Системы и устройства для управления и мониторинга внесения жидкостей на сельскохозяйственных полях - RU2727483C2
Код документа: RU2727483C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам и устройствам для управления и мониторинга внесения жидкостей на сельскохозяйственных полях.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Сеялки используют для посева семян сельскохозяйственных культур (например, кукурузы, сои) в поле. Сеялки также можно использовать для внесения в почву или на сельскохозяйственные культуры жидкого средства (например, удобрений, химикатов). Внесение жидкого средства разными высевающими секциями сеялки может быть проблематичным с точки зрения управления этим внесением для разных высевающих секций.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Здесь описаны системы и устройства для управления и мониторинга внесения жидкостей на сельскохозяйственных полях. В одном варианте осуществления проточное устройство для управления протеканием во время сельскохозяйственной работы содержит эксцентриковый шаровой клапан, имеющий множество отверстий, которые вращаются в рабочем положении для управления протеканием жидкости через эксцентриковый шаровой клапан в выпускной проход. Проточное устройство также содержит первый проход, который предоставляет первый путь протекания из впуска по меньшей мере в одно отверстие эксцентрикового шарового клапана, и второй проход, который предоставляет второй путь протекания из впуска по меньшей мере в одно отверстие эксцентрикового шарового клапана.
В еще одном варианте осуществления блок управления и мониторинга содержит клапан, имеющий отверстие для управления протеканием жидкости через клапан в выпуск. Блок управления и мониторинга также содержит первый проход, который предоставляет первый путь протекания, имеющий переменную первую скорость потока из впуска в клапан. Первый проход содержит первый расходомер для мониторинга протекания жидкости через первый проход. Второй проход предоставляет второй путь протекания, имеющий переменную вторую скорость потока из впуска в клапан. Второй проход содержит второй расходомер для мониторинга протекания жидкости через второй проход.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фигурах сопровождающих чертежей настоящее изобретение проиллюстрировано в качестве примера, а не в качестве ограничения, и на которых:
Фиг.1 показывает пример системы для проведения сельскохозяйственных работ на сельскохозяйственном поле, включая работу орудия в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.2 иллюстрирует архитектуру орудия 200 для управления и мониторинга внесения (например, внесения жидкостей, внесения смеси текучих сред);
Фиг.3 иллюстрирует проточное устройство (например, блок управления и мониторинга) для управления и мониторинга внесения в поле в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.4 иллюстрирует пружину 430 в открытом положении проточного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.5 иллюстрирует проточное устройство (например, блок управления и мониторинга) для управления и мониторинга внесения в поле в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.6 иллюстрирует проточное устройство (например, блок управления и мониторинга) для управления и мониторинга внесения в поле в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.7 иллюстрирует изображение 741 в разобранном виде области 641, имеющей поперечные отверстия между проходами и шаровой клапан в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.8 иллюстрирует вид против течения проточного устройства, имеющего шаровой клапан с множеством проточных проходов в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.9 иллюстрирует график процентного значения максимального потока против процентного значения потока для обычных клапанов;
Фиг.10 иллюстрирует график скорости потока против рабочих областей для проточного устройства (например, CMU), имеющего пути с двойным потоком в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.11 иллюстрирует график скорости потока против рабочих областей для разных рабочих областей проточного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.12 показывает пример системы 1200, которая содержит машину 1202 (например, трактор, уборочный комбайн и т.д.) и орудие 1240 (например, сеялку, культиватор, плуг, опрыскиватель, распылитель, поливное орудие и т.д.) в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.13 показывает альтернативный пример проточного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления;
Фиг.14 показывает вид в поперечном разрезе проточного устройства фиг.13 вдоль сечения 14-14 фиг.13 в соответствии с одним вариантом осуществления; а
Фиг.15 иллюстрирует проточное устройство (например, блок управления и мониторинга) для управления и мониторинга внесения в поле в соответствии с еще одним вариантом осуществления.
Фиг.16-20 иллюстрируют примеры проточных устройств в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.21 иллюстрирует расходомер с турбинной вставкой в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.22 иллюстрирует расходомер с турбинной вставкой, которая соединена со спиральным компонентом в соответствии с альтернативным вариантом осуществления.
Фиг.23 иллюстрирует спиральный компонент в соответствии с альтернативным вариантом осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В этом документе описаны системы и устройства для управления и мониторинга внесения жидкостей на сельскохозяйственном поле. В одном варианте осуществления орудие содержит множество высевающих секций с проточными устройствами (например, блоками управления и мониторинга) для внесения жидкостей. Насос управления и мониторинга управляет протеканием жидкости из резервуара для хранения в каждое из проточных устройств. В одном примере блок управления и мониторинга (CMU) содержит клапан (например, шаровой клапан, эксцентриковый шаровой клапан), имеющий отверстие для управления протеканием жидкости через клапан в выпуск. Первый проход CMU предоставляет первый путь протекания, имеющий первую скорость потока из впуска в клапан. Первый проход содержит первый расходомер для мониторинга протекания жидкости через первый проход. Второй проход CMU предоставляет второй путь протекания, имеющий вторую скорость потока из впуска в клапан. Второй проход содержит второй расходомер для мониторинга протекания жидкости через второй проход.
Насос управления и мониторинга может управлять всеми CMU орудия или группой CMU. Насос управления и мониторинга и CMU в отличие от обычных насосов и проточных устройств имеют широкий рабочий диапазон скоростей потока (например, до 60x). Каждый CMU может содержать двойные проходы, имеющие разные рабочие диапазоны скоростей потока для того, чтобы предоставить линейный ответ для определения скоростей потока по всему рабочему диапазону скоростей потока.
В следующем описании изложено множество деталей. Однако, специалисту в данной области, следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы на практике без этих конкретных деталей. В некоторых случаях, для того, чтобы избежать неясности настоящего изобретения, хорошо известные конструкции и устройства показаны в виде блок-схемы, а не подробно.
Фиг.1 показывает пример системы для проведения сельскохозяйственных работ на сельскохозяйственном поле, включая работу орудия в соответствии с одним вариантом осуществления. Например, и в одном варианте осуществления система 100 может быть реализована в виде облачной системы с серверами, устройствами обработки данных, компьютерами и т.д. Аспекты, признаки и функционал системы 100 могут быть реализованы на серверах, сеялках, блоках управления сеялок, комбайнах, ноутбуках, планшетах, компьютерных терминалах, клиентских устройствах, пользовательских устройствах, карманных компьютерах, карманных персональных компьютерах, сотовых телефонах, камерах, смартфонах, мобильных телефонах, вычислительных устройствах или комбинации любых из этих или других устройств обработки данных.
В других вариантах осуществления система содержит сетевой компьютер или встроенное обрабатывающее устройство внутри другого устройства (например, устройства отображения) или внутри машины (например, сеялки, комбайна), или систем обработки данных других типов, имеющих меньше компонентов или возможно больше компонентов, чем показано на фиг.1.
Система 100 (например, облачная система) и сельскохозяйственные операции могут управлять и отслеживать внесение жидкостей с применением орудия или машины. Система 100 содержит машины 140, 142, 144, 146 и орудия 141, 143, 145, соединенные с соответствующей машиной. Орудия (или машины) могут содержать проточные устройства для управления и мониторинга нанесения жидкостей (например, опрыскивания, внесения удобрений) на сельскохозяйственные культуры и в почву на соответствующих полях (например, полях 102, 105, 107, 109). Система 100 содержит систему 102 сельскохозяйственного анализа, которая содержит блок 150 фиксации погоды с текущими и историческими погодными данными, модуль 152 прогноза погоды с прогнозом погоды для разных областей и по меньшей мере одну обрабатывающую систему 132 для выполнения команд для управления и мониторинга разными работами (например, внесением жидкостей). Носитель 136 информации может хранить команды, программное обеспечение, программы системы программного обеспечения, и т.д. Для выполнения обрабатывающей системой и для проведения операций системы 102 сельскохозяйственного анализа. База 160 данных изображений хранит зафиксированные изображения сельскохозяйственных культур на разных стадиях роста. Информационно-аналитический модуль 130 может выполнять анализ сельскохозяйственных данных (например, изображений, погоды, поля, урожая и т.д.) для выработки прогноза 162 урожая, связанного с сельскохозяйственными работами.
