CN105783839A - 农机具深松作业的耕深在线测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农机具深松作业的耕深在线测量系统，包括耕深测量传感器以及与所述耕深测量传感器连接的数据处理器；所述耕深测量传感器包括分别安装在下拉杆上的第一倾角传感器和安装在犁架上的第二倾角传感器；所述数据处理器，用于接收第一倾角传感器和第二倾角传感器的倾斜角度，并按照下述公式实时计算耕深深度：。本发明采用倾角传感器测量耕深深度，不仅解决了测距类传感器易受地面不平、秸秆肥料拥堵对测深结果的影响，而且通过在犁架上安装第二倾角传感器可监测深松犁的水平变化状态，防止深松过程中提犁浅耕或更换小犁头进行浅耕，从而提供准确的耕深测量。

Description

农机具深松作业的耕深在线测量系统及方法

技术领域

本发明涉及一种农机具深松实时监测的系统和方法，尤其是一种农机具深松作业的耕深实时测量的系统和方法。

背景技术

目前，我国农业生产方式已经实现了以机械化作业为主的时代，随着农村劳动力的城市转移，农业机械在农业生产的各个领域被广泛应用，农业生产对农业机械的依赖性越来越强，农业机械化水平越来越高，农民对农业机械田间作业的质量要求也越来越高。如何提高对田间作业的管理水平进而提高粮食作物单产，这对农机管理部门来说是新的挑战。

最近几年来，国家为提高粮食作物单产，改善我国农村耕地耕层结构，提升土壤抗旱排涝能力，在农机化生产中，一直坚持实行以深松为重点的“三、三”轮耕制，即每三年深松一次，其它两年采取少耕或免耕作业，因此深松作业的耕深是否达标很关键。

目前我国对于耕深的测量大部分还是采用人工扒开机具作业过的土层，露出作业土层的底部，然后采用钢板尺进行测量的方法。这种方式不仅劳动强度大，而且靠扒开作业后的土层来确定沟底，带有不确定性，使测量不准确，并且无法连续地记录耕深数据。另外现有的专利技术中有采用超声波传感器计算耕深，该技术无法避免地面不平、秸秆肥料拥堵对测深结果的影响；还有仅在深松作业机构负载架后端的铰接轴上安装角度传感器的技术，无法监测深松犁的水平状态变化，不能避免有些机手田间作业偷工减料，提犁浅耕，得不到深松效果。由于检测手段的落后和人为因素的影响，抽查到的作业地块也无法保证达到标准。

发明内容

本发明的目的是彻底解决由于检测手段的落后和人为因素的影响造成耕深不合格的问题，提供一种农机具深松作业的耕深在线测量系统及方法，其在下拉杆及深松犁上各安装一个倾角传感器、借助车载终端的耕深测量模块实时深松的深度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种农机具深松作业的耕深在线测量系统，包括耕深测量传感器以及与所述耕深测量传感器连接的数据处理器；

所述耕深测量传感器包括分别安装在下拉杆上的第一倾角传感器和安装在犁架上的第二倾角传感器；

所述数据处理器，用于接收第一倾角传感器和第二倾角传感器的倾斜角度，并按照下述公式实时计算耕深深度：

其中，表示耕深深度，单位mm；

表示第一倾角传感器的倾角测量值，单位°；

表示第二倾角传感器的倾角测量值，单位°；

表示深松机平放时的高度，单位mm；

表示前、后两排深松齿之间的距离，单位mm；

表示下拉杆长度，单位mm；

表示犁铲端部至犁臂的距离，单位mm；

表示下拉杆与农机的铰接端距离地面的高度，单位mm。

上述技术方案中，通过第一倾角传感器和第二倾角传感器的测量值和农具标识模块的参数实时计算深松深度，可以避免测距类传感器容易受到秸秆等影响导致测距误差较大的问题。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：本发明采用倾角传感器测量耕深深度，不仅解决了测距类传感器易受地面不平、秸秆肥料拥堵对测深结果的影响，而且通过在犁架上安装第二倾角传感器可监测深松犁的水平变化状态，防止深松过程中提犁浅耕或更换小犁头进行浅耕，从而提供准确的耕深测量，对深松作业质量进行实时监控，通过改善耕整质量，促进农业增效、农民增收。

附图说明

图1是本发明耕深测试的原理图；

图2是本发明数据处理器的硬件结构图；

其中，1代表下拉杆，2代表第一倾角传感器，3代表第二倾角传感器，4代表前、后两排深松犁之间的连接杆，5代表犁臂，6代表犁铲。

具体实施方式

参见图1和图2，本实施例中农机具深松作业的耕深在线测量系统，包括耕深测量传感器以及与所述耕深测量传感器连接的数据处理器；所述耕深测量传感器包括分别安装在下拉杆1上的第一倾角传感器2和安装在犁架上的第二倾角传感器3；

