技术领域
[0001] 本发明涉及农作物监测技术领域，尤其涉及一种农作物喂入量监测方法及监测系统。
相关背景技术
[0002] 随着农业技术的快速发展，农作物的种植面积越来越广泛，面对种植面积越来越大的农作物，普通的人力收割费时费力，为了提高收割效率减少人力成本，现如今在对农作物进行收割时，在条件允许的情况下，均采用联合收割机对农作物进行收割，联合收割机在收割农作物的同时还会对农作物进行切割、自动脱粒、分离以及清选等操作。
[0003] 喂入量是影响联合收割机对农作物收获作业性能的重要参数，由于联合收割机的作业机构大小恒定，使得单位时间内能够处理的农作物量也同样恒定，联合收割机中单位时间内能够处理的农作物量便称为额定喂入量，在作业过程中，若喂入量大于额定喂入量，会造成收割机的切割输送、脱离分离及清选系统的工作部件超负荷，容易发生堵塞，甚至导致机械故障，若喂入量小于额定喂入量，则会降低联合收割机的作业效率，影响农作物的收割作业。因此，需要通过对喂入量进行准确测量以减少工作部件超负荷的情况，并提升作业效率。目前，在进行喂入量的测量时，大多采用人工监测的方式，即，通过观察收割机中输送槽中的作物量来判断喂入量，但这种监测方法准确度较低，且需要时刻注意输送槽中的作物量，非常费时费力。可见，现有的农作物喂入量监测方法存在监测精度较低的问题。
具体实施方式
[0055] 下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056] 除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
[0057] 请参见图1‑7，本申请实施例提供一种农作物喂入量监测方法，应用于一种农作物喂入量监测系统5，系统包括：输送槽、倾角传感器20、压力传感器10以及拉压力传感器1310，方法包括：
[0058] 获取输送槽的物料传输速度数据以及输送槽中承载板11的长度数据，基于物料传输速度数据与长度数据计算物料经过输送槽的时间数据；
[0059] 基于物料经过输送槽的时间数据确定拉压力传感器1310的采集频数，拉压力传感器1310根据采集频数采集物料经过输送槽的拉压力数据；
[0060] 通过倾角传感器20获取输送槽与地面之间的夹角数据，并通过压力传感器10获取输送槽中耙齿6对物料的耙齿6压力数据；
[0061] 基于拉压力数据、夹角数据以及耙齿6压力数据构建喂入量计算模型确定物料的预测喂入量，并根据物料的预测喂入量对农作物喂入量进行监测。
[0062] 在上述实施例中，通过确定物料经过输送槽的时间数据来计算拉压力传感器1310的采集频数，并利用拉压力传感器1310根据采集频数采集物料经过输送槽的拉压力数据；再通过倾角传感器20获取输送槽与地面之间的夹角数据，通过压力传感器10获取输送槽中耙齿6对物料的耙齿6压力数据；从而根据拉压力数据、夹角数据以及耙齿6压力数据构建喂入量计算模型确定物料的预测喂入量，并根据物料的预测喂入量对农作物喂入量进行监测；从而实现对农作物喂入量情况的自动监测，通过单位时间内拉压力传感器1310中数据的求和来计算单位时间内的喂入量大小，达到减少作物与收割机作业零部件之间的受力，降低了机具自身导致的损失率，从而实现了对物料的测量和监测，实现了根据测量和监测结果提前调节后续作业环节的参数，提升了作业的精准度和机收作业质量。
[0063] 可选的，基于物料传输速度数据与长度数据计算物料经过输送槽的时间数据，包括：
[0064] 根据物料传输速度数据与长度数据确定物料经过输送槽的时间数据的计算式，并通过物料经过输送槽的时间数据的计算式计算物料经过输送槽的时间数据，其计算式满足如下关系式：
[0065]
[0066] 式中，t0表示通过某一横截面的物料经过输送槽的时间数据，l表示输送槽中承载板11的长度数据，v表示物料传输速度数据。
[0067] 在上述实施例中，喂入量与所收获作物的含水率、输送板9挤压力以及输送槽速度有关，而收获作业中作物的含水率基本相同，且输送槽的长度在作业过程中也不会发生改变，因此，单位体积的物料在输送槽内停留的时间越短，当前作业过程中的喂入量就会越大，所以物料传输的速度也是决定喂入量的一个重要因素之一。
[0068] 可选的，基于物料经过输送槽的时间数据确定拉压力传感器1310的采集频数，包括：
[0069] 构建拉压力传感器1310的采集频数与物料经过输送槽的时间数据之间的数学关系式，并根据该数学关系式确定拉压力传感器1310的采集频数，其数学关系式满足如下关系式：
[0070]
[0071] 式中，t0表示通过某一横截面的物料经过输送槽的时间数据，n表示拉压力传感器1310的采集频数。
[0072] 可选的，拉压力传感器1310根据采集频数采集物料经过输送槽的拉压力数据，包括：
[0073] 根据采集频数确定拉压力传感器1310连续两次采集拉压力数据的时间间隔，并基于时间间隔采集输送槽中物料的拉压力数据；
[0074] 对连续两次采集的输送槽中物料的拉压力数据进行平均值计算得到物料经过输送槽的拉压力数据，其平均值计算满足如下关系式：
[0075]
