一种铺膜播种机及其鸭嘴式排种器漏播检查方法及装置技术领域
本发明涉及一种铺膜播种机及其在线监测技术，特别是一种铺膜播种机
及其鸭嘴式排种器漏播检查方法及装置。
背景技术
目前播种机的主要部件——排种器是全封闭的，看不到排种过程，因此仅
凭人的视听无法直接监视其作业质量，如果在播种作业时发生输种管堵塞与漏
播，会导致一行或数行不能够正常播种，造成“断条”漏播现象，尤其是大型
宽行精播机，其作业速度高、播幅宽，如发生上述现象则会造成大面积的漏播，
导致农业的大幅减产。因此采用电子智能监控系统对排种器下种情况进行监
控，并发出声光报警，通知驾驶员故障的位置并及时排除，可极大地提高精密
播种的质量。
现有技术针对精密播种机堵塞与漏播监测多集中于光电法、图像法和电容
法等。光电法是将光电传感器安装于导种管上，当小麦籽粒通过光电传感器的
种子通道时，遮断光束，使光电管发出脉冲信号，如果接受不到光电信号，就
认为是堵塞，如果光电信号变强，则认为是漏播。由于光电管极易受到田间尘
土的污染，因此会对测量的可靠性产生影响。图像法是由CCD(charge-coupled
device电荷耦合器件)摄像机对种子流进行拍摄并把信号传输给计算机，计算
机对样本进行处理，逐步完成图像处理、特征量提取、模式识别等过程，从而
对播种量进行监测。这种方法具有成本高、易受田间道路颠簸等影响，同时镜
头也容易被灰尘覆盖，影响测量精度。电容法是将电容极板包裹在排种管外端，
通过检测管道内电容介电常数变化来间接感应种子的流量，进而实现漏播堵塞
报警。但铺膜播种机鸭嘴式排种器是通过鸭嘴划破地膜，插入土中实现播种，
没有安装电容式传感器极板的空间。
如何有效地对铺膜播种机的鸭嘴式排种器漏播进行实时监测和报警，是铺
膜播种机监测中亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铺膜播种机及其鸭嘴式排种器漏
播检查方法及装置，以实现铺膜播种机漏播的实时监测和报警，从而为铺膜播
种机的优化播种提供有利支持。
为了实现上述目的，本发明提供了一种铺膜播种机的鸭嘴式排种器漏播检
查装置，安装在铺膜播种机上，用于对所述铺膜播种机的鸭嘴式排种器漏播进
行实时监测和报警，其中，所述鸭嘴式排种器漏播检查装置包括：
车速传感器，安装在所述铺膜播种机上，用于检测并采集所述铺膜播种机
的行走速度；
压力传感器，安装在所述鸭嘴式排种器上，用于检测所述鸭嘴式排种器内
的种子下落冲击信号；
数据采集模块，安装在所述鸭嘴式排种器上，并与所述压力传感器连接，
用于采集所述压力传感器检测到的种子下落冲击信号，并将所述种子下落冲击
信号转换为脉冲方波信号；
无线发射模块，安装在所述鸭嘴式排种器上，并与所述数据采集模块连接，
用于发送所述脉冲方波信号；
数据处理模块，安装在所述铺膜播种机上，并分别与所述无线发射模块和
所述车速传感器连接，用于接收所述行走速度和所述脉冲方波信号并计算种子
漏播量；
显示模块，安装在所述铺膜播种机上，并与所述数据处理模块连接，根据
所述数据处理模块的计算结果实时显示所述种子漏播量。
上述的鸭嘴式排种器漏播检查装置，其中，所述数据采集模块包括：
电荷电压转换单元，用于将所述种子下落冲击信号转换为脉冲电压信号；
电压比较单元，用于将所述脉冲电压信号转换为脉冲方波信号；
测频单元，用于测量相邻两个所述脉冲方波信号上升沿的时间间隔作为相
邻两个种子的实时下落时间间隔，并通过所述无线发射模块将所述实时下落时
间间隔发送到所述数据处理模块。
上述的鸭嘴式排种器漏播检查装置，其中，所述鸭嘴式排种器包括排种器
壳体、吸种盘和防堵口，所述防堵口设置在所述鸭嘴式排种器的排种通道侧边
并对应于所述吸种盘的吸种孔设置，用于防止种粒在工作过程中堵塞所述排种
