1,国内外相关研究现状目前,
国外发达国家相继研究出不同型式的联合收获机监测系统,大部分收获机已采用智能调节(脱粒滚筒恒速控制系统、机具作业速度自动控制系统)、操控系统(自动驾驶系统、操作辅助系统)与产量监测系统。这些系统均为电子式监测系统,主要由中央处理器、部件工况传感器、信号转换线路、报警控制和信号显示输出等装置构成,通过工况传感器对各项作业参数和工作部件运行情况进行检测,检测信号转换后输入中央处理器,经分析判别后由显示装置进行实时显 示,当 机 具 作 业 发 生 异 常 时,通过声光进行报警提示。国内常见的有:美国凯斯公司的AFS(AdvancedFarming System)系统,其包含多种传感器、差 分 全 球定 位 系 统DGPS、田间信息实时数据采集系统,能统计生成产量分布图,准确可靠地获取作物瞬时流量、含 水 率、收 获 机 行 进 速 度、割台高度及脱粒后的作物传送速度 等工作参数;约翰迪尔公司的GreenStar 3(绿星 第 三 代)Command Center系统配备触摸控制系统,控制中心操控台、触控扶手和数 字 显 示 器(如 图1所示),使得操控更加智能,操作员可及时诊断发现问题,从而快速地解决问题。目前,我国新型玉米联合收获机正向大型高效、多功能与智能化发展,故障诊断、产量监测、定位导航等作业智能控制技术在联合收获机上已有应用。通过对联合收获机关键部件技术及工况监测等技术的研究,可以实现自动驾驶、作业性能调控、故障自动检测与 预 警、在线测产等智能控制技术,有力地促进了我国联合收获机产品技术提升。中国农业大学开发了基于双板差分冲量式谷物流量传感器的联合收获机智能测产系统。八一农垦大学针对国内联合收获机转动轴低速报警监视装置存在的问题,设计了一种新型轴低速报警监视装置。浙江大学通过对联合收割机转轴轴承温度的实时监测,实现了对联合收割机主要工作部件进行监测,能够对收割机发动机、关键旋转部件及电气系统工作状态进行指示。此外,上海交通大学、山东农业大学、华南农业大学及中国农业机械化科学研究院等高校院所都有相关的研究。2系统总体构成玉米联合收获机智能监测系统主要由车载智能。
2.1主要工作部件监测要获得联合收获机工作状态及玉米产量,必须测定工作部件工况、作 业 环 境、玉米产量和测量点的坐标位置等信息。系统选用的玉米籽粒流量传感器、含水率传感器、割台高度传感器、行走速度传感器、升运器与脱粒搅龙转速传感器、作业环境信息(粮仓、发动机 等 视 频)、GPS接收机与车载监测终端之间的数据传送流向见图3。多路传感器信号通过CAN总线网络传输至车载智能终端,智能监测系统通过对多路传感器信息进行分析与处理后,实时显示各工作部件工况参数和故障信息。此外车载智能终端还能够根据实时获取的玉米质量流、含水率及GPS定位 等 信 息,实现联合收获机运行轨迹图及产量分步图的绘制。
2.2产量监测作物流量传感器是产量监测中最主要的传感器,它可以自动计量累计产量,通过换算生成对应时间间隔内作业面积的单位面积产量。由于本监测系统应用在4YZ-8型玉米籽粒联合收获机上,通 过 选 型 最 终采用AGLeader公司的冲量式流量传感器、含水率传感器(CAN总线传输),如图4所示。该传感器具有容易 校 准、准 确 性 好、精 度 高、安装方便等特点,且 使 用传感器时不影响联合收获机正常工作。实 际 测 产 时,利 用AGLeader公司 的PF(Precision Farming)产量 监 测 系 统,冲量式流量传感器获取玉米籽粒产量信息,GPS接收机测得对应产量值的空间位置坐标,利用产量图生成软件SMS3.0绘制相应玉米产量分布图。
2.3视频监测新型玉米联合收获机配置了全密闭的驾驶室,操作员需要停车判断驾驶室外的工作环境(如收获机周边 环 境、人 员 状 态、发 动 机 区 域 状 态、粮 仓 状 态、秸 秆粉碎抛洒状态等)。