基于觸摸屏的玉米聯(lián)合收獲機智能監(jiān)測系統(tǒng)的研究

由盛昌 張希升 吳明清

摘 要：基于國內(nèi)外研究現(xiàn)狀出發(fā)明確智能監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成情況，為玉米聯(lián)合收獲機建立了一個系統(tǒng)化、智能化的監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測工作部件的具體情況，便于實現(xiàn)有效控制，旨在提升智能監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，促進基于觸摸屏的玉米聯(lián)合收獲機使用價值的發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：觸摸屏;玉米聯(lián)合收獲機;智能監(jiān)測系統(tǒng)

在種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的大環(huán)境下，玉米種植在全國范圍內(nèi)所占比例明顯增大，對于玉米收獲機械的應(yīng)用需求也明顯增大。就我國農(nóng)業(yè)機械化水平來看，智能化水平有待進一步提升，與發(fā)達國家仍然存在一定差距。在此種情況下，深入研究基于觸摸屏的玉米聯(lián)合收獲機智能監(jiān)測系統(tǒng)，具有一定現(xiàn)實意義。

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國AFS系統(tǒng)以信息技術(shù)為支持，協(xié)調(diào)配合各項系統(tǒng)，其中相關(guān)工作參數(shù)包括作物瞬時流量、收獲機行進速度等，能夠?qū)ζ溥M行準(zhǔn)確獲取，智能系統(tǒng)運行的可靠性良好。Green Star 3系統(tǒng)在操作控制方面具有良好的智能性，通過觸摸控制，協(xié)調(diào)運作操控臺、數(shù)字顯示器等，來保證操作控制的有效性，便于在發(fā)現(xiàn)問題的第一時間進行診斷，以確保問題解決的實效性。

我國新型玉米聯(lián)合收獲機的智能化水平也明顯提升，功能也更為豐富，作業(yè)控制趨于智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷、產(chǎn)量監(jiān)測等，從而促進聯(lián)合收獲機實際使用功能的有效發(fā)揮。聯(lián)合收獲機相關(guān)技術(shù)的研究逐步深入，比如關(guān)鍵部件技術(shù)以及工況監(jiān)測技術(shù)等，能夠促進智能控制技術(shù)的合理化應(yīng)用，以自動駕駛、在線測產(chǎn)等為代表，這對于我國聯(lián)合收獲機技術(shù)水平的提升是非常重要的。

二、系統(tǒng)總體構(gòu)成

1.主要工作部件監(jiān)測

智能監(jiān)測系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括作物流量與水分傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等，在整個系統(tǒng)運作過程中，必須要保證各部分協(xié)調(diào)配合，以確保整個智能監(jiān)測系統(tǒng)處于安全可靠運行狀態(tài)。

車載智能監(jiān)測終端、產(chǎn)量傳感器以及GPS定位系統(tǒng)等共同構(gòu)成了智能監(jiān)測系統(tǒng)，在系統(tǒng)運行過程中，必須對各項信息進行準(zhǔn)確測定，包括部件工況以及測量點坐標(biāo)位置等，以準(zhǔn)確獲得聯(lián)合收獲機的工作狀態(tài)及玉米產(chǎn)量。在系統(tǒng)運行過程中，所應(yīng)用傳感器在玉米籽粒流量、含水率、行走速度等方面都有著具體體現(xiàn)。監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如圖1所示。

就多路傳感器來看，其以CAN總線網(wǎng)絡(luò)為支持，將信號傳輸至車載智能終端，以系統(tǒng)為支持，分析并處理多路傳感器信息，在對玉米質(zhì)量流以及含水率等進行實時獲取的基礎(chǔ)上，依據(jù)車載智能終端來對此類數(shù)據(jù)信息進行分析，進一步對聯(lián)合收獲機的運行軌跡圖和產(chǎn)量分布圖進行繪制。

