一种耕种及土壤检测的装置和方法

本发明涉及一种农用耕作装置，具体是一种耕种及土壤检测的装置和方法。

背景技术：

农用机械是指在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械，其中土壤基本耕作机械用以对土壤进行翻耕、松碎或深松、碎土所用的机械，包括桦式犁、圆盘犁、凿式犁和旋耕机等。

在现有技术中用于可变土壤耕种的装置和方法，相应耕作机具(例如中耕机、深松机、犁或其他工具)的工作深度是根据外部信息设定的，此外部信息是由其他独立装置的传感器提供数据，用于确定进行耕作的有关土壤参数，基于有关土壤状况的信息，对耕作机具进行控制调整。然而，在现有技术中用于土壤耕种的装置和方法，不能实时获得数据，必须根据其他装置获取土壤条件，再对耕作装置重新调节操作变量。因此亟需研发一种能检测土壤数据、根据土壤条件实时调节耕作机具耕作深度及回传耕作后土壤参数的装置，为此本领域技术人员提出了一种耕种及土壤检测的装置和方法，以解决上述背景中提出的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种耕种及土壤检测的装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耕种及土壤检测的装置和方法，包括农机车头、土壤耕作箱和信号采集终端，所述土壤耕作箱设于农机车头左侧，农机车头和土壤耕作箱通过三角支架固定连接，所述农机车头中部前侧固定连接有信号发射器，农机车头右侧中部固定连接有防尘罩，防尘罩内固定连接有一号传感器；

所述土壤耕作箱左侧固定连接有二号传感器，土壤耕作箱底部左侧设有滚轮，土壤耕作箱底部固定连接有固定座，固定座中部转动连接有转动轴，转动轴外侧固定连接有机具控制台，所述机具控制台底部固定连接有安装座，安装座底部螺纹连接有耕作机具，所述机具控制台底部右侧设有液压缸，液压缸底部与土壤耕作箱底侧采用固定连接，液压缸上端部固定连接于机具控制台底部，所述土壤耕作箱底部设有通孔，所述土壤耕作箱内部顶端固定连接有执行控制单元。

作为本发明进一步的方案：所述信号发射器在农机车头前后两侧设有2组。

作为本发明再进一步的方案：所述机具控制台底部左右均布设有3组耕作机具。

作为本发明再进一步的方案：所述所述通孔在土壤耕作箱底部设有3组，且3组耕作机具对应贯穿通孔。

作为本发明再进一步的方案：所述一号传感器使用具有发射线圈和接收线圈的感应传感器或辐射探测器，二号传感器使用雷达传感器。

作为本发明再进一步的方案：所述一号传感器、二号传感器、液压缸和信号发射器与执行控制单元通过电线连接。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方法：

所述一种土壤检测的方法，涉及设备包括一号传感器、二号传感器、液压缸、执行控制单元、信号发射器和信号采集终端。

作为本发明进一步的方法：所述一号传感器非接触检测在待耕作耕地上的土壤参数，包括土壤的电导率、放射性、压实度或相对湿度等土壤参数，若不符合预设模型，则上传所测量土壤数据。

作为本发明再进一步的方法：所述信号发射器发射一号传感器和二号传感器检测数据至信号采取终端，信号采集终端回传数据信号通过信号发射器至执行控制单元。

作为本发明再进一步的方法：所述二号传感器非接触检测在已耕作耕地上的土壤参数，包括耕地的表面粗糙度、实际耕作深度、土壤质量分类等土壤参数，若不符合预设模型，则上传所测量土壤数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构明了、使用方便，设有用于检测土壤状况的一号传感器和可控的土壤耕作机具，一号传感器的设计使得土壤的状况可以在土壤耕作机具耕作之前确定，设有用于检测耕作后土壤状况的二号传感器，二号传感器的设计使耕作土壤情况能进行实时反馈传输数据，执行控制单元实时调整耕作机具的耕作深度，同时二号传感器传输的耕作土壤数据也可留作保存备用，值得推广。

附图说明

图1为一种耕种及土壤检测的装置和方法的结构示意图；

图2为一种耕种及土壤检测的装置和方法中土壤耕作箱的局部放大图；

图3为一种耕种及土壤检测的装置和方法中使用的控制回路的示意图；

图4为一种耕种及土壤检测的装置和方法中控制回路中执行控制单元的示意图；

图中：1-耕地、2-二号传感器、3-土壤耕作箱、4-信号采集终端、5-三角支架、6-信号发射器、7-执行控制单元、8-农机车头、9-防尘罩、10-一号传感器、11-滚轮、12-固定座、13-转动轴、14-机具控制台、15-安装座、16-耕作机具、17-液压缸、18-通孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例一：请参阅图1-4，一种耕种及土壤检测的装置，包括农机车头8、土壤耕作箱3和信号采集终端4，所述土壤耕作箱3设于农机车头8左侧，农机车头8和土壤耕作箱3通过三角支架5固定连接，所述农机车头8中部前侧固定连接有信号发射器6，农机车头8右侧中部固定连接有防尘罩9，防尘罩9内固定连接有一号传感器10；

所述土壤耕作箱3左侧固定连接有二号传感器2，土壤耕作箱3底部左侧设有滚轮11，土壤耕作箱3底部固定连接有固定座12，固定座12中部转动连接有转动轴13，转动轴13外侧固定连接有机具控制台14，所述机具控制台14底部固定连接有安装座15，安装座15底部螺纹连接有耕作机具16，所述机具控制台14底部右侧设有液压缸17，液压缸17底部与土壤耕作箱3底侧采用固定连接，液压缸17上端部固定连接于机具控制台14底部，所述土壤耕作箱3底部设有通孔18，所述土壤耕作箱3内部顶端固定连接有执行控制单元7；

