Монитор урожайности зерна

комбайна Монитор урожайности зерна — это устройство в сочетании с другими датчиками для расчета и регистрации урожайности сельскохозяйственных культур или урожая зерна при работе современного зерноуборочного комбайна . Мониторы урожайности являются частью продуктов точного земледелия, доступных сегодня производителям, которые предоставляют производителям инструменты для снижения затрат, увеличения урожайности и повышения эффективности. Современный монитор урожайности зерна предназначен для измерения массового расхода убранного зерна, содержания влаги и скорости для определения общего количества собранного зерна. Сегодня в большинстве случаев это сочетается с системой глобального позиционирования для регистрации урожайности и другой пространственно-переменной информации по полю. Это позволяет создать карту урожайности зерна, которая предоставляет информацию о пространственной изменчивости и помогает производителям принимать управленческие решения.

Измерение потока зерна

Ударный массовый расходомер, расположенный в верхней части элеватора чистого зерна.

Ударный датчик массового расхода Ag Leader и элеватор чистого зерна. ^{[ 1 ]}

Измерение массового расхода на основе удара

зерна Массовый расход чаще всего измеряется с помощью тензодатчика с ударной пластиной, прикрепленной к тензодатчику, расположенному в верхней части элеватора чистого зерна. Когда лопасти элеватора чистого зерна вращаются вокруг верхней части элеватора чистого зерна, зерно выталкивается из элеватора под действием центробежной силы и вступает в контакт с ударной пластиной, прикрепленной к тензодатчику. ^{[ 2 ]} Сила, приложенная к зерну, преобразуется в электрический сигнал тензодатчиком, который используется для оценки массового расхода зерна. Калибровка датчика позволяет выявить зависимость амплитуды электрического сигнала от массового расхода зерна и калибруется для конкретного комбайна с указанием массы зерна на влажной основе. Эта технология была разработана и впервые коммерциализирована компанией Ag Leader Technology. ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]} Скорость элеватора чистого зерна также измеряется и используется при калибровке от электрического сигнала до массового расхода, поскольку элеватор напрямую влияет на величину силы, приложенной к ударной пластине и тензодатчику. На сегодняшний день это наиболее распространенный метод измерения потока зерна в комбайнах, который существует в разных вариациях.

Ударный датчик массового расхода, работающий на кукурузе

Точность и калибровка

Датчик массового расхода зерна должен быть откалиброван, чтобы обеспечить точную оценку потока зерна на основе электрического сигнала, создаваемого тензодатчиком. В разных моделях датчика массового расхода зерна используются разные методы калибровки, некоторые из которых настолько просты, как линейная калибровка по одной точке. Улучшения в этой области привели к использованию многоточечной калибровки для обеспечения более точной характеристики реакции тензодатчика. ^{[ 4 ]}

Процесс калибровки предполагает сбор однородного урожая с постоянной скоростью для обеспечения постоянного массового расхода зерна к датчику массового расхода. Калибровка запускается через установленный на комбайне монитор урожайности, и оператор приступает к уборке зерна. После сбора рекомендованного количества зерна, собранного в соответствии с рекомендациями производителя, зерно выгружается в зернохранилище, оснащенное точными весами для измерения фактического веса собранного зерна. Затем этот вес зерна вводится обратно в монитор урожайности и используется для настройки калибровки, которая связывает электрический сигнал тензодатчика с массовым расходом зерна.

На точность калибровки влияют несколько факторов, выходящих за рамки самой калибровки. Накопление материала на ударной пластине может привести к ослаблению реакции тензодатчика на столкновение с зерном, что снижает реакцию тензодатчика. Износ ударной пластины также может привести к снижению точности калибровки. ^{[ 4 ]} Натяжение цепи элеватора чистого зерна влияет на скорость, с которой зерно выбрасывается из элеватора, что изменяет силу, приложенную к ударной пластине. Производители часто советуют правильно натянуть элеватор чистого зерна перед калибровкой монитора урожайности зерна. ^{[ 5 ]} Чрезмерный износ лопастей элеватора чистого зерна с течением времени также повлияет на калибровку массового расхода. В некоторых комбайнах используются твердые пластиковые лопасти поверх резиновых лопастей для лучшей стабильности с течением времени, поскольку изношенные лопасти изменяют траекторию зерна, когда оно покидает элеватор, меняя место контакта зерна с ударной пластиной.

