一種智能化深松整地作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能化深松整地作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，屬于智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]深松整地作業(yè)是通過拖拉機(jī)牽引深松機(jī)或帶有深松部件的聯(lián)合整地機(jī)等機(jī)具，進(jìn)行行間或全方位深層土壤耕作的機(jī)械化整地技術(shù)。深松整地作業(yè)可打破堅(jiān)硬的犁底層，加厚松土層，改善土壤耕層結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤蓄水保墑和抗旱防澇能力，促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)、農(nóng)民增收。
[0003]自20世紀(jì)80年代以來，我國(guó)一些地區(qū)農(nóng)戶常年用小四輪拖拉機(jī)帶鏵式犁或旋耕機(jī)進(jìn)行淺翻、旋耕作業(yè)，致使在耕作層與心土層之間形成了一層堅(jiān)硬、封閉的犁底層，阻礙了耕作層與心土層之間水、肥、氣與熱量的連通性，土壤板結(jié)嚴(yán)重，導(dǎo)致地力逐年下降。目前，各地已探索形成了適宜各種土壤類型的深松整地技術(shù)模式，研發(fā)了一批先進(jìn)適用的深松整地機(jī)具，農(nóng)機(jī)化主管部門積累了較為豐富的推廣工作經(jīng)驗(yàn)。隨著我國(guó)強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策力度不斷加大，我國(guó)已具備大面積推廣深松技術(shù)的條件。但是，農(nóng)機(jī)深松整地作業(yè)需要大馬力拖拉機(jī)為動(dòng)力，作業(yè)費(fèi)用較高，影響了農(nóng)民和農(nóng)機(jī)手的積極性，導(dǎo)致深松作業(yè)耕深達(dá)不到要求，農(nóng)機(jī)手故意淺耕的現(xiàn)狀。實(shí)施深松整地作業(yè)補(bǔ)貼是降低作業(yè)成本、提高農(nóng)民和農(nóng)機(jī)手積極性的有效途徑。為此，黨中央、國(guó)務(wù)院和各級(jí)政府機(jī)構(gòu)推出了深松作業(yè)補(bǔ)貼，實(shí)行“先干后補(bǔ)，誰深松誰得補(bǔ)助”的補(bǔ)貼制度，對(duì)耕深達(dá)到要求的地塊按照實(shí)際作業(yè)面積給予補(bǔ)貼。這就要求對(duì)耕深和作業(yè)面積進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，而我國(guó)年均深松整地面積達(dá)到2.4億畝左右，依靠傳統(tǒng)耕深和作業(yè)面積測(cè)量方式已不能滿足需要。深松機(jī)工作過程中，耕深大、負(fù)荷重，且由于農(nóng)田內(nèi)各小區(qū)域的土壤緊實(shí)度差異及突發(fā)的石塊、樹根等因素的影響，負(fù)荷波動(dòng)及突變狀況頻繁發(fā)生，對(duì)作業(yè)質(zhì)量造成很大影響，耕深不穩(wěn)定，甚至損毀機(jī)具。通過耕深和作業(yè)負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在拖拉機(jī)動(dòng)力允許范圍內(nèi)，在保證耕深的前提下，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)作業(yè)速度，以提高耕作效率；并在負(fù)荷超限時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)耕深，以確保不誤車、不損傷機(jī)具，并自動(dòng)記錄耕作面積和耕深分布情況，以便于進(jìn)行作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)。因此研發(fā)能對(duì)耕深、作業(yè)負(fù)荷進(jìn)行在線實(shí)時(shí)測(cè)控，并自動(dòng)記錄耕作面積和耕深分布情況和自動(dòng)避障(地里突發(fā)的石塊、樹根)的智能化監(jiān)控系統(tǒng)迫在眉睫。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)人未發(fā)現(xiàn)能對(duì)耕深、作業(yè)負(fù)荷進(jìn)行在線實(shí)時(shí)測(cè)控，自動(dòng)記錄耕作面積和耕深分布情況和自動(dòng)避障對(duì)地里突發(fā)的石塊、樹根的監(jiān)測(cè)與報(bào)警的智能化監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)相近技術(shù)現(xiàn)有專利和論文進(jìn)行檢索時(shí)發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?01310032560.0的中國(guó)專利I《一種農(nóng)機(jī)具耕深實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法》公開了能對(duì)機(jī)具工作時(shí)耕深狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)記錄耕深并在耕深超出設(shè)定范圍時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，在該方法中在地輪主軸上安裝正、反向彈簧和角度測(cè)量裝置，使地輪緊貼地面，通過耕深變化時(shí)引起的地輪輪架與鉛垂線夾角變化對(duì)耕深進(jìn)行測(cè)量，但該系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)耕深的自動(dòng)控制和作業(yè)面積的實(shí)時(shí)測(cè)量。