В базе данных 134 полевой информации хранятся сельскохозяйственные данные (например, стадия роста сельскохозяйственной культуры, типы почвы, характеристики почвы, водоудерживающая способность и т.д.) для полей, которые отслеживает система 100. База данных 135 информации сельскохозяйственной практики хранит информацию об агрономических приемах (например, информацию в отношении посева, информацию в отношении опрыскивания, информацию в отношении удобрений, плотность посева, внесенные питательные вещества (например, азот), уровни урожая, коммерческие показатели (например, отношение плотности посева семян к параметру почвы) и т.д.) для полей, которые отслеживает система 100. Орудие может получать данные по внесению жидкостей из CMU и предоставлять эти данные в систему 100. База данных 138 стоимости/цен хранит входную информацию по стоимости (например, стоимости семян, стоимости питательных веществ (например, азота)) и информацию по ценам на товары (например, доход от урожая).
Система 100, показанная на фиг.1, может содержать сетевой интерфейс 118 для связи с другими системами или устройствами, такими как автономные устройства, пользовательские устройства и машины (например, сеялки, комбайны) через сеть 180 (например, интернет, глобальную вычислительную сеть, WiMax, спутниковую, сотовую, IP сеть и т.д.). Сетевой интерфейс включает один или более типов приемо-передатчиков для связи по сети 180.
Обрабатывающая система 132 может содержать один или более микропроцессоров, процессоров, систем на кристалле (интегральных схем) или один или более микроконтроллеров. Обрабатывающая система содержит логическую схему обработки информации для выполнения программных команд одной или более программ. Система 100 содержит носитель 136 информации для хранения данных и программ для выполнения обрабатывающей системой. Носитель 136 информации может хранить, например, программные компоненты, такие как программное приложение для управления и мониторинга внесения жидкостей или любое другое программное приложение. Носителем 136 информации может быть любая известная форма машиночитаемого энергонезависимого носителя информации, такая как полупроводниковая память (например, флэш; SRAM; DRAM; и т.д.) или энергонезависимая память, такая как жесткие диски или твердотельный накопитель.
Несмотря на то, что носитель информации (например, доступный для машины энергонезависимый носитель) в иллюстративном варианте осуществления показан в виде единственного носителя, термин «доступный для машины энергонезависимый носитель» следует понимать, как включающий единственный носитель или множество носителей (например, централизованных или распределенных баз данных и/или связанных с ними сверхоперативную память и серверы), которые хранят один или более наборов команд. Термин «доступный для машины энергонезависимый носитель» следует понимать, как включающий любой носитель, который способен хранить, кодировать или нести набор команд для выполнения машиной, которые заставляют машину выполнять любую один или более методов настоящего изобретения. Термин «доступный для машины энергонезависимый носитель» соответственно следует понимать, как включающий, но без ограничения, твердотельную память, оптические и магнитные носители и волны передачи сигналов.
Фиг.2 иллюстрирует архитектуру орудия 200 для управления и мониторинга внесения (например, внесения жидкостей, внесения смеси текучих сред) в одном варианте осуществления. Орудие 200 содержит по меньшей мере один резервуар 250 для хранения, линии 260 и 261 протекания, регулятор 252 протекания (например, клапан) и по меньшей мере один насос 254 с переменной скоростью (например, электрический, центробежный, поршневой и т.д.) для нагнетания и управления нормой внесения жидкости (например, жидкой среды, полужидкой смеси) по меньшей мере из одного резервуара для хранения в разные блоки управления и мониторинга (CMU) 220-227 (например, проточные устройства 220-227) высевающих секций 210-217, соответственно, орудия. В одном примере каждая высевающая секция содержит CMU для управления и мониторинга жидкости (например, скорости потока жидкости), вносимой в почву или на сельскохозяйственные культуры в поле.
В одном примере насос 254 с переменной скоростью управляет нагнетанием жидкости из резервуара 250 для хранения в каждый из CMU. В еще одном примере орудие 200 содержит множество резервуаров для хранения. Насос 254 управляет нагнетанием первой жидкости (например, удобрением первого типа) из резервуара 250 для хранения в каждый из CMU и управляет нагнетанием второй жидкости (например, удобрением второго типа) из дополнительного резервуара 250 для хранения в каждый из CMU.
В еще одном примере орудие 200 содержит множество управляющих насосов. Каждый управляющий насос содержит секцию или группу высевающих секций. Первый управляющий насос может управлять CMU 220-223, тогда как второй управляющий насос управляет CMU 224-227. Управляющий насос может иметь диапазон скоростей потока от 0,5 до 30 галлонов в минуту (г/мин), тогда как CMU может иметь диапазон скоростей потока от 0,05 до 3 г/мин.
В еще одном примере насос содержит внешнее управление выполнением и внешние датчики. Каждый CMU (например, проточное устройство) содержит функции порядного определения, мониторинга и картирования. Данные внесения жидкостей могут использоваться для создания пользовательских интерфейсов, которые показывают полевую карту внесения жидкостей. Например, первая область в поле может иметь внесение 100 единиц азота, а вторая область в поле имеет внесение 50 единиц азота. Эти данные могут сравниваться или накладываться на другие данные, такие как данные урожая. Каждый CMU также может обеспечивать функции порядного управления для управления рядами, если требуется выключить внесение жидкостей для области (областей), компенсации поворота для компенсации скорости потока во время поворота орудия и переменной нормы для внесения жидкостей таким образом, чтобы в каждой высевающей секции можно было устанавливать свою скорость потока независимую от других высевающих секций. Клапан и двойные проходы исключают отверстия проточного устройства (например, CMU).
Фиг.3 иллюстрирует проточное устройство (например, блок управления и мониторинга) для управления и мониторинга внесения в поле в соответствии с одним вариантом осуществления. Проточное устройство (например, блок управления и мониторинга (CMU) 300) содержит впуск 302 для приема жидкости (например, жидкого средства, полужидкой смеси, удобряющего средства, химического средства), которая протекает в направлениях 304, 311, 321 и 334 во впуск, а затем дальше в первый проход 310 и второй проход 320. Проход 310 ограничен боковой стенкой 314 и боковой стенкой 324. Проход 310 (например, проход для слабого потока) содержит расходомер 312 (например, турбинного типа, турбинный расходомер на эффекте Холла, турбинный расходомер FT-110 Серия - TurboFlow®, поставляемый Gems Sensors & Controls в Plainville, CT), который разработан для измерения скорости потока через расходомер. Проход 320 (например, проход для сильного потока) также содержит расходомер 322 (например, турбинного типа), который разработан для измерения скорости потока через этот расходомер. Боковые стенки 324 и 326 соединены с подвижным элементом 332, который соединен с пружиной 330 и элементами 333 и 335. Между элементами 354 и 355 расположен шаровой клапан 350. Шаровой клапан может поворачиваться или передвигаться таким образом, чтобы отверстие 352 располагалось в открытом положении, как проиллюстрировано на фиг.3, обеспечивающем протекание жидкости, или в закрытом положении (например, отверстие поворачивается на 90 градусов, отверстие выровнено вертикально).
В одном примере протекания жидкость (или текучая среда) поступает во впуск 302, а затем протекает в проходы 310 и 320. Жидкость в проходе 310 протекает через расходомер 312, а затем протекает через отверстие 352, когда шаровой клапан имеет открытое положение, как проиллюстрировано на фиг.3. Затем жидкость протекает через выпуск 390 с направлением 358. Жидкость, которая протекает в проход 320, протекает через расходомер 322, а затем протекает в элемент 332 в направлении 337. Когда давление на первой поверхности (например, верхней поверхности) элемента 332 превышает давление на второй поверхности (например, нижней поверхности) элемента 332, пружина 330 открывается (например, сжимается). Когда пружина находится в открытом положении, как проиллюстрировано на фиг.4 в соответствии с одним вариантом осуществления, элемент 332 перемещается в направлении 338. Элемент 332 поддерживается элементами 333 и 335 и пружиной 330. Когда пружина 330 открывается, а элемент 332 переводится в открытое положение, жидкость протекает мимо элемента 332 в направлении 334. Затем жидкость протекает через отверстие 352 в направлении 358 в сторону выпуска 390.
Фиг.4 иллюстрирует пружину 430 в открытом положении в соответствии с одним вариантом осуществления. Элемент 432 (например, элемент 332, элемент 532) двигается вниз, заставляя сжиматься пружину 430 (например, пружину 330, пружину 530). Жидкость протекает, как показано стрелками 437, 438 и 434. Элемент 432 может быть жестким или гибким. Элемент 432, если гибкий, может двигаться или смещаться неравномерно или сгибаться, создавая путь протекания для жидкости.