[0076] 式中，Fki表示某一时刻输送槽中物料的拉压力数据，Fi表示连续两次采集的输送槽中物料的拉压力数据中前一次采集的拉压力数据，F(i+1)表示连续两次采集的输送槽中物料的拉压力数据中后一次采集的拉压力数据，i表示采集序号。
[0077] 在上述实施例中，在收获作业的过程中，可能存在农作物生长密度不均匀的情况，当在农作物生长密度不均匀的地方作业时，收获到的作物就可能会存在一会收获量多一会收获量少的情况出现，为了精确评估时间段内采集的拉压力数据，通过将两次连续采集的拉压力数据进行取平均值的方式，能够极大程度的减小收获量不均匀而导致的计算误差，拉压力传感器1310的数据采集如图7所示。
[0078] 可选的，基于拉压力数据、夹角数据以及耙齿6压力数据构建喂入量计算模型确定物料的预测喂入量，包括：
[0079] 根据拉压力数据、夹角数据以及耙齿6压力数据构建喂入量计算模型，其计算模型满足如下关系式：
[0080]
[0081] 式中，q表示预测喂入量，Fki表示某一时刻输送槽中物料的拉压力数据，Fp表示输送槽中耙齿6对物料的耙齿6压力数据，M表示输送槽中输送板9的质量，θ表示输送槽与地面之间的夹角数据，g表示重力加速度，μ表示物料与输送槽之间的摩擦系数。
[0082] 可选的，通过压力传感器10获取输送槽中耙齿6对物料的耙齿6压力数据，包括：
[0083] 通过压力传感器10获取物料茎秆对输送槽中输送板9的正压力，通过倾角传感器20获取输送槽与地面之间的夹角数据；
[0084] 基于物料茎秆对输送槽中输送板9的正压力以及输送槽与地面之间的夹角数据构建第一关系式，其第一关系式满足如下关系式：
[0085]
[0086] 式中，f1为输送板9对物料的摩擦力，Fp为耙齿6对物料的压力，Fn1为茎秆对输送板9的正压力，θ为地面与输送槽的夹角，m为输送板9上物料的质量，g为重力加速度，μ表示物料与输送槽之间的摩擦系数。
[0087] 通过压力传感器10获取物料对物料对输送槽中输送板9的正压力，通过倾角传感器20获取输送槽与地面之间的夹角数据；
[0088] 基于物料对输送槽中输送板9的正压力以及输送槽与地面之间的夹角数据构建第二关系式，其第二关系式满足如下关系式：
[0089]
[0090] 式中，Fn2为物料对输送板9的正压力，Fn3为滚珠轴承12对输送板9的正压力，f2为物料对输送板9的摩擦力，即f2＝f1，M为输送板9和支撑架的质量，g为重力加速度，θ为地面与输送槽的夹角，F为传感器对输送板9的推力；
[0091] 由于物料对输送板9的摩擦力与输送板9对物料的摩擦力相等，根据物料对输送板9的摩擦力与输送板9对物料的摩擦力相等关系联立第一关系式和第二关系式得到耙齿6对物料的耙齿6压力数据计算式，并通过耙齿6压力数据计算式计算耙齿6对物料的耙齿6压力数据，其计算式满足如下关系式：
[0092]
[0093] 式中，m为输送板9上物料的质量，F为传感器对输送板9的推力，M为输送板9和支撑架的质量，g为重力加速度，Fp为耙齿6对物料的压力，θ为地面与输送槽的夹角，μ表示物料与输送槽之间的摩擦系数。
[0094] 在上述实施例中，物料由喂料口进入输送槽内，当耙齿6和物料匀速转动时，对物料受力分析，物料受力分析图如图5所示，得到公式(1)：
[0095]
[0096] 式(1)中f1为输送板9对物料的摩擦力，Fp为耙齿6对物料的压力，Fn1为茎秆对输送板9的正压力，θ为地面与输送槽的夹角，m为输送板9上物料的质量，g为重力加速度。
[0097] 输送板9受到物料的摩擦力挤压拉压力传感器1310，通过对输送板9受力分析得出：
[0098]
[0099] 式中Fn2为物料对输送板9的正压力，Fn3为滚珠轴承12对输送板9的正压力，f2为物料对输送板9的摩擦力，即f2＝f1，M为输送板9和支撑架的质量，F为传感器对输送板9的推力。
[0100] 对输送板9输送槽倾斜面受力分析，输送槽倾斜面受力分析如图6所示，将式(1)和(2)联立可得：
[0101]
[0102] 式中，m为输送板9上物料的质量，F为传感器对输送板9的推力，M为输送板9和支撑架的质量，g为重力加速度，Fp为耙齿6对物料的压力，θ为地面与输送槽的夹角。
[0103] 如图2‑4所示，本申请实施例还提供一种农作物喂入量监测系统5，包括输送槽、倾角传感器20、压力传感器10以及拉压力传感器1310；
[0104] 倾角传感器20安装于输送槽上，用于获取输送槽与地面之间的倾角数据；
[0105] 压力传感器10安装于输送槽中输送板9的底部，用于获取输送槽内物料的压力数据；
[0106] 拉压力传感器1310通过承载板11与压力传感器10连接，用于获取输送槽内物料的拉压力数据。
[0107] 可选的，系统还包括滚珠轴承12，滚珠轴承12安装于拉压力传感器1310与压力传感器10之间的承载板11上。
[0108] 在上述实施例中，输送槽包括输送槽外壳1、主动轴2、主动轮3、霍尔传感器4、耙齿6、链条7以及从动轴8，通过主动轮3和主动轴2带动链条7转动，从而利用链条7和耙齿6带动物料在输送槽中运动，以达到自动输送物料的作用。
[0109] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