專利2(申請(qǐng)?zhí)枮?01420364537.1)公開了《帶耕深液位顯示裝置的深松耕整地機(jī)》，該裝置在深松整地機(jī)的后置式三點(diǎn)懸掛裝置上安裝液壓油缸，利用農(nóng)機(jī)具由于耕深不同而帶動(dòng)后置式三點(diǎn)懸掛裝置的下拉桿、提升桿和提升臂上下聯(lián)動(dòng)時(shí)，液壓油缸的油液受到不同外部壓力，并通過液壓油管流動(dòng)到位于駕駛室的液位指示計(jì)，駕駛員通過液位指示計(jì)刻度變化可快速獲知農(nóng)機(jī)具升降情況和機(jī)耕作業(yè)時(shí)的耕深，但該裝置只是通過液位計(jì)指示值的變化來間接的反映耕深，準(zhǔn)確度較差，在土壤比阻不一致地塊作業(yè)時(shí)，很難保證耕深準(zhǔn)確測(cè)量和一致性，該裝置不能實(shí)現(xiàn)耕深的自動(dòng)測(cè)量和控制；專利3(申請(qǐng)?zhí)枮?01220155951.2)公開了《一種耕深自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)》，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是:在耕深調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臂上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量裝置，耕深調(diào)節(jié)手柄上連接有電機(jī)輸出軸，通過電機(jī)輸出軸長(zhǎng)度的變化調(diào)節(jié)耕深調(diào)節(jié)手柄的位置，從而調(diào)節(jié)耕深，并利用旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量裝置反饋值調(diào)節(jié)電機(jī)軸輸出長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)犁耕深的調(diào)節(jié)，但該系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)面積的實(shí)時(shí)測(cè)量和對(duì)作業(yè)負(fù)荷的測(cè)控，也無法實(shí)現(xiàn)對(duì)地里突發(fā)的石塊、樹根的監(jiān)測(cè)與報(bào)警。論文I (農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013,31(3))公開了一種《超聲波農(nóng)機(jī)作業(yè)深度測(cè)量裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)》，通過將超聲波傳感器安裝在懸掛犁上，利用超聲波脈沖從發(fā)射到接收所用的時(shí)間并結(jié)合超聲波在媒質(zhì)中的聲速計(jì)算出作業(yè)深度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)犁耕作業(yè)深度的測(cè)量，但該裝置采用的超聲波傳感器發(fā)出的超聲波的反射會(huì)因反射界面凸凹不平導(dǎo)致同一點(diǎn)的測(cè)量反射點(diǎn)不是同一點(diǎn)，因而延時(shí)也不同，測(cè)量不準(zhǔn)確；另外該裝置也無法實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)面積的實(shí)時(shí)測(cè)量和對(duì)作業(yè)負(fù)荷的測(cè)控以及對(duì)地里突發(fā)的石塊、樹根的監(jiān)測(cè)與報(bào)警。論文2 (農(nóng)機(jī)化研宄，2013，5)公開了一種《旋耕機(jī)松土深度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，該系統(tǒng)利用超聲波傳感器進(jìn)行耕深檢測(cè)，但無法實(shí)現(xiàn)對(duì)耕深的調(diào)節(jié)。論文3 (農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013,31 (3))公開了一種《拖拉機(jī)液壓懸掛耕深電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)》，該系統(tǒng)從拖拉機(jī)液壓懸掛耕深電液控制系統(tǒng)的原理出發(fā)，研宄了一種以電液比例閥為主控制閥的耕深電液控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是:利用安裝在拖拉機(jī)機(jī)體上的差動(dòng)變壓器式位移傳感器對(duì)耕深進(jìn)行檢測(cè)，通過安裝在上拉桿中的應(yīng)變片式力傳感器檢測(cè)犁耕阻力，以耕深和犁耕阻力作為控制器的兩路反饋信號(hào)，通過電控液壓懸掛系統(tǒng)固有的電液比例閥控制液壓油進(jìn)出油缸的流量和流向，控制懸掛提升機(jī)構(gòu)的升降，實(shí)現(xiàn)耕深的自動(dòng)控制，缺點(diǎn)是:無法實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)面積的實(shí)時(shí)測(cè)量，不能記錄、存儲(chǔ)耕深和犁耕阻力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，也不具備對(duì)地里突發(fā)的石塊、樹根的監(jiān)測(cè)與報(bào)警功能。