Фиг.5 иллюстрирует проточное устройство (например, блок управления и мониторинга) для управления и мониторинга внесения в поле в соответствии с одним вариантом осуществления. Проточное устройство (например, блок 500 управления и мониторинга (CMU)) содержит впуск 502 для приема жидкости (например, жидкого средства, полужидкой смеси, удобряющего средства, химического средства), которая протекает в направлениях 504, 511, 521 и 534 во впуск 502, а затем дальше в первый проход 510 и второй проход 520. Проход 510 (например, проход для слабого потока) ограничен боковой стенкой 514 и боковой стенкой 524. Проход 510 содержит расходомер 512 (например, турбинного типа), который разработан для измерения скорости потока через расходомер. Проход 520 (например, проход для сильного потока) также содержит пружину 522, элементы 570-572 и расходомер 528 (например, турбинного типа), который разработан для измерения скорости потока через этот расходомер. Элемент 570 соединен с боковой стенкой 526, тогда как элемент 572 соединен с боковой стенкой 524. Подвижный элемент 571 соединен с пружиной 522. Шаровой клапан 550 расположен между элементами 554 и 555. Шаровой клапан может поворачиваться или передвигаться таким образом, чтобы отверстие 552 внутри шарового клапана находилось в открытом положении, как проиллюстрировано на фиг.5, обеспечивая протекание жидкости, или в закрытом положении (например, отверстие поворачивается на 90 градусов, отверстие выравнено вертикально).
Расходомер 528 может быть расположен с возможностью перехвата всего потока через второй проход 520. В других вариантах осуществления расходомер 528 может быть расположен с возможностью перехвата только части потока (например, расположен со смещением от стенок прохода 520 и/или имеет внешний радиус меньше, чем внешний радиус прохода 520) таким образом, что часть текучей среды имеет возможность проходить мимо расходомера 528 не проходя через (и/или без измерения) расходомером 528. В таких вариантах осуществления сигнал, генерируемый расходомером 528, предпочтительно преобразуется в оценочное фактическое значение протекания путем обращения к эмпирической базе данных.
Относительный размер проходов (например, 510, 512), положение и размер расходомеров (например, 512, 528) относительно их соответствующих проходов и скорость потока и/или давление, необходимое для протекания через каждый проход (например, скорость потока, давление и/или поток, необходимые для преодоления силы пружины 522), предпочтительно выбирают таким образом, чтобы минимальная и максимальная скорости потока через каждый из расходомеров (например, 512, 528) находились в пределах требуемых диапазонов, которые предпочтительно находятся в пределах точно измеряемого (например, в пределах 0,01%, 0,1%, 1%, 2% или 5%) диапазона скоростей потока для каждого. Иными словами, при каждой общей скорости потока через CMU 500, разделение потока предпочтительно сбалансировано (например, пропорционально разделяется, распределяется) между двумя проходам таким образом, что скорость потока через первый расходомер 512 находится в пределах первого требуемого диапазона (например, точно измеряемого диапазона), связанного с первым расходомером, а скорость потока через второй расходомер 528 находится в пределах второго требуемого диапазона (например, точно измеряемого диапазона) связанного со вторым расходомером.
В одном примере протекания жидкость поступает во впуск 502, а затем протекает в проходы 510 и 520. Когда шаровой клапан имеет открытое положение, как проиллюстрировано на фиг.5, жидкость в проходе 510 протекает через расходомер 512, а затем протекает через отверстие 552. Затем жидкость протекает через выпуск 590 с направлением 558. Жидкость, которая протекает в проход 520, протекает в элемент 571, который соединен с пружиной 522, которая открывается (например, сжимается), когда давление на первой стороне элемента 571, которая находится напротив пружины, превышает давление на второй стороне элемента 571, которая находится рядом или в контакте с пружиной 522. Элемент 571 перемещается в направлении 538 в сторону пружины (от элементов 570 и 572), заставляя пружину сжиматься в открытом положении. Когда пружина находится в открытом положении, жидкость протекает мимо элемента 571 в направлении 538, а затем через расходомер 528. Затем жидкость протекает в направлении 534 через отверстие 552 в направлении 558 в сторону выпуска 590. Пружина 522 обеспечивает функцию удерживания закрытыми пути протекания через проход 520 до тех пор, пока скорость потока не достигнет определенного диапазона таким образом, чтобы измерения расходомера 528 были точными.
Фиг.6 иллюстрирует проточное устройство (например, блок управления и мониторинга) для управления и мониторинга внесения в поле в соответствии с одним вариантом осуществления. Проточное устройство (например, блок 500 управления и мониторинга (CMU)) содержит впуск 602 для приема жидкости (например, жидкого средства, полужидкой смеси, удобряющего средства, химического средства), которая протекает во впуск 602, а затем дальше в первый проход 610 в направлении 611 и второй проход 620 в направлении 621. Проход 610 (например, проход для сильного потока) ограничен боковой стенкой 614 и боковой стенкой 624. Проход 610 содержит расходомер 628 (например, турбинного типа), который разработан для измерения скорости потока через расходомер. Проход 620 (например, проход для слабого потока) также содержит расходомер 612 (например, турбинного типа), который разработан для измерения скорости потока через этот расходомер. Шаровой клапан 650 может поворачиваться или передвигаться таким образом, чтобы отверстие 652 внутри шарового клапана находилось в открытом положении, как проиллюстрировано на фиг.6, обеспечивая протекание жидкости, или в закрытом положении без протекания жидкости.
В одном примере протекания жидкость поступает во впуск 602, а затем протекает в проходы 610 и 620. Когда шаровой клапан имеет открытое положение, как проиллюстрировано на фиг.6, жидкость в проходе 610 протекает через расходомер 628, а затем протекает через поперечное отверстие 640 в отверстие 652. Затем жидкость протекает через выпуск 690 с направлением 692. Жидкость, которая протекает в проход 620, протекает через расходомер 612. Затем жидкость протекает через поперечное отверстие 642 в отверстие 652 в направлении 692 через выпуск 690. Поперечные отверстия 640 и 642 области 641 выполнены исключительно так, что по мере того, как шаровой клапан 650 сначала начинает поворачиваться из закрытого положения в частично открытое положение медленно открывается путь для слабого потока через проход 620, а затем впоследствии, по мере того, как шаровой клапан продолжает поворачиваться и дополнительно открываться, как проиллюстрировано на фиг.6, начинает открываться путь для сильного потока через проход 610. В этом примере поперечное отверстие 642 пути для слабого потока имеет меньшую площадь по сравнению с поперечным отверстием 640 пути для сильного потока.
Фиг.7 иллюстрирует изображение 741 в разобранном виде области 641, имеющей поперечные отверстия между проходами и шаровой клапан в соответствии с одним вариантом осуществления. Поперечные отверстия 740 и 742 соответствуют поперечным отверстиям 640 и 642, соответственно, фиг.6. Размеры поперечных отверстий 740 и 742 изменяются по мере того, как шаровой клапан поворачивается или перемещается, вызывая увеличение доступной площади поперечного сечения отверстия (например, отверстия 652) через шаровой клапан.
В одном примере шаровой клапан поворачивается или перемещается из закрытого положения, как проиллюстрировано пунктирной линией 750, в частично открытое (например, пунктирные линии 751-754) или полностью открытое положение, как проиллюстрировано пунктирной линией 755. По мере того, как шаровой клапан 650 первоначально начинает поворачиваться из закрытого положения пунктирной линии 750 в частично открытые положения пунктирных линий 751-752, путь для слабого потока через проход (например, прохода 620) медленно открывается. Необходимо понять, что пунктирные линии фиг.7 представляют край отверстия 652, при этом отверстие находится вправо от пунктирной линии. Путь для сильного потока не проходит через эти положения, как проиллюстрировано пунктирными линиями 750-752, не пересекающимися с отверстием 740. Впоследствии, по мере того, как шаровой клапан продолжает поворачиваться и дальше открываться, как проиллюстрировано на фиг.7 пунктирными линиями 753-755, пересекающимися с поперечным отверстием 740, начинает открываться путь для сильного потока через проход (например, проход 610). В этом примере поперечное отверстие 742 пути для слабого потока имеет меньшую площадь по сравнению с поперечным отверстием 740 пути для сильного потока.
Отверстие 742 предпочтительно имеет постепенно расширяющуюся (например, в общем треугольную) форму и предпочтительно в общем уже, чем отверстие 740; таким образом относительно широкий диапазон перемещения шарового клапана соответствует постепенно увеличивающейся скорости потока в диапазоне слабого потока, в котором поток допускается только через проход для слабого потока. Отверстие 740 предпочтительно в общем шире, чем отверстие 742, и предпочтительно имеет в общем постоянную ширину (например, в общем с трапециевидной формой); в результате, таким образом необходим относительно маленький диапазон перемещения шарового клапана для введения относительно сильного потока в проход для сильного потока, и этот результат может быть предпочтительным в вариантах осуществления, в которых расходомер 528, связанный с проходом для сильного потока, при относительно низких скоростях потока действует неточно или не действует вовсе.
