的使用，還能有效提高作物的產(chǎn)量。

3、例如公開號(hào)為cn209834007u的中國(guó)專利中公開了一種撒播器、撒播裝置及植保設(shè)備，其中，撒播器包括取料組件、接料組件和送料組件；取料組件將物料排至接料組件內(nèi)，送料組件可產(chǎn)生氣流，并送至物料處與之混合，利用氣力將物料撒播出去；

4、又例如公開號(hào)為cn106416530a的中國(guó)專利中公開了一種農(nóng)用無人機(jī)掛載的物料撒播裝置，該裝置物料箱下使用了一個(gè)排料輪，通過調(diào)控排料電機(jī)控制器調(diào)整排料量，并在滾輪旁加裝風(fēng)機(jī)，采用氣力將物料排出。上述無人機(jī)撒播作業(yè)，雖然撒播均勻性相比人工撒播有所提高，但仍存在以下不足：1)種子從排種裝置排出后，由于旋翼風(fēng)的干擾，落種位置不可控，落種均勻性不夠好；2)排種器易結(jié)拱堵塞；3)采用撒播的方式，落種雜亂無章，種子的落點(diǎn)很難成行成穴，作物通風(fēng)透氣性差易滋生病蟲害，且不便于生長(zhǎng)期的田間管理等；

5、再例如公開號(hào)為cn211123767u的中國(guó)專利公開了一種精準(zhǔn)播種無人機(jī)，通過設(shè)置播種點(diǎn)位，無人機(jī)懸停至該點(diǎn)位時(shí)通過實(shí)時(shí)調(diào)整射種角度，利用摩擦輪將種子加速射出，從而將種子經(jīng)槍管發(fā)射入地面下6cm左右，完全滿足種子發(fā)育所需要的深度完。

6、近年來，為了避免土壤板結(jié)，減少土壤流失、恢復(fù)土地肥力及保護(hù)環(huán)境，我國(guó)保護(hù)性耕作中心部門大面積推廣土壤免耕播種作業(yè)，免耕播種其含義：免除或減少對(duì)土壤耕作，直接利用免耕播種機(jī)在作物殘茬地地表進(jìn)行播種，或?qū)ψ魑锝斩捥幚砗笾苯硬シN，其定義：播種前不使用耕整地機(jī)械對(duì)地塊進(jìn)行處理，不清理作物秸稈殘茬，直接在原茬地上播種，減少農(nóng)機(jī)具對(duì)土壤碾壓的耕作方法，但是由于保護(hù)性耕作的開展，造成土壤表面作物殘茬覆蓋較多，導(dǎo)致傳統(tǒng)機(jī)械式播種機(jī)地輪與地面的附著力降低，并使地輪打滑加重，運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，使得漏播率增加。

7、為了解決上述現(xiàn)象帶來的實(shí)際問題，運(yùn)用智能電子控制技術(shù)，降低漏播率，在一定程度上改善了播種均勻性，提高了作物產(chǎn)量，由于農(nóng)作物種類多樣以及株距與播量的不同，機(jī)具作業(yè)時(shí)，通過調(diào)節(jié)切換機(jī)械式排種器幾個(gè)固定檔位來改變傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)不同株距和播量的調(diào)節(jié)，目前，這種株距調(diào)節(jié)方式很難做到準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，并且該類機(jī)械結(jié)構(gòu)操作麻煩、費(fèi)時(shí)、容易出現(xiàn)機(jī)械故障，很難達(dá)到精密排種的目的，無法有效提高農(nóng)業(yè)作業(yè)效率，因此，本發(fā)明提出一種基于速度監(jiān)測(cè)的主動(dòng)式電控精量排種裝置及方法用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種基于速度監(jiān)測(cè)的主動(dòng)式電控精量排種裝置及方法，解決現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)排種裝置很難做到準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，并且操作麻煩、費(fèi)時(shí)、容易出現(xiàn)機(jī)械故障，很難達(dá)到精密排種的目的，無法有效提高農(nóng)業(yè)作業(yè)效率的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于速度監(jiān)測(cè)的主動(dòng)式電控精量排種裝置，包括數(shù)據(jù)采集組件、數(shù)據(jù)處理組件、電控排種控制組件、人機(jī)交互設(shè)備和供電設(shè)備；

3、所述數(shù)據(jù)采集組件包括用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排種器轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)編碼器和用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)機(jī)具前進(jìn)作業(yè)速度的gps測(cè)速傳感器；

4、所述數(shù)據(jù)處理組件包括用于計(jì)算排種器轉(zhuǎn)軸理論轉(zhuǎn)速的理論轉(zhuǎn)速計(jì)算單元和用于計(jì)算排種器轉(zhuǎn)軸最優(yōu)轉(zhuǎn)速的最優(yōu)轉(zhuǎn)速計(jì)算單元；

5、所述電控排種控制組件包括用于執(zhí)行排種任務(wù)的電控排種執(zhí)行單元和用于調(diào)節(jié)電控排種執(zhí)行單元電機(jī)轉(zhuǎn)速的電控排種調(diào)控單元；

