機械深松作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)研發(fā).pdf

1、土地機械深松是提高我國耕地質(zhì)量的主要方式之一，深松作業(yè)可有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量，并列入農(nóng)業(yè)部唯一的單項作業(yè)補貼得到大力推廣。但實際作業(yè)中，由于作業(yè)深度不足導致深松質(zhì)量降低，作業(yè)面積缺乏實時統(tǒng)計手段，造成補貼發(fā)放存在困難，謊報、虛報套取國家補貼現(xiàn)象時有發(fā)生。因此實現(xiàn)深松作業(yè)過程中的面積、深度準確監(jiān)測，對國家深松政策落實、提高作物產(chǎn)量具有重大意義。本文以深松作業(yè)的深度監(jiān)測和面積監(jiān)測為研究對象，采用傾角傳感器與拖拉機三點懸掛系統(tǒng)結(jié)合測量深度，通過

2、低成本GPS模塊結(jié)合網(wǎng)格測算方法計算作業(yè)面積;利用微處理器采集傳感器作業(yè)原始數(shù)據(jù)，工控屏嵌入算法計算作業(yè)深度與面積并實現(xiàn)在線顯示，用戶可通過觸控屏幕實現(xiàn)人機交互;采用U盤存儲、斷電存儲以及GPRS上傳數(shù)據(jù)確保深松作業(yè)深度和面積數(shù)據(jù)存儲安全，以期實現(xiàn)深松作業(yè)面積、深度準確監(jiān)測，為落實國家深松政策提供技術(shù)手段。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)研究分析了深松作業(yè)深度測算方法。通過分析拖拉機提鏟落鏟過程，綜合對比現(xiàn)有作業(yè)深度測算技

3、術(shù)與方法，提出基于傾角傳感器與三點懸掛的幾何深度算法。分析三點懸掛結(jié)構(gòu)角度變化規(guī)律，解析出初始狀態(tài)與作業(yè)狀態(tài)幾何圖，確定測算方案并推導出計算公式。利用MPU6050傾角傳感器、計算機、土槽試驗車搭建試驗平臺，驗證了三點懸掛角度變化規(guī)律與深度測算方法可行性。
　　(2)研究分析了深松作業(yè)面積測算方法。分析深松拖拉機作業(yè)運動過程和行駛軌跡，綜合對比現(xiàn)有的農(nóng)機作業(yè)面積測算方法與技術(shù)，確定采用低成本GPS技術(shù)測算面積方案，提出基于面積格點

4、覆蓋的面積測算方法。集成低成本GPS模塊、單片機、工控屏、U盤等搭建深松作業(yè)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)采集平臺，采集深松作業(yè)過程坐標數(shù)據(jù)。利用試驗數(shù)據(jù)建立面積測算方法模型并確定算法參數(shù)，包括區(qū)域網(wǎng)格化、密度分類、網(wǎng)格統(tǒng)計、求取均值等步驟。最后通過試驗驗證了面積算法的可行性。
　　(3)設(shè)計開發(fā)了車載深松作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備。該設(shè)備以MT4414TE工控屏為核心處理器實現(xiàn)了深松作業(yè)面積、深度測算和人機交互。設(shè)備硬件設(shè)計主要包括各模塊電路設(shè)計、關(guān)鍵器件的

5、封裝設(shè)計和設(shè)備整體安裝固定設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、電源供給等功能。設(shè)備軟件設(shè)計包括單片機軟件和工控屏軟件，實現(xiàn)在線監(jiān)測、用戶配置、作業(yè)查詢、數(shù)據(jù)存儲等功能。
　　(4)構(gòu)建了車載深松作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備測試試驗，包括功能測試、精度測試與性能測試。通過模擬試驗表明設(shè)備功能滿足深松監(jiān)測的要求。通過模擬與實際深松作業(yè)表明，實時深度與平均深度測算誤差不超過5％，面積測算誤差不超過5％。同時對設(shè)備系統(tǒng)性能進行測試，包括電壓穩(wěn)定性與斷電存儲性能，經(jīng)測