Фиг.8 иллюстрирует вид против течения (т.е. вертикальный вид сбоку из выпускного конца) проточного устройства, имеющего шаровой клапан с множеством проточных проходов в соответствии с одним вариантом осуществления. Проточное устройство 800 (например, CMU) содержит шаровой клапан 850, имеющий отверстие 852. Жидкость или текучая среда протекает через отверстие 840 из прохода (например, прохода для сильного потока) в отверстие 852. Жидкость также протекает через отверстие 842 из прохода (например, прохода для слабого потока) в отверстие 852. Элемент 824 (или боковая стенка) делит отверстия 840 и 842. Шаровой клапан содержит опорные элементы 854 и 855. Для того, чтобы регулировать положения отверстия 852, исполнительный механизм 860 поворачивает или передвигает шаровой клапан 850.
Обычные клапаны или проточные устройства могут иметь ограниченные диапазоны протекания и проблемы управления. Фиг.9 иллюстрирует график процентного значения максимального потока против процентного значения потока для обычных клапанов. График 900 иллюстрирует нелинейный показатель потока обычных устройств, таких как клапаны 910, 920, 930 и 940. Эти клапаны имеют приблизительно 10x рабочий диапазон, в котором предел высокой скорости потока приблизительно в 10x больше, чем предел низкой скорости потока.
Фиг.10 иллюстрирует график скорости потока против рабочих областей для проточного устройства (например, CMU), имеющего пути с двойным потоком в соответствии с одним вариантом осуществления. Проточное устройство (например, проточные устройства 220-227, 300, 500, 600, 800) содержит пути с двойным потоком двойных проходов (например, 310, 320, 510, 520, 610, 620). Проход для слабого потока имеет поток 1010 жидкости в области 1020, тогда как проход для сильного потока не имеет потока 1012 жидкости в области 1020. В области 1020 шаровой клапан (например, 350, 550, 650) переходит из закрытого положения в частично открытое. В области 1030 шаровой клапан переходит из частично открытого положения в полностью открытое положение. Сильный поток 1012 с прохождением жидкости начинается в начале области 1030, в то время как в течение первой части области 1030 слабый поток 1010 немного увеличивается (если увеличивается), а затем немного увеличивается в течение второй части области 1030. При объединении слабого потока 1010 и сильного потока 1012, общий поток 1014 имеет линейный ответ в течение всего рабочего диапазона, который включает обе области 1020 и 1030. В одном примере предел сильного потока в 60x больше чем предел слабого потока. Слабый поток 1010 обеспечивает точно измеряемое протекание даже для низких скоростей потока, а сильный поток 1020 обеспечивает большую емкость протекания.
Для разных диапазонов протекания можно использовать разные измерения расходомеров или оценок протекания. Фиг.11 иллюстрирует график скорости потока против рабочих областей для разных рабочих областей проточного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления. Проточное устройство (например, проточные устройства 220-227, 300, 500, 600, 800) содержит пути с двойным потоком двойных проходов (например, 310, 320, 510, 520, 610, 620). Проход для слабого потока имеет измеряемый поток 1110 жидкости в области 1120, тогда как проход для сильного потока не имеет измеряемого потока 1112 жидкости в области 1120. В области 1120 шаровой клапан (например, 350, 550, 650) переходит из закрытого положения в частично открытое. В области 1130 шаровой клапан переходит из частично открытого положения в более частично открытое положение. Проход для слабого потока продолжается с увеличенным измеряемым потоком 1110, тогда как в начале области 1130 также начинается сильный измеряемый поток 1112 с прохождением жидкости. В области 1130 может быть трудно измерить скорость потока сильного измеряемого потока 1112, поэтому для этой области 1130 может использоваться оценка скорости сильного измеряемого потока. Оценка площади отверстия прохода для сильного потока для оценки скорости сильного потока основана на известных относительных зонах путей для сильного и слабого потоков. Для того, чтобы определять эти относительные зоны путей для сильного и слабого потоков, на шаровом клапане может быть расположен датчик положения.
В области 1140 проход для слабого потока продолжается с увеличенным измеряемым потоком 1110 и может насыщаться (например, при скорости потока 0,50), тогда как сильный измеряемый поток 1112 продолжает увеличивать скорость потока жидкости. В области 1140 скорость сильного измеряемого потока можно надежно измерять. При соединении слабого измеряемого потока 1110 и сильного измеряемого потока 1112 общий измеряемый поток 1114 имеет линейный ответ в течение всего рабочего диапазона и соответствует общему потоку 1116, который также имеет линейный ответ в течение всего рабочего диапазона. В одном примере расходомер для слабого измеряемого потока 1110 может точно измерять поток между приблизительно 0 и 0,5 галлонов/минуту, а расходомер для сильного измеряемого потока 1112 может точно измерять поток между 0,25 и 2,5 галлонов/минуту. В еще одном примере расходомер для сильного измеряемого потока 1112 может точно измерять поток между 0,75 и 2,5 галлонов/минуту.
Фиг.12 показывает пример системы 1200, которая содержит машину 1202 (например, трактор, уборочный комбайн и т.д.) и орудие 1240 (например, сеялку, культиватор, плуг, опрыскиватель, распылитель, поливное орудие и т.д.) в соответствии с одним вариантом осуществления. Машина 1202 содержит обрабатывающую систему 1220, память 1205, сеть 1210 машины (например, сеть протокола последовательной шины локальной сети контроллеров (CAN), сеть ISOBUS и т.д.) и сетевой интерфейс 1215 для связи с другими системами или устройствами, включая орудие 1240. Сеть 1210 машины содержит датчики 1212 (например, датчики скорости), контроллеры 1211 (например, приемник GPS, радарный блок) для управления и мониторинга работы машины или орудия. Сетевой интерфейс 1215 может содержать по меньшей мере один из приемопередатчика GPS, приемопередатчика WLAN (например, WiFi), инфракрасного приемопередатчика, приемопередатчика Bluetooth, Ethernet или других интерфейсов из средств коммуникации с другими устройствами и системами, включая орудие 1240. Сетевой интерфейс 1215 может быть интегрирован с сетью 1210 машины или отделен от сети 1210 машины, как проиллюстрировано на фиг.12. Порты 1229 ввода/вывода (например, порт диагностики/бортовой диагностики) обеспечивают связь с другой системой или устройством обработки данных (например, устройствами отображения, датчиками и т.д.).
В одном примере машина выполняет работу трактора, который соединен с орудие для внесения жидкостей в поле. Скорость потока внесения жидкостей для каждой высевающей секции орудия может быть связана с данными о местоположении во время внесения, чтобы иметь лучшее понимание вносимой жидкости для каждого ряда и области в поле. Данные, связанные с внесением жидкостей, могут отображаться по меньшей мере на одном из устройств 1225 и 1230 отображения.
Обрабатывающая система 1220 может содержать один или более микропроцессоров, процессоров, систему на кристалле (интегральную схему) или один или более микроконтроллеров. Обрабатывающая система содержит логические схемы 1226 обработки информации для выполнения программных команд одной или более программ и блок 1228 связи (например, передатчик, приемопередатчик) для передачи и получения сообщений из машины через сеть 1210 или сетевой интерфейс 1215 машины или орудия через сеть 1250 или сетевой интерфейс 1260 орудия. Блок 1228 связи может быть интегрирован с обрабатывающей системой или отделен от обрабатывающей системы. В одном варианте осуществления блок 1228 связи обменивается данными с сетью 1210 машины и сетью 1250 орудия через порт диагностики/OBD из портов 1229 ввода/вывода.
Логические схемы 1226 обработки информации, содержащие один или более процессоров, могут обрабатывать сообщения, получаемые из блока 1228 связи, включая сельскохозяйственные данные (например, данные GPS, данные о внесении жидкостей, скорости потоков и т.д.). Система 1200 содержит память 1205 для хранения данных и программы для выполнения (программное обеспечение 1206) обрабатывающей системой. Память 1205 может хранить, например, программные компоненты, такие как программное обеспечение для внесения жидкостей для анализа внесения жидкостей для выполнения работ настоящего изобретения или любое другое программное приложение или модуль, изображения (например, зафиксированные изображения сельскохозяйственных культур), оповещения, карты и т.д. Памятью 1205 может быть любая известная форма машиночитаемого энергонезависимого носителя информации, такая как полупроводниковая память (например, флэш; SRAM; DRAM; и т.д.) или энергонезависимая память, такая как жесткие диски или твердотельный накопитель. Система также может содержать подсистему аудио ввода/вывода (не показано) которая может содержать микрофон и громкоговоритель, например, для получения и подачи голосовых команд или для аутентификации или авторизации пользователя (например, биометрические данные).