6、所述人機(jī)交互設(shè)備包括用于實(shí)時(shí)顯示農(nóng)業(yè)機(jī)具前進(jìn)作業(yè)速度、作業(yè)面積和預(yù)設(shè)株距值的顯示屏以及用于輸入控制參數(shù)、設(shè)定株距和控制裝置啟停的控制鍵盤；

7、所述供電設(shè)備為裝置供電。

8、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述旋轉(zhuǎn)編碼器安裝于排種器轉(zhuǎn)軸上，并在排種器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，將排種器轉(zhuǎn)軸的角速度以對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)字量輸出，測(cè)得排種器轉(zhuǎn)軸的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。

9、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述gps測(cè)速傳感器放置于農(nóng)業(yè)機(jī)具無遮擋位置固定，所述gps測(cè)速傳感器的gps信號(hào)天線放置于農(nóng)業(yè)機(jī)具最高處接收信號(hào)，在單位時(shí)間內(nèi)，選取前十個(gè)值求取平均值作為農(nóng)業(yè)機(jī)具實(shí)時(shí)前進(jìn)作業(yè)速度。

10、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述理論轉(zhuǎn)速計(jì)算單元根據(jù)gps測(cè)速傳感器測(cè)得的農(nóng)業(yè)機(jī)具前進(jìn)作業(yè)速度和人機(jī)交互設(shè)備預(yù)設(shè)的株距值計(jì)算排種器轉(zhuǎn)軸理論轉(zhuǎn)速，計(jì)算公式為：

11、n＝60v/mz

12、其中，n為排種器轉(zhuǎn)軸理論轉(zhuǎn)速，v為農(nóng)業(yè)機(jī)具前進(jìn)作業(yè)速度，m為排種器的種勺數(shù)量，z為株距值。

13、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述最優(yōu)轉(zhuǎn)速計(jì)算單元將排種器轉(zhuǎn)軸理論轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得的排種器實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，評(píng)估不同轉(zhuǎn)速下的效率，根據(jù)效率評(píng)估結(jié)果確定排種器轉(zhuǎn)軸的最優(yōu)轉(zhuǎn)速。

14、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述電控排種執(zhí)行單元采用直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)排種器的排種組件執(zhí)行排種任務(wù)，所述電控排種調(diào)控單元基于最優(yōu)轉(zhuǎn)速計(jì)算單元計(jì)算得到的排種器最優(yōu)轉(zhuǎn)速，利用自整定遺傳模糊pid算法對(duì)電控排種執(zhí)行單元的無刷直流電機(jī)采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制，電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)作為外環(huán)，并采用pwm調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)調(diào)速，最后由排種器按調(diào)控轉(zhuǎn)速進(jìn)行排種任務(wù)。

15、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述供電設(shè)備包括采用超威鋰電池作為主電源的供電單元和用于變換電源供電電壓的電源轉(zhuǎn)換單元，所述鋰電池選自20ah、48v的超威鋰電池，所述電源轉(zhuǎn)換單元將超威鋰電池的48v電壓分出一路12v和一路5v的供電端口。

16、進(jìn)一步改進(jìn)在于：還包括抗干擾組件，所述抗干擾組件包括用于降低電壓波動(dòng)和電磁諧波干擾的供電抗干擾單元以及用于降低過程信道干擾的過程信道抗干擾單元，所述供電抗干擾單元在供電電路中加入濾波電路，所述過程信道抗干擾單元采用光耦芯片對(duì)傳感器信號(hào)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行光電隔離的過程信道抗干擾單元。

17、一種基于速度監(jiān)測(cè)的主動(dòng)式電控精量排種裝置的排種方法，包括以下步驟：先通過數(shù)據(jù)采集組件中的旋轉(zhuǎn)編碼器和gps測(cè)速傳感器分別監(jiān)測(cè)排種器實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速以及農(nóng)業(yè)機(jī)具實(shí)時(shí)前進(jìn)作業(yè)速度，再通過數(shù)據(jù)處理組件計(jì)算出排種器轉(zhuǎn)軸最優(yōu)轉(zhuǎn)速，最后由電控排種控制組件按照排種器轉(zhuǎn)軸最優(yōu)轉(zhuǎn)速控制排種器執(zhí)行排種任務(wù)。

18、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過gps測(cè)速傳感器監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)機(jī)具田間前進(jìn)作業(yè)速度，并通過人機(jī)交互設(shè)備向裝置的數(shù)據(jù)處理組件輸入理論期望株距，計(jì)算出排種器的理論轉(zhuǎn)速，再通過與旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得的排種器實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，得出排種器最優(yōu)轉(zhuǎn)速，從而基于最優(yōu)轉(zhuǎn)速通過電控排種控制組件控制排種器執(zhí)行排種任務(wù)，實(shí)現(xiàn)基于速度監(jiān)測(cè)的主動(dòng)式電控精量排種，同時(shí)能對(duì)排種株距實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)和定量控制，且整個(gè)排種過程操作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，不易出現(xiàn)故障，能很好的達(dá)到精密排種的目的，可以有效提高農(nóng)業(yè)作業(yè)效率。