通道，所述防堵口上设置有防堵口盖板，所述防堵口盖板固定在所述排种器壳
体上，所述压力传感器安装在所述防堵口盖板上相对于所述吸种孔的一侧。
上述的鸭嘴式排种器漏播检查装置，其中，所述压力传感器的两端设置有
方便与所述防堵口盖定位安装的配合台阶面。
上述的鸭嘴式排种器漏播检查装置，其中，所述压力传感器为PVDF压电
传感器。
上述的鸭嘴式排种器漏播检查装置，其中，所述PVDF压电传感器包括铝
合金基底和依次覆合在所述铝合金基底上的橡胶阻尼层、第一PET保护层、
PVDF压电传感层和第二PET保护层。
上述的鸭嘴式排种器漏播检查装置，其中，还包括：
报警模块，与所述数据处理模块或显示模块连接，用于根据所述种子漏播
量进行漏播报警。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种铺膜播种机，包括机架及
自前向后依次安装在所述机架上的覆膜部件、种箱、排种器部件和镇压部件，
其中，还包括鸭嘴式排种器漏播检查装置，所述鸭嘴式排种器漏播检查装置为
上述的鸭嘴式排种器漏播检查装置。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种铺膜播种机的鸭嘴式排种
器漏播检查方法，用于对所述铺膜播种机的鸭嘴式排种器漏播进行实时监测和
报警，其中，包括如下步骤：
S100、车速采集，使用车速传感器检测并采集所述铺膜播种机的行走速度；
S200、种子下落冲击信号采集，使用压力传感器检测所述鸭嘴式排种器内
的种子下落冲击信号；
S300、数据采集及发送，采集所述压力传感器检测到的种子下落冲击信号，
并将所述种子下落冲击信号转换为脉冲方波信号后，发送所述脉冲方波信号，
以得到实时种子下落时间间隔；
S400、数据处理，根据接收到的所述行走速度和所述脉冲方波信号计算种
子漏播量；
S500、显示，根据所述数据处理的计算结果实时显示所述种子漏播量。
上述的鸭嘴式排种器漏播检查方法，其中，所述数据处理步骤S400进一
步包括：
S401、根据所述铺膜播种机的行走速度，得到所述鸭嘴式排种器的排种盘
转动角速度：其中，V为机具行走速度，R为排种盘半径，k为比例
系数；
S402、根据所述排种盘的结构及运动速度，得到相邻两粒种子的理论下落
间隔时间：其中Δt为相邻两粒种子的理论下落间隔时间，n为排种
盘的型孔数，ω为排种盘运动的角速度；
S403、将步骤S401中的所述排种盘转动角速度代入步骤S402中的理论下
落间隔时间得到：
S404、比较所述实时下落时间间隔与所述理论下落间隔时间，满足漏播判
定条件时，则判断为漏播。
上述的鸭嘴式排种器漏播检查方法，其中，所述数据采集及发送步骤S300
进一步包括：
S301、将所述种子下落冲击信号转换为脉冲电压信号；
S302、将所述脉冲电压信号转换为脉冲方波信号；
S303、测量相邻两个所述脉冲方波信号上升沿的时间间隔作为相邻两个种
子的实时下落时间间隔；
S304、发送所述实时下落时间间隔。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种使用上述的鸭嘴式排种器
漏播检查方法的铺膜播种机。
本发明的技术效果在于：
本发明针对铺膜播种机的鸭嘴式排种器漏播测量，提出一种基于压电传感
器的漏播在线测量方法，其种子测量传感器是PVDF(聚偏二氟乙烯)压电传感
器，安装于鸭嘴式排种器籽粒排出空腔底面上，当籽粒下落至传感器表面时，
对传感器产生冲击力，通过信号接收和处理，获得种子下落的频率，结合播种
机行走速度，实现漏播的实时检测与报警。能够有效地检测种子漏播，为铺膜