Обрабатывающая система 1220 осуществляет двустороннюю связь с памятью 1205, сетью 1210 машины, сетевым интерфейсом 1215, жаткой 1280, устройством 1230 отображения, устройством 1225 отображения и портами 1229 ввода/вывода по каналам 1230-1236 связи, соответственно.
Устройства 1225 и 1230 отображения могут обеспечивать визуальные пользовательские интерфейсы для пользователя или оператора. Устройства отображения могут содержать контроллеры дисплея. В одном варианте осуществления устройством 1225 отображения является портативное планшетное устройство или вычислительное устройство с сенсорным экраном, который отображает данные (например, данные внесения жидкостей, зафиксированные изображения, слой карты с локализованными изображениями, полевые карты высокой четкости применительно к данным внесения жидкостей, данные, касающиеся посева или уборки, или другие сельскохозяйственные переменные или параметры, карты урожая, оповещения и т.д.) и данные, генерируемые программным приложением для анализа сельскохозяйственных данных, и принимает входные данные от пользователя или оператора для изображения в разобранном виде области поля, мониторинга и управления операциями в поле. Операции могут включать конфигурацию машины или орудия, передачу данных, управление машиной или орудием, включая датчики и контроллеры, и сохранение генерируемых данных. Устройством 1230 отображения может быть дисплей (например, дисплей, предоставленный производителем оригинального оборудования (OEM)), который отображает изображения и данные для слоя карты с локализованными изображениями, данные, касающиеся внесения жидкостей, данные, касающиеся посева или уборки, данные урожая, регулировки машины (например, сеялки, трактора, комбайна, опрыскивателя и т.д.), управления машиной и мониторинга машины или орудия (например, сеялки, комбайна, опрыскивателя и т.д.), который соединен с машиной с датчиками и контроллерами, находящимися на машине или орудии.
Модуль 1270 управления кабины может содержать дополнительный модуль управления для включения или выключения определенных компонентов или устройств машины или орудия. Например, если пользователь или оператор не может управлять машиной или орудием, используя одно или более устройств отображения, то модуль управления кабины может содержать переключатели для блокировки или выключения компонентов или устройств машины или орудия.
Орудие 1240 (например, сеялка, культиватор, плуг, опрыскиватель, распылитель, поливное орудие и т.д.) содержит сеть 1250 орудия, обрабатывающую систему 1262, сетевой интерфейс 1260 и необязательные порты 1266 ввода/вывода для связи с другими системами или устройствами, включая машину 1202. Сеть 1250 орудия (например, сеть протокола последовательной шины локальной сети контроллеров (CAN), сеть ISOBUS и т.д.) содержит насос 1256 для нагнетания жидкости из резервуара (резервуаров) 1290 для хранения в CMU 1280, 1281, …N орудия, датчики 752 (например, датчики скорости, датчики семян для обнаружения прохода семян, датчики прижимного усилия, исполнительные клапаны, датчики OEM, датчики потока и т.д.), контроллеры 754 (например, приемник GPS) и обрабатывающую систему 762 для управления и мониторинга работы машины. CMU управляют и отслеживают применяемое орудием внесение жидкости на сельскохозяйственные культуры или почву. Внесение жидкостей может применяться на любой стадии развития сельскохозяйственной культуры, в том числе внутрь посевной борозды при посеве семян, рядом с посевной бороздой в отдельной борозде или в области, которая находится рядом с областью посева (например, между рядами кукурузы или сои), при наличии семян или роста сельскохозяйственной культуры.
OEM датчиками могут быть датчики влажности или датчики потока для комбайн, датчики скорости для машины, датчики уровня семян для сеялки, датчики внесения жидкостей для опрыскивателя, или датчики разрежения, подъема, опускания для орудия. Например, контроллеры могут содержать процессоры на связи с множеством датчиков семян. Процессоры выполнены с возможностью обработки данных (например, данных внесения жидкостей, данных датчиков семян) и передачи обработанных данных в обрабатывающую систему 1262 или 1220. Контроллеры и датчики можно использовать для мониторинга двигателей и приводов на сеялке, содержащей систему привода с изменяемой скоростью для изменения плотности растений. Контроллеры и датчики также могут обеспечивать управление рядами с выключением отдельных рядов или секций сеялки. Датчики и контроллеры могут определять изменения электрического двигателя, который отдельно управляет каждым рядом сеялки. Эти датчики и контроллеры могут определять скорость доставки семян в семяпроводе для каждого ряда сеялки.
В одном примере датчики содержат ион-селективные электроды и ИК-спектроскопию для измерения различных питательных веществ (например, азота, фосфора, калия и т.д.) в образцах почвы. Блоки управления и мониторинга и проточные устройства, раскрытые в этом документе, могут динамично изменять скорость внесения жидкостей во время сельскохозяйственной работы по месту в областях в поле на основании измеренного количества питательных веществ почвы (например, недавно измеренных питательных веществ почвы, динамично измеряемого в реальном времени количества различных питательных веществ) в области в поле, которое измеряется во время сельскохозяйственной работы или было ранее измерено для конкретной области в поле. Датчики также могут включать датчики проводимости почвы, температуры почвы и оптические датчики.
Сетевым интерфейсом 1260 может быть приемопередатчик GPS, приемопередатчик WLAN (например, WiFi), инфракрасный приемопередатчик, приемопередатчик Bluetooth, Ethernet или другие интерфейсы из средств коммуникации с другими устройствами и системами, включая машину 1202. Сетевой интерфейс 1260 может быть интегрирован с сетью 1250 орудия или отделен от сети 1250 орудия, как проиллюстрировано на фиг.12.
Обрабатывающая система 1262 сообщается в двух направлениях с сетью 1250 орудия, сетевым интерфейсом 1260 и портами 1266 ввода/вывода через каналы 1241-1243 связи, соответственно.
Орудие сообщается с машиной по проводной, а возможно также беспроводной двунаправленной связи 1204. Сеть 1250 орудия может сообщаться прямо с сетью 1210 машины или через сетевые интерфейсы 1215 и 1260. Орудие также может быть физически связано с машиной для сельскохозяйственной работы (например, посева, уборки, опрыскивания, и т.д.).
Памятью 1205 может быть доступный для машины энергонезависимый носитель, на котором хранится одна или более наборов команд (например, программное обеспечение 1206), реализующих любые один или более методов или функций, описанных в этом документе. Программное обеспечение 1206 также может находиться полностью или по меньшей мере частично в памяти 1205 и/или в обрабатывающей системе 1220 в процессе его выполнения системой 1200, причем память и обрабатывающая система также составляет доступную для машины среду хранения. Кроме того, программное обеспечение 1206 можно передавать или получать по сети через сетевой интерфейс 1215.
В одном варианте осуществления доступный для машины энергонезависимый носитель (например, память 1205) содержит выполняемые команды компьютерной программы, которые при выполнении системой обработки данных заставляют систему выполнять операции или способы настоящего изобретения, включая фиксацию изображений на разных стадиях развития сельскохозяйственной культуры и проведение анализа данных зафиксированных изображений. Несмотря на то, что в иллюстративном варианте осуществления доступный для машины энергонезависимый носитель (например, память 1205) показан, как единственный носитель, термин «доступный для машины энергонезависимый носитель» следует понимать, как содержащий единственный носитель или множество носителей (например, централизованных или распределенных баз данных и/или сверхоперативной памяти и серверов), которые хранят один или более наборов команд. Термин «доступный для машины энергонезависимый носитель» следует понимать, как включающий любой носитель, который способен хранить, кодировать или нести набор команд для выполнения машиной и который заставляет машину выполнять любой один или более методов настоящего изобретения. Термин «доступный для машины энергонезависимый носитель» соответственно следует понимать, как включающий, но без ограничения, твердотельную память, оптические и магнитные носители и волны передачи сигналов.