Сбор урожая на склонах в большинстве случаев снижает точность системы измерения массового расхода. Из-за различий в расположении ударных пластин у разных производителей, изменение реакции на углы наклона и крена может незначительно отличаться. В случаях, когда ударная пластина расположена аналогично тому, как показано на изображении «Ударный датчик массового расхода и элеватор чистого зерна», если машина наклонена вперед, массовый расход увеличится, поскольку сила тяжести будет способствовать приложению дополнительной силы к массовому потоку. датчик. Когда комбайн наклонен назад, реакция датчика снижается, поскольку сила тяжести уменьшает силу, прикладываемую к датчику массового расхода. Крен вызывает аналогичную ошибку, но меньшей величины, чем наклон харвестера. ^{[ 6 ]}

Альтернативные измерения

Радиометрический

Скорость передачи гамма-излучения измеряется через поток зерна в верхней части элеватора чистого зерна с детектором на противоположной стороне потока зерна. Поглощение радиации пропорционально потоку зерна. Этот метод измерения обеспечивает высокую точность до 2% при калибровке, но подвергает операторов возможному радиационному воздействию. ^{[ 7 ]}

Фотоэлектрическое зондирование

Источник светового излучения, соединенный с рецептором, расположен напротив друг друга в верхней части элеватора чистого зерна. Величина сигнала светового рецептора используется для определения скорости потока зерна. Измерения необходимо синхронизировать с лопастями элеватора чистого зерна, чтобы измерения проводились только для зерна. ^{[ 2 ]} Сложностями данной системы являются меньшая точность при более высоких скоростях потока зерна и неравномерная загрузка лопастей элеватора.

Измерение влажности

Влажность зерна при уборке является важной частью процесса контроля урожайности. Он используется во многих случаях, в зависимости от производителя, при калибровке датчика массового расхода зерна и предоставляет производителям дополнительную информацию о пространственной изменчивости в пределах поля. Влажность зерна определяется путем измерения емкости зерна путем пропускания известного объема зерна между двумя электропроводящими пластинами. Обычно этот датчик устанавливается на элеватор чистого зерна, и образец дозируется в датчик и обратно в элеватор чистого зерна после его обработки. ^{[ 7 ]} Такая ориентация датчика позволяет измерять влажность зерна по всему полю во время уборки урожая.

Измерение урожайности зерна

Измерение урожайности зерна происходит на основе измеренного массового расхода зерна, скорости комбайна и ширины жатки. Влажность зерна, определенная датчиком влажности или вводом оператора в монитор урожайности, также может быть включена в оценку массы сухого зерна. В Соединенных Штатах урожайность зерна обычно указывается в бушелях на акр . Единицы СИ для измерения урожайности зерна обычно указываются в тоннах на гектар или, в некоторых случаях, $в м. 3$ . Скорость комбайна можно получить путем измерения скорости движения путем измерения скорости колес комбайна, с помощью радара, установленного на комбайне, или с помощью GPS. Головка, как ее называют, представляет собой устройство, установленное на передней части комбайна, с помощью которого урожай собирается в комбайн. Ширина жатки определяется эффективной шириной уборки урожая при движении комбайна вперед.

Переменная	Единицы СИ	Империал	Описание
${\dot {m}}$	кг/с	фунт/с	Массовый расход зерна
$v$	${\tfrac {kilometer}{hr}}$	${\tfrac {mile}{hr}}$	Скорость комбайна
$w$	м	футы	Ширина головы
Урожай	${\tfrac {tonne}{ha}}$	${\tfrac {bu}{acre}}$	Урожайность зерна, как чаще всего сообщается

Grain Yield as calculated for corn at 56 lb/bu in imperial units.

$Yield={\dfrac {{\dot {m}}*{\dfrac {bu}{56lb}}*{\dfrac {3600s}{hr}}}{w*v*{\dfrac {5280ft}{mi}}*{\dfrac {acre}{43560ft^{2}}}}}$

Grain Yield as calculated in SI units.

$Yield={\dfrac {{\dot {m}}*{\dfrac {tonne}{1,000kg}}*{\dfrac {3600s}{hr}}}{w*v*{\dfrac {1000m}{km}}*{\dfrac {ha}{10,000m^{2}}}}}$

Монитор урожайности

Монитор урожайности – это устройство, записывающее данные, определяющие урожайность зерна и саму урожайность зерна. Современные мониторы урожайности предоставляют операторам пользовательский интерфейс, который отображает урожайность зерна, влажность зерна, а также пространственную карту с цветовой кодировкой, которая отображает урожайность зерна на убранных участках поля. Оператор может ввести дополнительную информацию для разделения и идентификации данных об урожайности с разных полей и ферм. Данные об урожайности можно загрузить из монитора урожайности с помощью метода хранения в памяти, используемого производителем, и загрузить в систему управления пространственными данными. Эти пакеты программного обеспечения позволяют просматривать карты урожайности и выполнять другой анализ данных.