[0005]為了彌補(bǔ)上述不足和滿足對(duì)深耕作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)的需要，本發(fā)明提出了一種智能化深松整地作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對(duì)耕深、作業(yè)負(fù)荷的自動(dòng)調(diào)控，作業(yè)面積的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、作業(yè)時(shí)間和耕深分布情況自動(dòng)記錄以及對(duì)農(nóng)田內(nèi)各小區(qū)域的土壤緊實(shí)度差異及突發(fā)的石塊、樹根等因素引起的負(fù)荷波動(dòng)及突變狀況進(jìn)行報(bào)警和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)，具有智能化，多功能，使用方便的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種智能化深松整地作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，通過對(duì)耕深、作業(yè)負(fù)荷的自動(dòng)調(diào)控，作業(yè)面積的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、作業(yè)時(shí)間和耕深分布情況的自動(dòng)記錄以及對(duì)農(nóng)田內(nèi)各小區(qū)域的土壤緊實(shí)度差異及突發(fā)的石塊、樹根等因素引起的負(fù)荷波動(dòng)及突變狀況進(jìn)行報(bào)警和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)，為實(shí)施對(duì)滿足耕深要求的地塊按照實(shí)際作業(yè)面積給予補(bǔ)貼的政策提供技術(shù)支持。
[0007]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:
一種智能化深松整地作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，由電液比例閥1、油泵2、控制器3、固定座4、阻力傳感器5、上拉桿6、耕深傳感器支架7、耕深傳感器8、提升油缸9、提升臂10、深松作業(yè)機(jī)具11和下拉桿12組成。上拉桿6 —端與提升臂10上端連接，另一端與固定座4的上懸掛點(diǎn)連接；下拉桿12 —端與提升臂10的下端連接，另一端與固定座4的下懸掛點(diǎn)連接；阻力傳感器5安裝在上拉桿6上；耕深傳感器支架7為一個(gè)“L型”支架，其一端與固定座4連接，另一端懸空；耕深傳感器8安裝在耕深傳感器支架7上；車速檢測(cè)裝置16安裝驅(qū)動(dòng)輪輪轂上；控制器3設(shè)置在拖拉機(jī)駕駛室內(nèi)；提升油缸9 一端通過鉸鏈連接到上拉桿6的中部，另一端連接到固定座4的第3個(gè)懸掛點(diǎn)上。電液比例閥I進(jìn)液口與油泵2出液口連接，電液比例閥I的出液口與提升油缸9的進(jìn)液口連接；深松作業(yè)機(jī)具11連接到下拉桿12和提升臂10的鉸接點(diǎn)處。
[0008]其中，所述控制器由電液比例閥驅(qū)動(dòng)電路13、聲光報(bào)警裝置14、模擬信號(hào)輸出通道15、車速檢測(cè)裝置16、電源17、控制器主機(jī)板18、人機(jī)對(duì)話接口 19、通訊接口 20、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊21、阻力耕深檢測(cè)裝置22、人機(jī)對(duì)話裝置23和日歷時(shí)鐘模塊24組成。人機(jī)對(duì)話接口 19和通訊接口 20設(shè)置在主機(jī)板內(nèi)；電液比例閥驅(qū)動(dòng)電路13、聲光報(bào)警裝置14、模擬信號(hào)輸出通道15、車速檢測(cè)裝置16、電源17、阻力耕深檢測(cè)裝置22和日歷時(shí)鐘模塊24分別與控制器主機(jī)板7連接；人機(jī)對(duì)話接口 19連接人機(jī)對(duì)話裝置23。控制器有單機(jī)和聯(lián)機(jī)兩種工作模式，單機(jī)模式下，工作參數(shù)通過人機(jī)對(duì)話接口 19由人機(jī)對(duì)話裝置設(shè)置或輸入，聯(lián)機(jī)模式下工作參數(shù)通過通訊接口 20人工設(shè)置；車速信號(hào)通過車速檢測(cè)裝置16在線獲取。在拖拉機(jī)后懸掛點(diǎn)引出支架安裝耕深傳感器，進(jìn)行作業(yè)耕深的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將通過耕深傳感器8采集的實(shí)時(shí)耕深和設(shè)定耕深差值信號(hào)作為電液比例閥I的控制信號(hào)來控制液壓油進(jìn)出油缸的流量和流向，從而控制懸掛提升機(jī)構(gòu)的升降，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際作業(yè)耕深的閉環(huán)穩(wěn)定控制。將車速檢