专利名称：一种播种机工作状态实时监控系统和方法由于农田作业环境复杂，现有精密播种机在田间作业时，会存在漏播、排种管堵塞等状况。漏播、排种管堵塞和种箱缺种状况出现之后，如果不能及时发现会使得播种作业区域产生“断条”现象。漏播、排种管堵塞和种箱缺种等状况的发生会严重影响播种质量，并影响精密播种机的作业效率。精密播种机工作状态的实时监测一方面可以使播种作业人员及时了解播种机作 业速度，另一方面可以及时反馈漏播、排种管堵塞和种箱缺种等意外状况，可以有效的提高作业质量和作业效率。因此，精密播种机工作状态的实时监测是实施精准农业作业的关键环节之一，可以为精准农业的实施提供可靠的技术保障。目前，国内外播种机监测技术虽然各具特色，但其监测状况主要为播种机漏播、重播，没有实现针对开沟器堵塞和种箱缺种的监测功能。
针对现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种能够对播种机的工作状态进行实时监控并能对播种机进行智能化控制的播种机工作状态实时监控系统和方法。本发明的播种机工作状态实时监控系统，其包括电源、以微处理器为核心的主控制系统、报警系统、差分全球定位系统、安装在播种单体上漏播实时监测系统、安装在播种单体上的直流调速电机、测速器；所述主控制系统内存储有播种单体的相应编号；所述漏播实时监测系统包括三个监测传感器，即用于监测播种单体种箱内是否缺种的种箱监测传感器、用于监测是否具有种子经过播种单体排种管下落的排种监测传感器、和用于监测播种单体开沟器是否堵塞的开沟器监测传感器；种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器均为电容式接近传感器，并均通过屏蔽导线与主控制系统电连接；种箱监测传感器通过卡座固定在距离种箱底部l-2cm处，排种监测传感器通过卡座固定在排种管外侧中上部，开沟器监测传感器通过卡座固定在开沟器上部；所述电源为拖拉机+12V直流电源，用于为主控制系统、漏播实时监测系统、直流调速电机、测速器以及报警系统提供+12V直流电源；所述的差分全球定位系统包括基准站和流动站，其中基准站放置在距离作业地块IOkm以内的任意位置且作业过程中基准站位置固定不变，流动站固定在拖拉机驾驶室顶部；主控制系统安装在拖拉机的驾驶室内，通过屏蔽导线分别与漏播实时监测系统的三个监测传感器、直流调速电机、差分全球定位系统、测速器和报警系统电连接；所述直流调速电机用于为播种单体的排种轮提供动力；所述测速器用于实时测量播种机的行进速度，该测速器可以是安装在拖拉机车轮上的速度传感器或安装在驾驶室内的差分全球定位系统测速器；主控制系统通过排种监测传感器确定相邻两粒种子经过排种管下落的时间间隔并判断该时间间隔是否大于5T，所述T为预设定的相邻两粒种子经过排种管下落的正常时间间隔；主控制系统测速器测得的播种机的行进速度和播种粒距要求实时调节直流调速电机的转速，以及根据播种机行进的速度自动调整预设定的相邻两粒种子经过排种管下落的正常时间间隔T的大小。优选的是，所述种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器均为丁八8-3003(^1-03型电容式接近传感器。所述了 = 0. 2s-0. 5s，更为优选的是，所述T = O. 3s。所述排种监测传感器固定在排种 管外侧距离排种管上端5-lOcm处，所述开沟器监测传感器通过固定在开沟器距离开沟器上端5-lOcm处。利用本发明的播种机工作状态实时监控系统进行实时监控的方法，包括如下步骤SI :选定作业地块的作业基点0，以该基点O为原点，在主控制系统中建立二维坐标系，纵轴y为垄长延伸的方向，横轴X的方向为垂直于垄长的方向，并标识有行号；S2 :将差分全球定位系统的基准站放置在距离作业地块IOkm以内的某一位置并保持不变，并利用差分全球定位系统确定基点O的经纬度，并将基点O的经纬度信息传递给主控制系统进行存储；S3:根据粒距要求和预定的播种机行进速度，在主控制系统内设定直流调速电机的转速和相邻两粒种子经过排种管下落的正常时间间隔T的大小；开始作业时播种机首先沿着y轴的方向作业，并在到达对面地头之后反向作业，如此往复直至作业结束；在整个作业过程中，主控制系统根据差分全球定位系统提供的经纬度信息确定播种单体实时经纬度信息并在所述坐标系中绘制播种单体行进轨迹图；主控制系统根据测速器实际测得的播种机行进速度，自动调整直流调速电机的转速和T的大小；主控制系统根据播种单体上的种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器所提供的监测信息判定是否发生漏播；种箱监测传感器输出为OV电平时表示种箱缺种而导致漏播，相邻两粒种子经过排种管下落的时间间隔大于5T时表示排种管和/或排种器故障而导致漏播，开沟器监测传感器输出为12V电平时表示开沟器堵塞而导致漏播；在发生漏播时，主控制系统在指令报警系统进行声光报警的同时，主控制系统根据提供漏播信息的传感器所在播种单体的编号和在播种单体上的安装位置，确定和存储发生漏播的播种单体编号和漏播类型、存储发生漏播的时间，并在播种单体行进轨迹图上标识漏播区域在作业地块中的位置；所述漏播类型为种箱缺种漏播、排种管故障漏播和开沟器堵塞漏播中的一种或多种。