播种机的优化播种提供了有利支持。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的
限定。
附图说明
图1为本发明一实施例的铺膜播种机的结构示意图；
图2为本发明一实施例的鸭嘴式排种器漏播检查装置结构框图；
图3为本发明一实施例的鸭嘴式排种器漏播检查装置安装示意图；
图4为本发明一实施例的鸭嘴式排种器的防堵口盖板结构示意图；
图5为本发明一实施例的压电传感器外形结构图；
图6为本发明一实施例的压电传感器与防堵口盖的装配图；
图7为本发明一实施例的压电传感器结构图；
图8为本发明一实施例的鸭嘴式排种器漏播检查方法流程图。
其中，附图标记
1机架
2覆膜部件
21覆膜支架
22置膜辊
23覆膜辊
3种箱
4排种器部件
41排种器支架
42鸭嘴式排种器
421排种器壳体
422吸种盘
423鸭嘴
424吸种孔
425防堵口盖板
4251定位凸台
4252配合台肩
4253安装孔
4254布线孔
426导种块
43排种管
5镇压部件
51镇压辊支架
52镇压辊
6鸭嘴式排种器漏播检查装置
61车速传感器
62压力传感器
621配合台阶面
622铝合金基底
623橡胶阻尼层
624第一PET保护层
625PVDF压电传感层
626第二PET保护层
63数据采集模块
64无线发射模块
65数据处理模块
66显示模块
7种子
S100-S500步骤
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
参见图1，图1为本发明一实施例的铺膜播种机的结构示意图。本发明的
铺膜播种机，包括机架1及自前向后依次安装在所述机架1上的覆膜部件2、
种箱3、排种器部件4和镇压部件5，还包括鸭嘴式排种器漏播检查装置6。
其中机架1布置有三点悬挂结构，用于连接拖拉机；覆膜部件2主要包括覆膜
支架21、置膜辊22和覆膜辊23，置膜辊22安装在机架1上的U型卡槽内，
可以方便的快速更换膜捆，覆膜辊23通过覆膜支架21安装在机架1上，覆膜
支架21带动覆膜辊23自由转动，可随地仿形覆膜；种箱3固定在机架1上，
种粒通过各排种管43进入鸭嘴式排种器42；排种器部件4的排种单体均独立
地与机架1连接，每一排种单体均由鸭嘴式排种器42和排种器支架41组成，
排种器支架41带动鸭嘴式排种器42自由转动，各排种单体均可独立地随地仿
形播种；镇压部件5主要包括镇压辊支架51和镇压辊52，镇压辊52通过镇
压辊支架51安装在机架1上，镇压辊支架51带动镇压辊52自由转动，可以
有效防止镇压过程中的薄膜损伤。拖拉机通过三点悬挂装置连接并拖动铺膜播
种机在田间行走，覆膜部件2首先完成铺膜作业；鸭嘴式排种器42穿透铺好
的地膜，在膜下播种；后续经镇压部件5镇压作业。因该铺膜播种机其他部分
的结构、功用、相互位置及连接关系等均为较成熟的现有技术，故在此不作赘
述，下面仅对本发明的鸭嘴式排种器漏播检查装置6予以详细说明。
参见图2，图2为本发明一实施例的鸭嘴式排种器漏播检查装置结构框图。
本发明的铺膜播种机的鸭嘴式排种器漏播检查装置6，安装在铺膜播种机上，
用于对所述铺膜播种机的鸭嘴式排种器漏播进行实时监测和报警，所述鸭嘴式
排种器漏播检查装置6包括：
车速传感器61，安装在所述铺膜播种机上，用于检测并采集所述铺膜播
种机的行走速度；压力传感器62，安装在所述鸭嘴式排种器42上，用于检测
所述鸭嘴式排种器内的种子7下落冲击信号；数据采集模块63，安装在所述
鸭嘴式排种器42上，并与所述压力传感器62连接，用于采集所述压力传感器
62检测到的种子下落冲击信号，并将所述种子7下落冲击信号转换为脉冲方
波信号；无线发射模块64，安装在所述鸭嘴式排种器42上，并与所述数据采
集模块63连接，用于发送所述脉冲方波信号；数据处理模块65，安装在所述