Карта доходности

Карты урожайности зерна можно отображать на мониторе урожайности или с помощью программного обеспечения для управления пространственными данными, такого как SMS или Apex . Карты урожайности используются при принятии управленческих решений, таких как нормы внесения удобрений и норма высева, в поддержку ведения сельского хозяйства на конкретном участке. ^{[ 8 ]} Карты урожайности также используются для принятия решений о передовых методах управления с точки зрения сравнения сортов сельскохозяйственных культур, типов удобрений и норм внесения, а также применения пестицидов. Эти другие методы точного земледелия можно записать в виде пространственных карт и наложить на карты урожайности зерна для дальнейшего анализа и принятия решений.

Мониторы урожайности зерна производятся с тех пор, как мониторы урожайности были представлены в начале 1990-х годов, и постепенно обновлялись более совершенным оборудованием, которое обеспечивает оператору комбайна лучший пользовательский интерфейс и делает зарегистрированную информацию более доступной. Эти мониторы обычно называют дисплеями, поскольку их целью во многих случаях является отображение информации об урожайности на пространственной карте с цветовой кодировкой.

Вариативность монитора урожайности зерна

Распределение точности монитора урожайности зерна при нескольких загрузках

Монитор урожайности зерна — отличный инструмент, который предоставляет производителям эффективный инструмент оценки на поле и на ферме. Точность монитора урожайности составляет примерно 1-3% при правильной калибровке, но это усреднение этой точности. ^{[ 9 ]} В большинстве исследований точность от прохода к проходу значительно снижается в диапазоне погрешностей 0–10%. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} Среднее значение нескольких нагрузок остается в пределах прогнозируемых 1–3%, однако индивидуальные нагрузки имеют гораздо более высокую изменчивость. Эти ошибки возникают из-за проблем, перечисленных в разделе «Измерение массового расхода на основе воздействия» на этой странице. Влияние индивидуальной изменчивости нагрузки ограничивает возможность использования этого метода для сравнений меньшего масштаба, таких как сравнение тестовых схем. Тестовые участки обычно представляют собой одиночные засеянные полосы одного гибрида культуры примерно на ширину головки комбайна. Уборка пробной площади приводит к получению единичного урожая и оценке урожайности для одного гибрида. Сравнение одного гибрида с другим на основе отдельных нагрузок может оказаться затруднительным, поскольку нагрузка, по сути, представляет собой подвыборку большего среднего значения. ^{[ 13 ]}

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Патент США 5343761 , Аллен Майерс, «Метод и устройство для измерения массового расхода зерна в комбайнах», опубликован 6 сентября 1994 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Ширер, SA; Дж. П. Фултон; С.Г. Макнил; С. Ф. Хиггинс; Т.Г. Мюллер (1999). «Элементы точного земледелия: основы установки и эксплуатации монитора урожайности». Служба кооперативного распространения знаний Университета Кентукки. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ «История технологий Ag Leader» . Технология Ag Leader. Архивировано из оригинала 25 марта 2013 года . Проверено 1 апреля 2013 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Руководство оператора Ag Leader Integra». Технология Ag Leader. 2013.
^ «Руководство по эксплуатации комбайнов S660, S670, S680, S690». Дир и компания. 2012.
^ Фултон, JP; CJ Соболик; С.А. Ширер; С. Ф. Хиггинс; Т.Ф. Беркс (2009). «Датчик потока GrainYield Monitor для точности при моделировании переменных уклонов поля». 25 (1). Применяется в технике в сельском хозяйстве: 15–21. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Перейти обратно: ^а ^б Рейнс, П.; Б. Миссоттен; Х. Рамон; Дж. Де Бердемаеркер (2002). «Обзор датчиков комбайнов для точного земледелия». Точное земледелие . 3 (2): 169–182. дои : 10.1023/А:1013823603735 . S2CID 13460752 .
^ Атертон, Британская Колумбия; МТ Морган; С.А. Ширер; Т. С. Стомбо; А.Д. Уорд (1999). «Земледелие на конкретных участках: взгляд на информационные потребности, преимущества и ограничения». Общество охраны почвы и воды . 54 (вторая четверть): 455–461.
^ Технология Ag Leader. «Часто задаваемые вопросы по монитору доходности» . Архивировано из оригинала 10 сентября 2011 года . Проверено 1 апреля 2013 г.
^ Аль-Махаснэ, Массачусетс; Т. С. Колвин (2000). «Проверка работоспособности монитора урожайности для измерения урожайности на ходу с помощью встроенных электронных весов». Сделки ASAE . 43 (4): 801–807. дои : 10.13031/2013.2974 .
^ Гриссо, РД; Пи Джей Джаса; М.А. Шредер; Дж. К. Уилкокс (2002). «Точность монитора урожайности: пример успешного фермерского журнала». Прикладная инженерия в сельском хозяйстве . 18 (2): 147–151. дои : 10.13031/2013.7775 .
^ Криль, ТЛ (1995). «Эффективность монитора урожайности AgLeader для оценки данных сортовых полос». Материалы 3-й Международной конференции по точному земледелию : 819–825.
^ Тейлор, Рэндал; Дж. Фултон; Д. Малленикс; М. Дарр; Р. МакНолл; Л. Хааг; С. Стаггенборг (2011), «Использование мониторов урожайности для оценки тестовых участков на ферме», презентация на заседании ASABE, номер документа: 1110690

