1,國內外相關研究現狀目前,
國外發達國家相繼研究出不同型式的聯合收獲機監測系統,大部分收獲機已采用智能調節(脫粒滾筒恒速控制系統、機具作業速度自動控制系統)、操控系統(自動駕駛系統、操作輔助系統)與產量監測系統。這些系統均為電子式監測系統,主要由中央處理器、部件工況傳感器、信號轉換線路、報警控制和信號顯示輸出等裝置構成,通過工況傳感器對各項作業參數和工作部件運行情況進行檢測,檢測信號轉換后輸入中央處理器,經分析判別后由顯示裝置進行實時顯 示,當 機 具 作 業 發 生 異 常 時,通過聲光進行報警提示。國內常見的有:美國凱斯公司的AFS(AdvancedFarming System)系統,其包含多種傳感器、差 分 全 球定 位 系 統DGPS、田間信息實時數據采集系統,能統計生成產量分布圖,準確可靠地獲取作物瞬時流量、含 水 率、收 獲 機 行 進 速 度、割臺高度及脫粒后的作物傳送速度 等工作參數;約翰迪爾公司的GreenStar 3(綠星 第 三 代)Command Center系統配備觸摸控制系統,控制中心操控臺、觸控扶手和數 字 顯 示 器(如 圖1所示),使得操控更加智能,操作員可及時診斷發現問題,從而快速地解決問題。目前,我國新型玉米聯合收獲機正向大型高效、多功能與智能化發展,故障診斷、產量監測、定位導航等作業智能控制技術在聯合收獲機上已有應用。通過對聯合收獲機關鍵部件技術及工況監測等技術的研究,可以實現自動駕駛、作業性能調控、故障自動檢測與 預 警、在線測產等智能控制技術,有力地促進了我國聯合收獲機產品技術提升。中國農業大學開發了基于雙板差分沖量式谷物流量傳感器的聯合收獲機智能測產系統。八一農墾大學針對國內聯合收獲機轉動軸低速報警監視裝置存在的問題,設計了一種新型軸低速報警監視裝置。浙江大學通過對聯合收割機轉軸軸承溫度的實時監測,實現了對聯合收割機主要工作部件進行監測,能夠對收割機發動機、關鍵旋轉部件及電氣系統工作狀態進行指示。此外,上海交通大學、山東農業大學、華南農業大學及中國農業機械化科學研究院等高校院所都有相關的研究。2系統總體構成玉米聯合收獲機智能監測系統主要由車載智能。
2.1主要工作部件監測要獲得聯合收獲機工作狀態及玉米產量,必須測定工作部件工況、作 業 環 境、玉米產量和測量點的坐標位置等信息。系統選用的玉米籽粒流量傳感器、含水率傳感器、割臺高度傳感器、行走速度傳感器、升運器與脫粒攪龍轉速傳感器、作業環境信息(糧倉、發動機 等 視 頻)、GPS接收機與車載監測終端之間的數據傳送流向見圖3。多路傳感器信號通過CAN總線網絡傳輸至車載智能終端,智能監測系統通過對多路傳感器信息進行分析與處理后,實時顯示各工作部件工況參數和故障信息。此外車載智能終端還能夠根據實時獲取的玉米質量流、含水率及GPS定位 等 信 息,實現聯合收獲機運行軌跡圖及產量分步圖的繪制。
2.2產量監測作物流量傳感器是產量監測中最主要的傳感器,它可以自動計量累計產量,通過換算生成對應時間間隔內作業面積的單位面積產量。由于本監測系統應用在4YZ-8型玉米籽粒聯合收獲機上,通 過 選 型 最 終采用AGLeader公司的沖量式流量傳感器、含水率傳感器(CAN總線傳輸),如圖4所示。該傳感器具有容易 校 準、準 確 性 好、精 度 高、安裝方便等特點,且 使 用傳感器時不影響聯合收獲機正常工作。實 際 測 產 時,利 用AGLeader公司 的PF(Precision Farming)產量 監 測 系 統,沖量式流量傳感器獲取玉米籽粒產量信息,GPS接收機測得對應產量值的空間位置坐標,利用產量圖生成軟件SMS3.0繪制相應玉米產量分布圖。
2.3視頻監測新型玉米聯合收獲機配置了全密閉的駕駛室,操作員需要停車判斷駕駛室外的工作環境(如收獲機周邊 環 境、人 員 狀 態、發 動 機 區 域 狀 態、糧 倉 狀 態、秸 稈粉碎拋灑狀態等)。