铺膜播种机上，并分别与所述无线发射模块64和所述车速传感器61连接，用
于接收所述行走速度和所述脉冲方波信号并计算种子漏播量；显示模块66，
安装在所述铺膜播种机上，并与所述数据处理模块65连接，根据所述数据处
理模块65的计算结果实时显示所述种子漏播量。
此外，本发明还可包括：
报警模块，与所述数据处理模块65或显示模块66连接，用于根据所述种
子漏播量进行漏播报警。
本实施例中，所述数据采集模块63包括：
电荷电压转换单元，用于将所述种子7下落冲击信号转换为脉冲电压信
号；电压比较单元，用于将所述脉冲电压信号转换为脉冲方波信号；测频单元，
用于测量相邻两个所述脉冲方波信号上升沿的时间间隔作为相邻两个种子7
的实时下落时间间隔，并通过所述无线发射模块64将所述实时下落时间间隔
发送到所述数据处理模块65。
工作时，种子7下落后冲击PVDF压电传感器表面，传感器发生形变，并
产生电荷感应信号；利用电荷电压转换单元的电荷转换放大电路，将种子7
冲击信号转换为脉冲电压信号，通过电压比较单元将脉冲电压信号转换为脉冲
方波信号，利用测频单元测量相邻两个脉冲方波信号上升沿的时间间隔，该时
间间隔可表征相邻两个种子7籽粒的下落时间差即种子实时下落时间间隔，数
据采集模块63将该实时下落时间间隔通过无线发射模块64发送到数据处理模
块65。
参见图3，图3为本发明一实施例的鸭嘴式排种器漏播检查装置6安装示
意图。所述鸭嘴式排种器包括排种器壳体421、吸种盘422、导种块426、鸭
嘴和防堵口，所述防堵口设置在所述鸭嘴式排种器的排种通道侧边并对应于所
述吸种盘422的吸种孔424设置，用于防止种粒在工作过程中堵塞所述排种通
道，所述防堵口上设置有防堵口盖板425(参见图4)，所述防堵口盖板425
固定在所述排种器壳体421上，靠定位凸台4251和配合台肩4252在排种器壳
体421上定位，使用螺钉在安装孔4253位置固定在排种器壳体421上，布线
孔4254用来引出压力传感器62的信号传送导线。所述压力传感器62安装在
所述防堵口盖板425上相对于所述吸种孔424的一侧。
参见图5及图6，图5为本发明一实施例的压电传感器外形结构图，图6
为本发明一实施例的压电传感器与防堵口盖的装配图。所述压力传感器62的
两端设置有方便与所述防堵口盖板425定位安装的配合台阶面621，可以方便
可靠地固定在防堵口盖板425和排种器壳体421之间。本实施例中，所述压力
传感器62优选为PVDF压电传感器。参见图7，图7为本发明一实施例的压电
传感器结构图。所述PVDF压电传感器包括铝合金基底622和依次覆合在所述
铝合金基底622上的橡胶阻尼层623、第一PET保护层624、PVDF压电传感层
625和第二PET保护层626。
田间作业时，在铺膜播种机行走过程中，鸭嘴式排钟器42的鸭嘴423穿
透铺好的地膜，在膜下播种。鸭嘴式排种器42的转动方向为图3中所标示，
吸种盘422在负压吸力作用下，各吸种孔424均吸附一粒种子7；当吸种盘422
转动到A位置时，在相关机构的作用下，从气力式吸种盘422上落下的种粒失
去吸种盘422的吸附作用脱离吸种盘422，并在导种块426的导向作用下落在
压力传感器62的弹片上，压力传感器62将冲击压力信号转换为电信号，并传
送信号至数据采集模块63，种粒最终落入鸭嘴423的内部空腔内；吸种孔424
从A位置转到B位置的过程中，再次吸附一粒种子7；运动至最下方的鸭嘴423
穿透地面覆盖的薄膜，在相关机构作用下，鸭嘴423的口部张开，处于鸭嘴
423的空腔内的种子7落下完成膜下播种。各个鸭嘴423的腔体内的压力传感
器62产生的电信号经信号电路汇集到数据采集模块63，之后电信号经无线发