Обращаясь к Фиг.13 и 14, в соответствии с одним вариантом осуществления проиллюстрировано альтернативное проточное устройство 1300. Проточное устройство 1300 предпочтительно содержит полость 1310 слабого потока (предпочтительно в сообщении по текучей среде с источником слабого потока текучей среды), проход 1320 для сильного потока (предпочтительно в сообщении по текучей среде с источником сильного потока текучей среды, имеющем более высокое рабочее давление, чем источник текучей среды низкого давления) и выпускной проход 1330 (предпочтительно в сообщении по текучей среде с раздающим устройством, таким как гибкая трубка для направления текучей среды в требуемое место, такое как посевная борозда).
Шаровой клапан 1350 предпочтительно расположен внутри полости 1310 слабого потока. Шаровой клапан 1350 предпочтительно содержит отверстие 1352 шарового клапана (например, цилиндрическое сквозное отверстие, как проиллюстрировано). Сферические уплотнения 1324, 1334 предпочтительно удерживают шаровой клапан 1350 в переходном положении (но позволяют поворачиваться, как описано в этом документе). Шаровой клапан предпочтительно соединен с исполнительным механизмом 1360 (например, выходным валом электрического двигателя, обменивающимся данными с сетью орудия для получения команд положения исполнительного механизма), как проиллюстрировано на фиг.14. Исполнительный механизм 1360 предпочтительно выполнен с возможностью поворота шарового клапана через диапазон вращательных движений вокруг оси, перпендикулярной центральной оси отверстия 1352 шарового клапана. Диапазон перемещения шарового клапана 1350 при вращении исполнительным механизмом 1360 предпочтительно представляет собой диапазон перемещения по часовой стрелке или против часовой стрелки до 360 градусов на изображении фиг.13.
Положение отверстия 1352 шарового клапана предпочтительно определяет незначительную часть отверстия 1322 прохода для сильного потока и/или отверстия 1332 выпускного прохода, которые открываются, обеспечивая протекание из прохода 1320 для сильного потока в отверстие 1352 шарового клапана и/или из отверстия 1352 шарового клапана в выпускной проход 1330, соответственно. Отверстия предпочтительно имеют такую форму, что открытая незначительная часть каждого отверстия увеличивается (например, арифметически, геометрически, экспоненциально, логарифмически) по мере того, как отверстие 1352 шарового клапана поворачивается (например, против часовой стрелки на изображении фиг.13) мимо каждого отверстия. Например, со ссылкой на Фиг.14, отверстие 1352 шарового клапана может иметь переменную ширину W(y), которая увеличивается (например, арифметически, геометрически, экспоненциально, логарифмически) вдоль направления y. Таким образом, в положениях шарового клапана, которые открывают вертикальную длину y отверстия 1352 шарового клапана, площадь открытой части O отверстия 1352 шарового клапана прямо связана с шириной W(y). В проиллюстрированном варианте осуществления ширина W(y) предпочтительно экспоненциально увеличивается вдоль направления y вследствие дугообразных (например, изогнутых наружу) боковых сторон отверстия 1352 шарового клапана. Отверстие 1332 выпускного прохода предпочтительно выполнено аналогично отверстию 1322 прохода для сильного потока за исключением того, что ширина отверстия выпускного прохода предпочтительно увеличивается вдоль направления z, указанного на фиг.13.
Снова со ссылкой на Фиг.13, в первом частичном диапазоне перемещения шарового клапана 1350 (включая, например, положение, в котором отверстие 1352 шарового клапана продолжается вертикально на изображении фиг.13) ни полость 1310 слабого потока, ни проход 1320 для сильного потока не находятся в сообщении по текучей среде; таким образом, в первом частичном диапазоне перемещения текучая среда предпочтительно не протекает в выпускной проход 1330.
Во втором частичном диапазоне перемещения шарового клапана 1350 только полость 1310 слабого потока находится в сообщении по текучей среде с выпускным проходом 1330. По мере увеличения открывания части отверстия 1332 выпускного прохода в отверстие 1352 шарового клапана (например, его правой стороны вдоль изображения фиг.13) во втором частичном диапазоне перемещения, обеспечивается увеличение скорости потока из полости 1310 слабого потока в выпускной проход 1330 через отверстие 1352 шарового клапана.
В третьем частичном диапазоне перемещения шарового клапана 1350 (включая, например, положение, проиллюстрированное на фиг.13), как полость 1310 слабого потока, так и проход 1320 для сильного потока находятся в сообщении по текучей среде с выпускным проходом 1330. По мере увеличения открывания части отверстия 1332 выпускного прохода в отверстие 1352 шарового клапана (например, его правой стороны на изображении фиг.13) во втором частичном диапазоне перемещения, обеспечивается увеличение скорости потока из полости 1310 слабого потока в выпускной проход 1330 через отверстие 1352 шарового клапана. По мере увеличения открывания части отверстия 1322 прохода для сильного потока в отверстие шарового клапана (например, его левой стороны на изображении фиг.13) во втором частичном диапазоне перемещения, обеспечивается увеличение скорости потока из прохода 1320 для сильного потока в выпускной проход 1330 через отверстие 1352 шарового клапана.
В четвертом частичном диапазоне перемещения шарового клапана 1350 только проход для сильного потока находится в сообщении по текучей среде с выпускным проходом 1330. По мере увеличения открывания части отверстия 1322 прохода для сильного потока в отверстие шарового клапана (например, его левой стороны на изображении фиг.13) во втором частичном диапазоне перемещения, обеспечивается увеличение скорости потока из прохода 1320 для сильного потока в выпускной проход 1330 через отверстие 1352 шарового клапана.
Во время работы шаровой клапан 1350 предпочтительно непрерывно последовательно поворачивается (против часовой стрелки на изображении фиг.13) через первый, второй, третий и четвертый частичные диапазоны перемещения. Затем шаровой клапан может продолжать поворачиваться в том же самом направлении назад в первый частичный диапазон перемещения или может изменять направление и поворачиваться непрерывно (по часовой стрелке на изображении фиг.13) через четвертый, третий, второй и первый частичные диапазоны перемещения.
Фиг.15 иллюстрирует проточное устройство (например, блок управления и мониторинга) для управления и мониторинга внесения в поле в соответствии с еще одним вариантом осуществления. Со ссылкой на Фиг.15, проточное устройство 600' предпочтительно похоже на проточное устройство 600, описанное в этом документе, за исключением того, что вместо (или в качестве альтернативы в дополнение к) расходомеру, расположенному в проходе 610 для сильного потока, расходомер 1500 расположен во впуске 604 для того, чтобы измерять общий поток, поступающий в проточное устройство 600'. Во время работы проточного устройства 600' в первом диапазоне скоростей потока (например, низких скоростей потока) предпочтительно закрывается протекание по проходу 610 для сильного потока, и расходомер 612 слабого потока предпочтительно используется для определения общей скорости потока через проточное устройство 600'. Во втором диапазоне скоростей потока (например, скоростей потока, больше чем в первом диапазоне), для определения общей скорости потока через проточное устройство используется либо расходомер 612 слабого потока, либо общий расходомер 1500. В третьем диапазоне скоростей потока (например, скоростей потока больше, чем во втором диапазоне), для определения общей скорости потока через проточное устройство предпочтительно используется общий расходомер 1500.
Расходомер 612 слабого потока предпочтительно выполнен с возможностью точного измерения потока (например, в пределах погрешности 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2 или 5%) в первом диапазоне скоростей потока и по меньшей мере в нижней части второго диапазона скоростей потока. Общий расходомер 1500 предпочтительно выполнен с возможностью точного измерения потока (например, в пределах 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2 или 5% погрешности) в третьем диапазоне скоростей потока и по меньшей мере в верхней части второго диапазона скоростей потока. Верхняя часть и нижняя часть предпочтительно перекрываются так, что диапазон скоростей потока, точно измеряемых расходомером 612 слабого потока, предпочтительно перекрывается с диапазоном скоростей потока, точно измеряемых общим расходомером 1500. расходомер представляет собой инструмент для измерения линейного, нелинейного, массового или объемного потока жидкости или газа.
Обращаясь к Фиг.16-20, в соответствии с одним вариантом осуществления проиллюстрировано еще одно проточное устройство 1600. Проточное устройство 1600 предпочтительно содержит впускной проход 1602, датчик 1604 общего потока для измерения общего потока через впускной проход, полость 1610 слабого потока (предпочтительно в сообщении по текучей среде с источником текучей среды низкого давления), датчик 1612 слабого потока для измерения потока через полость слабого потока, путь 1614 для слабого потока, проход 1620 для сильного потока (предпочтительно в сообщении по текучей среде с источником текучей среды высокого давления, имеющим более высокое рабочее давление, чем источник текучей среды низкого давления), путь 1622 для сильного потока и выпускной проход 1630 (предпочтительно в сообщении по текучей среде с раздающим устройством, таким как гибкая трубка для направления текучей среды в требуемое место, такое как посевная борозда). В одном примере проход для сильного потока допускает скорости потока до 60 раз больше, чем скорости потока прохода для слабого потока.
