双扇升力式秸秆量测定仪及秸秆量测定方法

    专利2025-12-29  7


    本发明属于测量,具体为一种双扇升力式秸秆量测定仪及秸秆量测定方法。


    背景技术:

    1、秸秆管理在进行农业保护性耕作技术时至关重要。主要由于秸秆是一种重要的农产品残余物,可以用于覆盖耕地、改善土壤质量以及为农田提供有机物质;因此,确保有效地管理和测量秸秆量对于现代农业至关重要,而且秸秆量是衡量保护性耕作技术的重要指标。

    2、目前国内在实施保护性耕作技术的地块进行秸秆量测定时,采用的方法基本都为传统人工按对角线法拉绳法进行测量,人工捡拾称量再求平均值,人工成本高效率低,且没有去除杂质即无法保证检精度,所以实现秸秆量的自动化检测成为亟需解决的问题,对保护性耕作的实施和改进具有十分重要的意义。

    3、本申请的双扇升力式秸秆量测定仪及秸秆量测定方法,能适应于不同地区不同秸秆厚度,双扇升力装置采用上下两个反向对称安装的升力粉碎扇差速异向旋转,具有产生上升气流、抵消上下升力粉碎装置的弯矩和力矩,还具有粉碎秸秆的功能;上升气流可将堆积在滤尘罩处秸秆中的土壤灰尘等杂质进行吹离,该仪器检测精度高,能实时显示出待测区域秸秆量。


    技术实现思路

    1、针对背景技术中存在的问题,本发明提供了一种双扇升力式秸秆量测定仪及秸秆量测定方法,其技术方案为:包括:滤尘罩壳、应变传感器、机架、上方和下方的升力粉碎装置;其中机架包括:上外筒、中外筒、下外筒、外筒连接杆和固定锯齿,上外筒、上方的升力粉碎装置、中外筒、下方的升力粉碎装置和下外筒从上到下同轴心依次设置,外筒连接杆为“e”形杆状结构,外筒连接杆的上中下三个支腿分别与上外筒、中外筒、下外筒固接,

    2、上方的升力粉碎装置中的无轴转套分别通过上轴承和下轴承与上外筒和中外筒相连,下方的升力粉碎装置中的无轴转套分别通过上轴承和下轴承与中外筒和下外筒相连,下外筒的底端均与设置有固定锯齿;

    3、下方和上方升力粉碎装置中的升力粉碎叶片反向对称装配,且上下两个升力粉碎叶片异向差速旋转;

    4、所述升力粉碎装置包括:无轴转套、内齿圈部、下轴承、升力粉碎叶片、叶片固定端子、上轴承、直流电机和主动齿轮,其中升力粉碎叶片的内端和外端分别与叶片固定端子和无轴转套固定,3~10个升力粉碎叶片周向均匀设置;内部齿圈固定在无轴转套内,固定在机架上的直流电机的动力输出轴与主动齿轮固定,直流电机通过主动齿轮与内部齿圈相连以传递扭矩;

    5、应变传感器的两端分别与滤尘罩壳和上外筒固接,滤尘罩壳为圆柱罩壳体结构,滤尘罩壳上顶面均匀开有滤尘孔。

    6、所述固定锯齿下方锯齿部的长度为4cm-5cm。

    7、所述滤尘孔为圆形通孔,滤尘孔的直径为4mm~8mm,以确保吹离粉尘的同时秸秆不被吹离。

    8、2~8个所述应变传感器沿周向均匀设置。

    9、所述上方的升力粉碎装置的升力粉碎叶片的转速为所述下方的升力粉碎装置的升力粉碎叶片转速的1.2倍,以确保秸秆不在两组升力粉碎叶片间堆积堵塞。

    10、所述升力粉碎叶片平面与叶片固定端子中心轴线所夹锐角为8°~20°。

    11、所述应变传感器与测定控制器相连,测定控制器固接在外筒的壁面外。

    12、还提供了一种基于所述的双扇升力式秸秆量测定仪的秸秆量测定方法,其技术方案包括:

    13、步骤1、到达待测区域后,将测定仪的固定锯齿505竖直插入待测区域土壤中,插入后保持测定仪底部与地面水平,且下外筒503与地面保留缝隙;

    14、步骤2、按下测定控制器的“置零”键进行清零标定,此时秸秆质量为0;

    15、步骤3、清零完成后按下启动按钮,上下两个升力粉碎叶片异向差速高速旋转产生气流以吸入地面秸秆并将其粉碎,并逐渐达到最大转速后保持稳定;

    16、步骤4、秸秆及杂质旋转上升至滤尘罩壳处经过滤尘孔后将灰尘等杂质过滤掉,待测定控制器示数稳定后,沿周向均匀分布的多个应变传感器受到秸秆的压力作用产生形变,从而导致弹性元件电阻的变化产生输出压力,测量压力大小,测定控制器测定全部应变传感器的受力之和,经程序转化后显示为该片待测区域的秸秆质量mi,此数据将存储在测定控制器的后台中;