射模块64送出，与之相匹配的数据处理模块65接收电信号并进行处理，在终
端显示模块66显示种子7漏播信息。
参见图8，图8为本发明一实施例的鸭嘴式排种器漏播检查方法流程图。
本发明的铺膜播种机的鸭嘴式排种器漏播检查方法，用于对所述铺膜播种机的
鸭嘴式排种器漏播进行实时监测和报警，包括如下步骤：
步骤S100、车速采集，使用车速传感器61检测并采集所述铺膜播种机的
行走速度；
步骤S200、种子下落冲击信号采集，使用压力传感器62检测所述鸭嘴式
排种器内的种子下落冲击信号；
步骤S300、数据采集及发送，采集所述压力传感器62检测到的种子下落
冲击信号，并将所述种子下落冲击信号转换为脉冲方波信号后，发送所述脉冲
方波信号，以得到实时种子下落时间间隔；
所述数据采集及发送步骤S300进一步包括：
步骤S301、将所述种子下落冲击信号转换为脉冲电压信号；
步骤S302、将所述脉冲电压信号转换为脉冲方波信号；
步骤S303、测量相邻两个所述脉冲方波信号上升沿的时间间隔作为相邻
两个种子的实时下落时间间隔；
步骤S304、发送所述实时下落时间间隔。
步骤S400、数据处理，根据接收到的所述行走速度和所述脉冲方波信号
计算种子漏播量；
所述数据处理步骤S400进一步包括：
步骤S401、根据所述铺膜播种机的行走速度，得到所述鸭嘴式排种器的
排种盘转动角速度：其中，V为机具行走速度，R为排种盘半径，k
为比例系数；
步骤S402、根据所述排种盘的结构及运动速度，得到相邻两粒种子7的
理论下落间隔时间：其中Δt为相邻两粒种子7的理论下落间隔时间，
n为排种盘的型孔数，ω为排种盘运动的角速度；
步骤S403、将步骤S401中的所述排种盘转动角速度代入步骤S402中的
理论下落间隔时间得到：
步骤S404、比较所述实时下落时间间隔与所述理论下落间隔时间，满足
漏播判定条件时，则判断为漏播。本实施例中，种子7下落后冲击PVDF压电
传感器表面产生电荷感应信号；利用电荷电压转换单元的电荷转换放大电路，
将种子冲击信号转换为脉冲电压信号，通过电压比较单元将该脉冲电压信号转
换为脉冲方波信号，利用测频单元测量相邻两个脉冲方波信号上升沿的时间间
隔，该时间间隔可表征相邻两个种子籽粒的下落时间差即种子实时下落时间间
隔，数据采集模块63将该实时下落时间间隔通过无线发射模块64发送到数据
处理模块65，以供与数据处理模块65计算出的理论下落时间间隔比较，当相
邻籽粒实时下落时间间隔与理论下落时间间隔满足如下漏播判定条件，即视为
漏播：t测量>1.5*Δt，数据处理模块65根据该漏播判定条件，对漏播量进行统
计，并在终端显示模块66予以显示，还可根据统计情况决定是否予以报警。
步骤S500、显示，根据所述数据处理的计算结果实时显示所述种子漏播
量。
当然，本发明还可以根据需要设置报警步骤，用于根据所述种子漏播量进
行漏播报警。
本发明还提供一种采用上述鸭嘴式排种器漏播检查方法的铺膜播种机。该
铺膜播种机可将例如PVDF压电传感器安装于鸭嘴式排种器排种出口空腔底面
上；PVDF压电传感器能将种子冲击力转变为电压脉冲信号，通过信号采集电
路提取并处理籽粒冲击产生的电压信号；同时，通过车速传感器61获取铺膜
播种机的行走速度；数据处理和显示终端通过串行接口接收车速和种子下落频
率，计算种子漏播情况，并实时显示和报警。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情
况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但
这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。