Шаровой клапан 1650 (например, эксцентриковый шаровой клапан) предпочтительно способен принимать поток жидкости из пути для сильного и слабого потоков и предоставлять поток жидкости в выпускной проход 1630. Шаровой клапан 1650 предпочтительно содержит отверстие 1652 шарового клапана (например, множество цилиндрических сквозных отверстий, как проиллюстрировано). Уплотнения предпочтительно удерживают шаровой клапан 1650 в переходном положении (но обеспечивают поворот, как описано в этом документе). Шаровой клапан может быть соединен с исполнительным механизмом (например, выходным валом электрического двигателя с обменом данными с сетью орудия для получения команд положения исполнительного механизма). Исполнительный механизм предпочтительно выполнен с возможностью поворота шарового клапана через диапазон вращательных движений вокруг оси, перпендикулярной центральной оси отверстия 1652 шарового клапана. Диапазон перемещения шарового клапана 1650 при вращении исполнительным механизмом предпочтительно представляет собой диапазон перемещения до 360 градусов по часовой стрелке или против часовой стрелки на изображении фиг.16.
Положение отверстия 1652 шарового клапана предпочтительно определяет поток жидкости из путей для сильного и слабого потоков через отверстие шарового клапана в выпускной проход 1630. Отверстия путей протекания предпочтительно имеют такую форму, что открытая незначительная часть каждого отверстия увеличивается или уменьшается (например, арифметически, геометрически, экспоненциально, логарифмически) по мере того, как отверстие шарового клапана 1652 поворачивается (например, против часовой стрелки на изображениях фиг.17-20) мимо каждого отверстия путей протекания.
Со ссылкой на проточное устройство 1700 фиг.17, в первом частичном диапазоне перемещения шарового клапана 1750 (включая, например, закрытое положение, в котором отверстие 1752 шарового клапана с множеством цилиндрических отверстий 1751 и 1753 продолжается по существу вертикально на изображении фиг.17) ни полость 1710 слабого потока и пути 1714, 1715 для слабого потока, ни проход 1720 для сильного потока и путь 1722 для сильного потока не находятся в сообщении по текучей среде с выпускным проходом 1730; таким образом, в первом частичном диапазоне перемещения текучая среда предпочтительно не протекает в выпускной проход 1730. Проточное устройство 1700 содержит уплотнения 1754-1757 для поворота отверстия 1752 в шаровом клапане 1750. Отверстие 1752 шарового клапана содержит множество отверстий 1751 и 1753, каждое из которых имеет отверстие с цилиндрической формой. Отверстия 1751 и 1753 расположены друг относительно друга с конфигурируемым углом 1758, отличным от 180 градусов (например, 10-40 градусов или 20-30 градусов), который в соответствии с одним вариантом осуществления может быть заданным или регулируемым.
Со ссылкой на проточное устройство 1800 фиг.18, во втором частичном диапазоне перемещения шарового клапана 1850 только полость 1810 слабого потока и пути 1814, 1815 для слабого потока находятся в сообщении по текучей среде с выпускным проходом 1830. Конкретно, пути 1817 и 1818 для слабого потока проходят через отверстие 1852 шарового клапана в выпускной проход 1830. По мере увеличения открывания части отверстия выпускного прохода 1830 в отверстие 1852 шарового клапана во втором частичном диапазоне перемещения, обеспечивается увеличение скорости потока из полости 1810 слабого потока и путей 1814 и 1815 для слабого потока в выпускной проход 1830 с использованием путей 1817 и 1818 через отверстие 1852 шарового клапана.
В третьем частичном диапазоне перемещения шарового клапана 18950 (включая, например, положение, проиллюстрированное в проточном устройстве 1900 фиг.19), как полость 1910 слабого потока, так и проход 1920 для сильного потока находятся в сообщении по текучей среде с выпускным проходом 1930. По мере увеличения открывания части отверстия 1932 выпускного прохода в отверстие 1952 шарового клапана в третьем частичном диапазоне перемещения, обеспечивается увеличение скорости потока из полости 1910 слабого потока, пути 1914 для слабого потока и пути 1915 для слабого потока в выпускной проход 1930 через пути 1917 и 1918 для слабого потока, которые проходят через отверстия 1951 и 1953 отверстия 1952 шарового клапана в отверстие 1932.
По мере увеличения открывания части отверстия 1932 выпускного прохода в отверстие 1952 шарового клапана в третьем частичном диапазоне перемещения, обеспечивается увеличение скорости потока из полости 1920 для сильного потока и пути 1922 для сильного потока в выпускной проход 1930 через путь 1924 для сильного потока, который проходит через отверстия 1951 и 1953 отверстия 1952 шарового клапана в отверстие 1932.
В четвертом частичном диапазоне перемещения шарового клапана 2050, как проиллюстрировано в проточном устройстве 2000 фиг.20, только пути 2015 и 2017 для слабого потока и проход 2020 для сильного потока, путь 2022 для сильного потока и путь 2024 для сильного потока находятся в сообщении по текучей среде с выпускным проходом 3030. По мере увеличения открывания части прохода 2020 для сильного потока и пути 2022 для сильного потока в отверстие шарового клапана в четвертом частичном диапазоне перемещения, обеспечивается увеличение скорости потока из прохода 2020 для сильного потока в выпускной проход 2030 через отверстия 2051 и 2053 отверстия 2052 шарового клапана. Путь 2014 для слабого потока не находится в сообщении по текучей среде с отверстием 2052 шарового клапана и выпускным проходом 2030.
Во время работы шаровой клапан (например, 1650, 1750, 1850, 1950, 2050) предпочтительно непрерывно последовательно поворачивается (против часовой стрелки для изображений фиг.17-20) через первый, второй, третий и четвертый частичные диапазоны перемещения. Затем шаровой клапан может продолжать поворачиваться в том же самом направлении назад в первый частичный диапазон перемещения или может изменять направление и непрерывно поворачиваться через четвертый, третий, второй и первый частичные диапазоны перемещения.
Фиг.21 иллюстрирует расходомер с турбинной вставкой в соответствии с одним вариантом осуществления. Турбинная вставка 2100 вращается, когда через расходомер протекает жидкость (например, 312, 322, 512, 528, 612, 628, 1500, датчик 1612 потока и т.д.).
Фиг.22 иллюстрирует расходомер с турбинной вставкой, которая соединена со спиральным компонентом в соответствии с альтернативным вариантом осуществления. Турбинная вставка 2200 и спиральный компонент 2210 оба вращаются, когда через расходомер протекает жидкость (например, 312, 322, 512, 528, 612, 628, 1500, датчик 1612 потока, датчик 1604 потока и т.д.). Спиральный компонент 2210 содержит ребра или лопасти 2212-2215 для получения более быстрой скорости и более быстрого кручения турбинной вставки по сравнению с турбинной вставкой, которая не содержит спиральный компонент.
Фиг.23 иллюстрирует спиральный компонент в соответствии с альтернативным вариантом осуществления. Спиральный компонент 2300 содержит ребра или лопасти 2302, 2304 и 2306 для получения более быстрой скорости и более быстрого кручения соответствующей турбинной вставки по сравнению с турбинной вставкой, которая не содержит спиральный компонент.
В первом варианте осуществления проточное устройство для управления протеканием во время сельскохозяйственной работы содержит эксцентриковый шаровой клапан, имеющий множество отверстий, которые вращаются в рабочем положении для управления протеканием жидкости через эксцентриковый шаровой клапан в выпускной проход. Первый проход предоставляет первый путь протекания из впуска по меньшей мере в одно отверстие эксцентрикового шарового клапана. Второй проход предоставляет второй путь протекания из впуска по меньшей мере в одно отверстие эксцентрикового шарового клапана.
В одном примере первого варианта осуществления первый вариант осуществления необязательно дополнительно содержит множество отверстий эксцентрикового шарового клапана, каждое из которых содержит отверстие с цилиндрической формой, которые расположены друг относительно друга с конфигурируемым углом, отличным от 180 градусов.
В еще одном примере первого варианта осуществления первый вариант осуществления необязательно дополнительно содержит конфигурируемый угол от 10 до 40 градусов.
В еще одном примере первого варианта осуществления первый вариант осуществления необязательно дополнительно содержит конфигурируемый угол от 20 до 30 градусов.