    17、步骤5、清理装置内的秸秆并将其重新落至被测区域内,避免改变该片区域秸秆覆盖量;

    18、步骤6、将装置移动至下一个待测区域,重复上述步骤1~5,直至完成全部待测区域的检测,测定控制器存储了i个待测区域检测完成后的总质量σmi;

    19、步骤7、大田区域总面积为s,将测得的总质量σmi除以s*i,即为该片大田区域每平方米的秸秆覆盖量m;m=σmi/is,则大田区域总秸秆覆盖量m=ms=sσmi/is,其中s为每块待测区域的面积。

    20、所述在步骤1之前先进行区域划分:根据无人机扫描出的实际大田区域形状和面积s,在手机app上处理后标记出i个待测区域的位置,使用区域划分算法规划出路线后按顺序进行覆盖量测定。

    21、所述区域划分算法包括bresenham算法、geohash算法。

    22、本发明的有益效果在于:

    23、1.能适应于不同地区不同秸秆厚度,双扇升力装置采用上下两个反向对称安装的升力粉碎扇差速异向旋转,具有产生上升气流、抵消上下升力粉碎装置的弯矩和力矩,还具有粉碎秸秆的功能。

    24、2.上升气流可将堆积在滤尘罩处秸秆中的土壤灰尘等杂质进行吹离。

    25、3.该仪器检测精度高,能实时显示出待测区域秸秆量。



    技术特征:

    1.一种双扇升力式秸秆量测定仪,其特征在于,包括:滤尘罩壳(2)、应变传感器(3)、机架(5)、上方和下方的升力粉碎装置;其中机架(5)包括:上外筒(501)、中外筒(502)、下外筒(503)、外筒连接杆(504)和固定锯齿(505),上外筒(501)、上方的升力粉碎装置、中外筒(502)、下方的升力粉碎装置和下外筒(503)从上到下同轴心依次设置,外筒连接杆(504)为“e”形杆状结构,外筒连接杆(504)的上中下三个支腿分别与上外筒(501)、中外筒(502)、下外筒(503)固接,

    2.根据权利要求1所述的一种双扇升力式秸秆量测定仪,其特征在于,所述固定锯齿(505)下方锯齿部的长度为4cm-5cm。

    3.根据权利要求1所述的一种双扇升力式秸秆量测定仪,其特征在于,所述滤尘孔(201)为圆形通孔,滤尘孔(201)的直径为4mm~8mm,以确保吹离粉尘的同时秸秆不被吹离。

    4.根据权利要求1所述的一种双扇升力式秸秆量测定仪,其特征在于,2~8个所述应变传感器(3)沿周向均匀设置。

    5.根据权利要求1所述的一种双扇升力式秸秆量测定仪,其特征在于,所述上方的升力粉碎装置的升力粉碎叶片(104)的转速为所述下方的升力粉碎装置的升力粉碎叶片(104)转速的1.2倍,以确保秸秆不在两组升力粉碎叶片(104)间堆积堵塞。

    6.根据权利要求1或5所述的一种双扇升力式秸秆量测定仪,其特征在于,所述升力粉碎叶片(104)平面与叶片固定端子(105)中心轴线所夹锐角为8°~20°。

    7.根据权利要求1所述的一种双扇升力式秸秆量测定仪,其特征在于,所述应变传感器(3)与测定控制器(4)相连,测定控制器(4)固接在外筒(501)的壁面外。

    8.一种基于权利要求1所述的双扇升力式秸秆量测定仪的秸秆量测定方法,其特征在于,包括:

    9.根据权利要求8所述的一种双扇升力式秸秆量测定方法,其特征在于,所述在步骤1之前先进行区域划分:根据无人机扫描出的实际大田区域形状和面积s,在手机app上处理后标记出i个待测区域的位置,使用区域划分算法规划出路线后按顺序进行覆盖量测定。

    10.根据权利要求9所述的一种双扇升力式秸秆量测定方法,其特征在于,所述区域划分算法包括bresenham算法、geohash算法。


    技术总结
    本发明公开了一种双扇升力式秸秆量测定仪及秸秆量测定方法;其中机架中的上外筒、上方的升力粉碎装置、中外筒、下方的升力粉碎装置和下外筒从上到下同轴心依次设置,外筒连接杆为E形杆状结构,外筒连接杆的上中下三个支腿分别与上外筒、中外筒、下外筒固接,下方和上方升力粉碎装置中的升力粉碎叶片反向对称装配,且上下两个升力粉碎叶片异向差速旋转;升力粉碎叶片的内端和外端分别与叶片固定端子和无轴转套固定;固定在机架上的直流电机通过主动齿轮与内部齿圈相连以传递扭矩;滤尘罩壳上均匀开有滤尘孔,应变传感器的两端分别与滤尘罩壳和上外筒固接。本发明具有产生上升气流、抵消上下升力粉碎装置的弯矩和力矩,还具有粉碎秸秆的功能。

    技术研发人员:王超,李蓉蓉,李智勇,李洪文,何进,王庆杰,卢彩云
    受保护的技术使用者:中国农业大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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