基于联合收割机的谷物分离损失监测系统

《基于联合收割机的谷物分离损失监测系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于联合收割机的谷物分离损失监测系统摘要：用带有切向输送的轴流脱粒试验台获得室内试验的实验结果，建成了分离谷物在轴向和径向的累积分配功能脱粒转子。基于凹形下的在谷物分离损失和谷物分离流量之间关系的分析下，本文提出了一种间接监测谷物分离损失的方法。设计谷物流量传感器采用压电聚偏二氟乙烯（PVDF）膜作为敏感材料。然而传感器分离谷物和杂质受压电聚偏二氟乙烯（PVDF）膜的影响，产生不同的电荷。信号经电荷放大器，频率鉴别和波形整形的处理之后，谷物的数量可以通过一个微控制器（MCU）和联合收割机的谷物分离损失实时测量系统来算得。田间试验结果表明，用监测系

2、统记录的谷物分离损失的方法相对手动检测的方法，误差均小于12%。关键词：联合收割机；谷物分离损失；压电PVDF膜；谷物流量传感器；实时监测1.引言水稻是中国最重要的粮食作物之一，种植面积约3000万公顷，年产量超过20000万吨。近年来，水稻主要用联合收割机收获，其执行以下操作：干切削，种子从特制盖子中分离并且谷物从杂质中分离，脱粒和分离过程，以及谷物清理和收集入仓。随着杂交稻的种植面积的增加，水稻产量不断增加。今天一些杂交稻的产量已超过12吨/公顷。在这种情况下，谷物分离损失已成为一个主要问题。联合收割机的结构和操作参数需作相应调整。随着近年来

3、在传感器，电子和计算机处理能力的发展，联合收割机的自动化技术已成为可能的一部分，并且目前迫切需要建立一个可实时监控分离损失的系统（Maertensetal.,2004;Coenetal.,2008;Weietal.,2009）。分离损失率一般不超过3%（Aniletal.,1998;Ebrahimietal.,2009）。脱粒后的干净谷物流和混有杂质谷物流几乎不能以一个直接而精确的方式来测量。传统的测量方法是手动的从杂质中收集和清理出干净的谷物。这是一个费时的工作，但结果都比较准确，所以它通常用在联合收割机的性能测试。一些较大的传统联合收割机，例

4、如新荷兰TX64，安装了监控系统的一个标准配置（Maertensetal.,2004;Omidetal.,2010）。沃克损失通常是测量使用的压电冲击传感器，其安装在逐稿箱末端。筛损失传感器安装在筛节的末端。通过量化谷物每秒出现的影响，研究出应对谷物损失的措施。只找到了一个损耗标准，但没有得到绝对的谷物损耗测量。目前，研究人员正在试图在分离滚筒下安装冲击型的传感器，找出了一种计算固定时间间隔内的当地谷物分离数目的方法。自从它提供了一个快速估计作物的瞬时产量，它使谷物损失控制系统的实现成为可能，但这些方法仍处于研究阶段。Liu和Leonard(19

5、93)提出了一个用于轴流式谷物联合收割机的实时监测谷物损失系统。九声学谷物冲击传感器安装在分离篦的收割机下面。利用传感器测得的数据产生曲线图来描述分离篦周围的谷物分离，这些都是被用作逆向计算沿分离篦的指数分离曲线。通过从篦的末端到无穷远来整合这条曲线，使得实际的谷物损失可以被预测出来。但是由于受到机器噪音的影响，很难区分谷物和秸秆，声学传感器需要很高的分辨率并且信号调理电路也很复杂。对于许多中小型联合收割机是不需要装配逐稿器的，它对监测谷物分离损失仍然是一个艰巨的任务。本文基于分离谷物在轴向和径向的分配功能脱粒转子的分析，我们提出了一个间接的谷物

6、分离损失监测方法，它可以实时监测分离损失，也作为发达的传感器。2.谷物分离损失监测方法谷物分离损失监测系统本文主要包括以下步骤：●使用一个在文献（MiuandKutzbachb,2008a）中找到的数学模型来绘制轴向分离谷物脱粒转子的分布函数，在实验室试验台上●在分离凹面下选择一个适当的监测区●在监测区形成一个分离谷物的径向分布函数●开发谷物流量传感器可以有效区分干净谷物和杂质●安装传感器在联合收割机上，根据监测数学模型，并测量谷物流量来实时计算谷物分离损失。3.监测数学模型的发展3.1试验台和方法要运用数学模型，在实验室进行实验来测试带有切向喂

7、入式的轴流脱粒（图1）。该转子直径为380毫米，其轴向长度为1.6米，而进料区长度为0.5米。该脱粒穗高度为90毫米，凹面转角为220°，凹间隙为20毫米（图2）。图1.轴向脱粒试验台简图图2.轴流脱粒装置的代表简图为了收集分离材料，49箱（7×7矩阵）补充在脱粒和分离区。新的材料（杂交稻）均匀分布在一个长的输送机（25米长，1.2米宽），喂入脱粒装置用喂入量由链式输送机以恒速（1米/秒）在20秒时间进入满载脱粒装置内。转子的转速是900转/分。实验中选择三种杂交稻，其性质列于表1。表1杂交稻的性质杂交稻#1杂交稻#2杂交稻#3谷物含水量(%)杂

8、质含水量(%)平均茎长(m)谷物/杂质比千粒重(g)每公顷产量(t)28.748.21.061/1.4535.411.523.655.3