Патент США 6899616 , Дэвид Л. Мюррей, «Монитор и метод массового расхода зерна», опубликован 31 мая 2005 г., передан корпорации ACOO, Дулут, Джорджия (США).

патент США 5686671 , Ф.В. Нельсон; У. Ф. Смит и К. Р. Хоук и др., «Датчик массового расхода зерна для сельскохозяйственного комбайна», опубликовано 11 ноября 1997 г., передано Deere & Company, Молин, Иллинойс (США).

[Alen_Myers_YM_patent-1] Перейти обратно: ^а ^б Патент США 5343761 , Аллен Майерс, «Метод и устройство для измерения массового расхода зерна в комбайнах», опубликован 6 сентября 1994 г.

[Shear_UK_ext-2] Перейти обратно: ^а ^б Ширер, SA; Дж. П. Фултон; С.Г. Макнил; С. Ф. Хиггинс; Т.Г. Мюллер (1999). «Элементы точного земледелия: основы установки и эксплуатации монитора урожайности». Служба кооперативного распространения знаний Университета Кентукки. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[3] «История технологий Ag Leader» . Технология Ag Leader. Архивировано из оригинала 25 марта 2013 года . Проверено 1 апреля 2013 г.

[IntegraManual-4] Перейти обратно: ^а ^б «Руководство оператора Ag Leader Integra». Технология Ag Leader. 2013.

[5] «Руководство по эксплуатации комбайнов S660, S670, S680, S690». Дир и компания. 2012.

[GYM_Slope_Accuracy-6] Фултон, JP; CJ Соболик; С.А. Ширер; С. Ф. Хиггинс; Т.Ф. Беркс (2009). «Датчик потока GrainYield Monitor для точности при моделировании переменных уклонов поля». 25 (1). Применяется в технике в сельском хозяйстве: 15–21. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[Baerd-7] Перейти обратно: ^а ^б Рейнс, П.; Б. Миссоттен; Х. Рамон; Дж. Де Бердемаеркер (2002). «Обзор датчиков комбайнов для точного земледелия». Точное земледелие . 3 (2): 169–182. дои : 10.1023/А:1013823603735 . S2CID 13460752 .

[8] Атертон, Британская Колумбия; МТ Морган; С.А. Ширер; Т. С. Стомбо; А.Д. Уорд (1999). «Земледелие на конкретных участках: взгляд на информационные потребности, преимущества и ограничения». Общество охраны почвы и воды . 54 (вторая четверть): 455–461.

[9] Технология Ag Leader. «Часто задаваемые вопросы по монитору доходности» . Архивировано из оригинала 10 сентября 2011 года . Проверено 1 апреля 2013 г.

[10] Аль-Махаснэ, Массачусетс; Т. С. Колвин (2000). «Проверка работоспособности монитора урожайности для измерения урожайности на ходу с помощью встроенных электронных весов». Сделки ASAE . 43 (4): 801–807. дои : 10.13031/2013.2974 .

[11] Гриссо, РД; Пи Джей Джаса; М.А. Шредер; Дж. К. Уилкокс (2002). «Точность монитора урожайности: пример успешного фермерского журнала». Прикладная инженерия в сельском хозяйстве . 18 (2): 147–151. дои : 10.13031/2013.7775 .

[12] Криль, ТЛ (1995). «Эффективность монитора урожайности AgLeader для оценки данных сортовых полос». Материалы 3-й Международной конференции по точному земледелию : 819–825.

[13] Тейлор, Рэндал; Дж. Фултон; Д. Малленикс; М. Дарр; Р. МакНолл; Л. Хааг; С. Стаггенборг (2011), «Использование мониторов урожайности для оценки тестовых участков на ферме», презентация на заседании ASABE, номер документа: 1110690

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]