В еще одном примере первого варианта осуществления объект любого из примеров первого варианта осуществления необязательно дополнительно содержит эксцентриковый шаровой клапан, содержащий множество частичных диапазонов перемещения, при этом каждый диапазон перемещения соответствует положению эксцентрикового шарового клапана, включая первое положение, в котором первый проход и второй проход не находятся в сообщении по текучей среде с выпускным проходом.
В еще одном примере первого варианта осуществления объект любого из примеров первого варианта осуществления необязательно дополнительно содержит эксцентриковый шаровой клапан, содержащий второе положение, в котором первый проход содержит первый путь протекания через первое отверстие эксцентрикового шарового клапана в выпускной проход и второй путь протекания через второе отверстие эксцентрикового шарового клапана.
В еще одном примере первого варианта осуществления объект любого из примеров первого варианта осуществления необязательно дополнительно содержит эксцентриковый шаровой клапан, содержащий третье положение, в котором второй проход содержит путь протекания с первой скоростью потока через первое и второе отверстия эксцентрикового шарового клапана в выпускной проход.
В еще одном примере первого варианта осуществления объект любого из примеров первого варианта осуществления необязательно дополнительно содержит эксцентриковый шаровой клапан, содержащий четвертое положение, в котором первый проход содержит первый путь протекания с первой скоростью потока через первое отверстие эксцентрикового шарового клапана в выпускной проход, а второй проход содержит второй путь протекания со второй скоростью потока через первое отверстие и второе отверстие эксцентрикового шарового клапана в выпускной проход.
В еще одном примере первого варианта осуществления объект любого из примеров первого варианта осуществления необязательно дополнительно содержит действующий эксцентриковый шаровой клапан, предпочтительно последовательно поворачивающийся через разные частичные диапазоны перемещения и соответствующие разные положения.
В еще одном примере первого варианта осуществления объект любого из примеров первого варианта осуществления необязательно дополнительно содержит эксцентриковый шаровой клапан, вращающийся с изменением скорости потока через эксцентриковый шаровой клапан и выпускной проход на основании получения данных о питательных веществах почвы от датчиков, причем данные о питательных веществах почвы показывают измеренное значение питательных веществ в почве в поле во время сельскохозяйственной работы.
Во втором варианте осуществления блок управления и мониторинга содержит клапан, имеющий отверстие для управления протеканием жидкости через клапан в выпуск и первый проход с предоставлением первого пути протекания, имеющего переменную первую скорость потока из впуска в клапан. Первый проход содержит первый расходомер для мониторинга протекания жидкости через первый проход. Второй проход предоставляет второй путь протекания, имеющий переменную вторую скорость потока из впуска в клапан. Второй проход содержит второй расходомер для мониторинга протекания жидкости через второй проход.
В одном примере второго варианта осуществления второй вариант осуществления необязательно дополнительно содержит смещающий механизм, который соединен со вторым проходом и элементом, соединенным со смещающим механизмом. Смещающий механизм открывается, когда давление на первой поверхности элемента превышает давление на второй поверхности элемента, и это заставляет жидкость проходить через второй проход в клапан.
В еще одном примере второго варианта осуществления второй вариант осуществления необязательно дополнительно содержит смещающий механизм, который обеспечивает функцию поддержания второго пути протекания через второй проход закрытым до тех пор, пока скорость потока не достигнет определенного диапазона так, чтобы измерение второго расходомера было точным.
В еще одном примере второго варианта осуществления объект любого из примеров второго варианта осуществления необязательно дополнительно содержит первое и второе поперечные отверстия между первым и вторым проходами и шаровым клапаном, изменяющиеся по мере того, как шаровой клапан поворачивается или перемещается из закрытого положения в открытое положение, вызывая увеличение доступной площади поперечного сечения первого и второго поперечных отверстий через шаровой клапан.
В еще одном примере второго варианта осуществления объект любого из примеров второго варианта осуществления необязательно дополнительно содержит первое поперечное отверстие, имеющее постепенно расширяющуюся форму с площадью поперечного сечения, меньшей чем площадь поперечного сечения второго поперечного отверстия.
В еще одном примере второго варианта осуществления объект любого из примеров второго варианта осуществления необязательно дополнительно имеет широкий диапазон перемещения шарового клапана, соответствующий постепенно увеличивающейся скорости потока в изменяющейся первой скорости потока.
В еще одном примере второго варианта осуществления объект любого из примеров второго варианта осуществления необязательно дополнительно содержит второе поперечное отверстие, более широкое чем первое поперечное отверстие и имеющее в общем постоянную ширину.
В третьем варианте осуществления орудие содержит по меньшей мере один резервуар для хранения жидкости, вносимой в поле, множество высевающих секций, каждая из которых имеет проточное устройство, которое содержит эксцентриковый шаровой клапан, имеющий множество отверстий, которые вращаются в рабочем положении для управления протеканием жидкости через эксцентриковый шаровой клапан в выпускной проход для внесения жидкости в поле, и насос, соединенный с множеством высевающих секций. Насос управляет протеканием жидкости во множество проточных устройств.
В одном примере третьего варианта осуществления третий вариант осуществления дополнительно необязательно содержит каждое проточное устройство, содержащее первый проход, обеспечивающий первый путь протекания из впуска по меньшей мере в одно отверстие эксцентрикового шарового клапана, и второй проход, обеспечивающий второй путь протекания из впуска по меньшей мере в одно отверстие эксцентрикового шарового клапана.
В еще одном примере третьего варианта осуществления объект любого из примеров третьего варианта осуществления необязательно дополнительно содержит множество отверстий эксцентрикового шарового клапана, каждое из которых содержит отверстие с цилиндрической формой, которые расположены друг относительно друга с конфигурируемым углом, отличным от 180 градусов.
В еще одном примере третьего варианта осуществления объект любого из примеров третьего варианта осуществления необязательно дополнительно содержит конфигурируемый угол от 10 до 40 градусов.
В еще одном примере третьего варианта осуществления объект любого из примеров третьего варианта осуществления необязательно дополнительно содержит конфигурируемый угол от 20 до 30 градусов.
В еще одном примере третьего варианта осуществления объект любого из примеров третьего варианта осуществления необязательно дополнительно содержит эксцентриковый шаровой клапан, содержащий множество частичных диапазонов перемещения, при этом каждый диапазон перемещения соответствует положению эксцентрикового шарового клапана, включая первое положение, в котором первый проход и второй проход не находятся в сообщении по текучей среде с выпускным проходом.
В еще одном примере третьего варианта осуществления объект любого из примеров третьего варианта осуществления необязательно дополнительно содержит действующий эксцентриковый шаровой клапан, предпочтительно последовательно поворачивающийся через разные частичные диапазоны перемещения и соответствующие разные положения.
В еще одном примере третьего варианта осуществления объект любого из примеров третьего варианта осуществления необязательно дополнительно содержит дополнительный насос, соединенный с дополнительным множеством высевающих секций. Дополнительный насос управляет протеканием жидкости в проточные устройства дополнительного множества высевающих секций.
В еще одном примере третьего варианта осуществления объект любого из примеров третьего варианта осуществления необязательно дополнительно содержит по меньшей мере один датчик почвы для определения данных о питательных веществах почвы, показывающих измеренное значение питательных веществ в почве в поле во время сельскохозяйственной работы. По меньшей мере один эксцентриковый шаровой клапан поворачивается с изменением скорости потока через эксцентриковый шаровой клапан и выпускной проход в ответ на получение данных о питательных веществах почвы по меньшей мере от одного датчика.
Следует понимать, что описание выше предназначено для пояснения, а не для ограничения. Специалистам в данной области при прочтении и понимании описания выше будет очевидно множество других вариантов осуществления. Вследствие этого, объем правовых притязаний изобретения должен быть определен со ссылкой на приложенную формулу изобретения, наряду с полным объемом эквивалентов, на который эта формула изобретения имеет право.
Реферат
Предложены системы и устройства для управления и мониторинга внесения жидкостей на сельскохозяйственном поле. В одном варианте осуществления проточное устройство для управления протеканием во время сельскохозяйственной работы содержит эксцентриковый шаровой клапан, имеющий множество отверстий, которые вращаются в рабочем положении для управления протеканием жидкости через эксцентриковый шаровой клапан в выпускной проход. Проточное устройство также содержит первый проход, который предоставляет первый путь протекания из впуска по меньшей мере в одно отверстие эксцентрикового шарового клапана, и второй проход, который предоставляет второй путь протекания из впуска по меньшей мере в одно отверстие эксцентрикового шарового клапана. Изобретение обеспечивает управление внесением жидкостей разными секциями сеялки. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 23 ил.