2.產(chǎn)量監(jiān)測

作物流量傳感器是產(chǎn)量監(jiān)測過程中所應(yīng)用主要設(shè)備，對累計產(chǎn)量進行自動計算和換算，促進單位面積產(chǎn)量生成。在該智能監(jiān)測系統(tǒng)中，對玉米籽粒聯(lián)合收獲機的應(yīng)用，必須要進行科學(xué)選型，以AG Leader沖量式流量傳感器和含水率傳感器為支持，可確保高精度與良好準(zhǔn)確性，安裝難度小且便于校準(zhǔn)，收獲機正常運行不會受到傳感器使用的影響。測產(chǎn)主要通過PF產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)來實現(xiàn)，通過沖量式流量傳感器來獲取玉米籽粒產(chǎn)量，產(chǎn)量值空間位置坐標(biāo)通過GPS接收機來實現(xiàn)，玉米產(chǎn)量分布圖則需要繪制產(chǎn)量圖。

3.視頻監(jiān)測

將全密閉駕駛室配置于玉米聯(lián)合收獲機中，室外工作環(huán)境需進行停車判斷，包括糧倉狀態(tài)、周邊環(huán)境以及人員狀態(tài)等，因此可于智能監(jiān)測系統(tǒng)中增加視頻監(jiān)測畫面，以便于操作人員正好的掌握并控制收獲機周邊具體情況，以降低人為疏忽事故的發(fā)生幾率。

4.監(jiān)測軟件設(shè)計

在玉米聯(lián)合收獲機智能監(jiān)測系統(tǒng)中，基于CAN總線數(shù)據(jù)通信、工況數(shù)據(jù)實時處理等模塊來優(yōu)化監(jiān)測系統(tǒng)，以C語言為支持，對軟件進行編寫，通過模塊化設(shè)計來優(yōu)化軟件，保證機器代碼的生成質(zhì)量，改善其可讀性和移植性。在該智能監(jiān)測系統(tǒng)中，以C語言來對軟件進行編寫。

三、系統(tǒng)調(diào)試與試驗

于實驗室內(nèi)對智能監(jiān)測系統(tǒng)進行調(diào)試，實際操作過程中，對工況信號進行模擬，比如溫度信號、轉(zhuǎn)速信號等，基于智能監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)響應(yīng)，時效性較強，數(shù)值準(zhǔn)確度也比較高。在拋灑實驗中，能夠通過裝置來模擬，進而獲得實際拋灑沖擊力量。系統(tǒng)模擬調(diào)試完成后，在某實驗農(nóng)場來展開田間收割試驗，便于對基于觸摸屏的玉米聯(lián)合收獲機智能監(jiān)測系統(tǒng)的綜合性能展開測試。

系統(tǒng)試驗結(jié)果顯示，該聯(lián)合收獲機工況良好，智能監(jiān)測系統(tǒng)運行正常，檢測裝置具有良好的工作性，包括行走速度、升運器轉(zhuǎn)速等，能夠滿足田間作業(yè)需求，精度可靠。在對智能監(jiān)測終端進行操作的過程中，能夠全面把握征集作業(yè)實際情況，對于關(guān)鍵部件工作負荷及故障狀態(tài)進行一個整體把握，以便及時進行調(diào)整，降低系統(tǒng)故障發(fā)生幾率，顯著提升田間作業(yè)效率，并且一定程度上改善了低溫冷車狀態(tài)下系統(tǒng)運行問題，促進機械使用功能的有效發(fā)揮。

四、結(jié)語

通過以上分析可知，基于觸摸屏的玉米聯(lián)合收獲機的設(shè)計，通過智能監(jiān)測系統(tǒng)功能的發(fā)揮，能夠?qū)ぷ鳡顟B(tài)參數(shù)進行自動檢測，包括籽粒流量、行走速度、糧倉狀態(tài)等，更好的實現(xiàn)在線監(jiān)測，對于玉米聯(lián)合收獲機使用性能的優(yōu)化是非常重要的。

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