所述数据处理器，用于接收第一倾角传感器2和第二倾角传感器3的倾斜角度，并按照下述公式实时计算耕深深度：

（Ⅰ）

其中，表示耕深深度，单位mm；

表示第一倾角传感器的倾角测量值，单位°；

表示第二倾角传感器的倾角测量值，单位°；

表示深松机平放时的高度，单位mm；

表示前、后两排深松齿之间的距离，单位mm；

表示下拉杆1的长度，单位mm；

表示犁铲6端部至犁臂5的垂直距离，单位mm；

表示下拉杆与农机的铰接端距离地面的高度，单位mm。

参见图1测定耕深的原理：深松深度，由于前、后两排深松齿之间的连接杆4与犁臂5垂直，犁臂5顶端至D₁底端的距离为：；其中，；。综上，可以得出。本实施例中前、后两排深松齿之间的距离即为前、后两排深松犁之间的连接杆4的长度。

所述数据处理器包括MCU模块以及连接在MCU模块配套接口上的显示器模块、存储器模块和存储有农具参数的农具标识模块。还可以包括基于无线公网的无线通讯模块，用于与远程管理系统进行信息交互，实现耕深数据实时监控。

MCU模块的型号为STM32。所述显示器模块将深松犁的深松深度、行驶轨迹、拖拉机实时状态等信息显示到显示屏上，便于工作人员实时了解深松犁和拖拉机的工作状态。所述农具标识模块采用STC11F05单片机，对农具参数信息进行管理，所述农具参数包括耕幅、高度、前后两排深松齿之间的距离和犁铲端部到犁臂的垂直距离，上述参数为常数，还包括表示下拉杆与农机的铰接端距离地面的高度和下拉杆1的长度。

采用本实施例的系统进行耕深在线测量的方法，包括如下步骤：

步骤1、倾角测量：在下拉杆1和犁架上分别安装第一倾角传感器2和第二倾角传感器3，深松作业时实时将倾角信号传送至数据处理器；

步骤2、耕深计算：数据处理器提取从农具标识模块提取农具参数、并根据实时接收的倾角信息按照下述公式实时计算耕深：

，其中、、、和为常数，其由农具标识模块提供；

步骤3、将步骤2中计算的耕深数据实时显示在显示模块上。

综上，本发明利用2个倾角传感器即可准确计算出耕深的深度，而且通过在犁架上安装第二倾角传感器可监测深松犁的水平变化状态，防止深松过程中提犁浅耕或更换小犁头进行浅耕。

Claims (5)

1.一种农机具深松作业的耕深在线测量系统，包括耕深测量传感器以及与所述耕深测量传感器连接的数据处理器；其特征在于：

所述耕深测量传感器包括分别安装在下拉杆（1）上的第一倾角传感器（2）和安装在犁架上的第二倾角传感器（3）；

所述数据处理器，用于接收第一倾角传感器（2）和第二倾角传感器（3）的倾斜角度，并按照下述公式实时计算耕深深度：

（Ⅰ）

其中，表示耕深深度，单位mm；

表示第一倾角传感器的倾角测量值，单位°；

表示第二倾角传感器的倾角测量值，单位°；

表示深松机平放时的高度，单位mm；

表示前、后两排深松齿之间的距离，单位mm；

表示下拉杆长度，单位mm；

表示犁铲（6）端部至犁臂（5）的距离，单位mm；

表示下拉杆（1）与农机的铰接端距离地面的高度，单位mm。

2.根据权利要求1所述的农机具深松作业的耕深在线测量系统，其特征在于所述数据处理器包括MCU模块以及连接在MCU模块配套接口上的显示器模块、存储器模块和内置有农具参数的农具标识模块。

3.根据权利要求2所述的农机具深松作业的耕深在线测量系统，其特征在于所述农具参数包括耕幅、深松机平放时的高度、前后两排深松齿之间的距离和犁铲端部至犁臂的垂直距离。

4.一种农机具深松作业的耕深在线测量方法，借助倾角传感器和数据处理器测算深松犁的入土深度，其特征在于耕深在线测量包括如下步骤：

步骤1、倾角测量：在下拉杆（1）和犁架上分别安装第一倾角传感器（2）和第二倾角传感器（3），深松作业时实时将倾角信号传送至数据处理器；

步骤2、耕深计算：数据处理器提取从农具标识模块提取农具参数、并根据实时接收的倾角信息按照下述公式实时计算耕深：

（Ⅰ）

其中，表示耕深深度，单位mm；

表示第一倾角传感器的倾角测量值，单位°；

表示第二倾角传感器的倾角测量值，单位°；

表示深松机平放时的高度，单位mm；

表示前、后两排深松齿之间的距离，单位mm；

表示下拉杆长度，单位mm；

表示犁铲（6）端部至犁臂（5）的距离，单位mm；

表示下拉杆（1）与农机的铰接端距离地面的高度，单位mm；

步骤3、将步骤2中计算的耕深数据实时显示在显示模块上。

5.根据权利要求4所述的农机具深松作业的耕深在线测量方法，其特征在于步骤2中的、、、和为常数。