发明的优点是可以根据电容式接近传感器的输出信号实时监测播种机当前的工作状态；可以分别精确判断播种机的故障类型和漏播位置，在后期补种作业中，可以根据所保存的漏播区域位置信息，实现对漏播区域位置的精确定位，为及时排除故障和后期补种提供便利；通过对直流调速电机的实时监测和控制，不但保证了播种的均匀，还能对播种进行智能化的控制和调整。以下结合附图和来进一步说明本发明。图I为本发明的播种机工作状态实时监控系统的结构框图；图2为具有三个播种单体的播种机示意图；图3为本发明的一个播种单体的正视图； 图4和图5分别为播种单体的正向和反向作业时的行进轨迹示意图。2、3……N行，如图4和5所示；S2 :将差分全球定位系统的基准站放置在距离作业地块IOkm以内的某一位置并保持不变，并利用差分全球定位系统确定基点O的经纬度，并将基点O的经纬度信息传递给主控制系统进行存储；S3:根据粒距要求和预定的播种机行进速度，在主控制系统内设定直流调速电机的转速和相邻两粒种子经过排种管下落的正常时间间隔T的大小；开始作业时播种机首先沿着y轴的方向作业，并在到达对面地头之后反向作业(如图5)，如此往复直至作业结束；在整个作业过程中，主控制系统根据差分全球定位系统提供的经纬度信息确定播种单体实时经纬度信息并在所述坐标系中绘制播种单体行进轨迹图；随着播种作业的进行，主控制系统会在所述轨迹图中在X轴的方向上顺序表上行号1、2、3……N，图4示出的是沿着y轴方向作业时轨迹图的示意图，在真实轨迹图中不具有播种单体；图5示出的是，到达地头反向作业时的示意图，当播种单体到达X轴时，主控制系统会立即在轨迹图中标上行号(如4、5、6)；主控制系统根据测速器实际测得的播种机行进速度，自动调整直流调速电机的转速和T的大小；主控制系统根据播种单体上的种箱监测传感器、排种监测传感器和开沟器监测传感器所提供的监测信息判定是否发生漏播；种箱监测传感器输出为OV电平时表示种箱缺种而导致漏播，相邻两粒种子经过排种管下落的时间间隔大于5T时表示排种管和/或排种器故障而导致漏播，开沟器监测传感器输出为12V电平时表示开沟器堵塞而导致漏播；在发生漏播时，主控制系统在指令报警系统进行声光报警的同时，主控制系统根据提供漏播信息的传感器所在播种单体的编号和在播种单体上的安装位置，确定和存储发生漏播的播种单体编号和漏播类型(种箱缺种漏播、排种管故障漏播和开沟器堵塞漏播中的一种或多种)、存储发生漏播的时间，并在播种单体行进轨迹图上标识漏播在作业地块中的位置。下面接合附图4和5对上述方法进行进一步说明(假定播种机始终以固定速度行进，因而直流调速电机的转速和T的大小不变)。如图4和5，三个播种单体的编号分别为1、2、3，作业前主控制系统首先将每一播种单体相对于流动站的位置信息存储起来，这样当知道流动站的位置时就能根据作业的方向确定出每一播种单体的精确位置，例如播种单体I上的种箱监测传感器61的输出信号异常(输出的电平为12V)，主控制系统指令报警系统进行报警，同时确定该开沟器监测传感器61所对应的播种单体编号(播种单体I)，由于是开沟器监测传感器61的信号异常，主控制系统就会判定开沟器堵塞并导致缺种漏播，这样，主控制系统就会存储上播种单体I和、开沟器监测传感器61异常以及开沟器堵塞漏播的信息，并记录出现异常的时间和在轨迹图上标识出发生漏播的位置(如图5，漏播位置10)。根据所主控制系统存储的信息，作业人员一方面能够快速停机检查和维修(该实施例中是疏通开沟器)，另一方面还能在播种作业后及时的对漏播位置进行补种，避免播种作业过程中的频繁停车，若发生报警后倒车对漏播点用播种机补种的话，会造成未漏播区域的二次播种，既浪费种子又对耕地进行多余作业造成对土壤的过分扰动。为了方便起见，主控制系统会轨迹图上每一点在y轴上的坐标单位换算成m。本专利申请是通过具体实施例进行说明的，在不脱离本专利申请范围的情况下，还可以对本专利申请 进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本专利申请做各种修改和变形，这些修改和变形均不脱离本专利申请的范围。因此，本专利申请不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本专利申请权利要求范围内的全部实施方式。


本发明涉及一种播种机工作状态实时监控系统和方法，所述实时监控系统包括电源、以微处理器为核心的主控制系统、报警系统、差分全球定位系统、安装在播种单体上漏播实时监测系统、安装在播种单体上的直流调速电机和测速器。主控制系统安装在拖拉机的驾驶室内，通过屏蔽导线分别与漏播实时监测系统的三个监测传感器、直流调速电机、差分全球定位系统、测速器和报警系统电连接。本发明的系统和方法可以实时监测播种机当前的工作状态，精确判断播种机的故障类型和漏播位置，并对播种进行智能化的控制和调整。