本发明在使用时接通电源即可，一号传感器10扫描耕地1土壤的电导率、放射性、压实度或相对湿度等土壤参数，得出的数据经由信号发射器6传送至信号采集终端4，信号采集终端4对数据收集处理后回传信号，信号经由信号发射器6传送至执行控制单元7，执行控制单元7对土壤耕作箱3做出设置，调整安装座15内所需耕作机具16，启动液压缸17，液压缸17输出轴运动带动机具控制台14转动，机具控制台14在转动轴13外转动至合适位置，启动农机车头8，农机车头8运动通过三角支架5带动土壤耕作箱3运动进行耕作，装置耕作过程中二号传感器2扫描耕作后土壤的土质情况，得出的数据经由信号发射器6传送至信号采集终端4，信号采集终端4对数据收集处理后回传信号，信号经由信号发射器6传送至执行控制单元7，执行控制单元7对土壤耕作箱3做出调整，液压缸17启动调整机具控制台14从而调整耕作机具16耕作深度，实时对土壤耕作进行调整。

所述信号发射器6在农机车头8前后两侧设有2组。

所述机具控制台14底部左右均布设有3组耕作机具16。

所述所述通孔18在土壤耕作箱3底部设有3组，且3组耕作机具16对应贯穿通孔18。

所述一号传感器10使用具有发射线圈和接收线圈的感应传感器或辐射探测器，二号传感器2使用雷达传感器。

所述一号传感器10、二号传感器2、液压缸17和信号发射器6与执行控制单元7通过电线连接。

实施例二：本实施例作为上一实施例进一步的方法：一种土壤检测的方法，涉及设备包括一号传感器10、二号传感器2、液压缸17、执行控制单元7、信号发射器6和信号采集终端4。

所述一号传感器10非接触检测在待耕作耕地1上的土壤参数，包括土壤的电导率、放射性、压实度或相对湿度等土壤参数，若不符合预设模型，则上传所测量土壤数据。

所述信号发射器6发射一号传感器10和二号传感器2检测数据至信号采取终端，信号采集终端4回传数据信号通过信号发射器6至执行控制单元7。

所述二号传感器2非接触检测在已耕作耕地1上的土壤参数，包括耕地1的表面粗糙度、实际耕作深度、土壤质量分类等土壤参数，若不符合预设模型，则上传所测量土壤数据。

当农用耕作装置按预期方式操作时，相对于运动方向，一号传感器10布置在农用耕作装置的前部区域中，二号传感器2布置在土壤耕作工具中后方区域或农机具的后面，来自一号传感器10和二号传感器2的数据被发送到控制回路中，数据传输经过信号采集终端4和执行控制单元7形成一个闭合的控制回路，定义一个控制变量，该控制变量用于对耕种机具16的耕作深度的确定，设计的闭环控制优先考虑模型参数，根据一号传感器10检测到的土壤参数传入控制回路，执行控制单元7在考虑模型参数的情况下确定控制变量的设定值(模型参数可以从数据库中读取)，控制回路中执行控制单元7也可以处理来自二号传感器2的数据，通过将实际值与设定值进行比较，确定处理的控制变量，执行控制单元7设计成从闭环控制中提供的控制变量用于确定土壤耕作箱3中液压缸17的升降变量，调整耕作机具16的耕作深度，同时控制回路中一号传感器10和二号传感器2采集的数据经由信息采集终端4收集备用。

本发明的工作原理是：本发明在使用时接通电源即可，一号传感器10扫描耕地1土壤的电导率、放射性、压实度或相对湿度等土壤参数，得出的数据经由信号发射器6传送至信号采集终端4，信号采集终端4对数据收集处理后回传信号，信号经由信号发射器6传送至执行控制单元7，执行控制单元7对土壤耕作箱3做出设置，调整安装座15内所需耕作机具16，启动液压缸17，液压缸17输出轴运动带动机具控制台14转动，机具控制台14在转动轴13外转动至合适位置，启动农机车头8，农机车头8运动通过三角支架5带动土壤耕作箱3运动进行耕作，装置耕作过程中二号传感器2扫描耕作后土壤的土质情况，得出的数据经由信号发射器6传送至信号采集终端4，信号采集终端4对数据收集处理后回传信号，信号经由信号发射器6传送至执行控制单元7，执行控制单元7对土壤耕作箱3做出调整，液压缸17启动调整机具控制台14从而调整耕作机具16耕作深度，实时对土壤耕作进行调整。

根据本发明的规定，当农用耕作装置按预期方式操作时，相对于运动方向，一号传感器10布置在农用耕作装置的前部区域中，二号传感器2布置在土壤耕作工具中后方区域或农机具的后面，来自一号传感器10和二号传感器2的数据被发送到控制回路中，数据传输经过信号采集终端4和执行控制单元7形成一个闭合的控制回路，定义一个控制变量，该控制变量用于对耕种机具16的耕作深度的确定，设计的闭环控制优先考虑模型参数，根据一号传感器10检测到的土壤参数传入控制回路，执行控制单元7在考虑模型参数的情况下确定控制变量的设定值(模型参数可以从数据库中读取)，控制回路中执行控制单元7也可以处理来自二号传感器2的数据，通过将实际值与设定值进行比较，确定处理的控制变量，执行控制单元7设计成从闭环控制中提供的控制变量用于确定土壤耕作箱3中液压缸17的升降变量，调整耕作机具16的耕作深度，同时控制回路中一号传感器10和二号传感器2采集的数据经由信息采集终端4收集备用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。