一种智能化深松整地作业质量监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能化深松整地作业质量监控系统，属于智能化农业机械领域。
【背景技术】
[0002]深松整地作业是通过拖拉机牵引深松机或带有深松部件的联合整地机等机具，进行行间或全方位深层土壤耕作的机械化整地技术。深松整地作业可打破坚硬的犁底层，加厚松土层，改善土壤耕层结构，增强土壤蓄水保墒和抗旱防涝能力，促进农作物增产、农民增收。
[0003]自20世纪80年代以来，我国一些地区农户常年用小四轮拖拉机带铧式犁或旋耕机进行浅翻、旋耕作业，致使在耕作层与心土层之间形成了一层坚硬、封闭的犁底层，阻碍了耕作层与心土层之间水、肥、气与热量的连通性，土壤板结严重，导致地力逐年下降。目前，各地已探索形成了适宜各种土壤类型的深松整地技术模式，研发了一批先进适用的深松整地机具，农机化主管部门积累了较为丰富的推广工作经验。随着我国强农惠农政策力度不断加大，我国已具备大面积推广深松技术的条件。但是，农机深松整地作业需要大马力拖拉机为动力，作业费用较高，影响了农民和农机手的积极性，导致深松作业耕深达不到要求，农机手故意浅耕的现状。实施深松整地作业补贴是降低作业成本、提高农民和农机手积极性的有效途径。为此，党中央、国务院和各级政府机构推出了深松作业补贴，实行“先干后补，谁深松谁得补助”的补贴制度，对耕深达到要求的地块按照实际作业面积给予补贴。这就要求对耕深和作业面积进行实际测量，而我国年均深松整地面积达到2.4亿亩左右，依靠传统耕深和作业面积测量方式已不能满足需要。深松机工作过程中，耕深大、负荷重，且由于农田内各小区域的土壤紧实度差异及突发的石块、树根等因素的影响，负荷波动及突变状况频繁发生，对作业质量造成很大影响，耕深不稳定，甚至损毁机具。通过耕深和作业负荷实时监测，在拖拉机动力允许范围内，在保证耕深的前提下，动态调节作业速度，以提高耕作效率；并在负荷超限时，自动调节耕深，以确保不误车、不损伤机具，并自动记录耕作面积和耕深分布情况，以便于进行作业质量评价。因此研发能对耕深、作业负荷进行在线实时测控，并自动记录耕作面积和耕深分布情况和自动避障(地里突发的石块、树根)的智能化监控系统迫在眉睫。
[0004]在现有技术中，申请人未发现能对耕深、作业负荷进行在线实时测控，自动记录耕作面积和耕深分布情况和自动避障对地里突发的石块、树根的监测与报警的智能化监控系统。对相近技术现有专利和论文进行检索时发现，申请号为201310032560.0的中国专利I《一种农机具耕深实时监测系统和方法》公开了能对机具工作时耕深状况进行实时监测的系统，能够实时记录耕深并在耕深超出设定范围时进行声光报警，在该方法中在地轮主轴上安装正、反向弹簧和角度测量装置，使地轮紧贴地面，通过耕深变化时引起的地轮轮架与铅垂线夹角变化对耕深进行测量，但该系统无法实现对耕深的自动控制和作业面积的实时测量。专利2(申请号为201420364537.1)公开了《带耕深液位显示装置的深松耕整地机》，该装置在深松整地机的后置式三点悬挂装置上安装液压油缸，利用农机具由于耕深不同而带动后置式三点悬挂装置的下拉杆、提升杆和提升臂上下联动时，液压油缸的油液受到不同外部压力，并通过液压油管流动到位于驾驶室的液位指示计，驾驶员通过液位指示计刻度变化可快速获知农机具升降情况和机耕作业时的耕深，但该装置只是通过液位计指示值的变化来间接的反映耕深，准确度较差，在土壤比阻不一致地块作业时，很难保证耕深准确测量和一致性，该装置不能实现耕深的自动测量和控制；专利3(申请号为201220155951.2)公开了《一种耕深自动调节系统》，该系统的特点是:在耕深调节转臂上设置有旋转角度测量装置，耕深调节手柄上连接有电机输出轴，通过电机输出轴长度的变化调节耕深调节手柄的位置，从而调节耕深，并利用旋转角度测量装置反馈值调节电机轴输出长度，从而实现犁耕深的调节，但该系统无法实现对作业面积的实时测量和对作业负荷的测控，也无法实现对地里突发的石块、树根的监测与报警。论文I (农业机械学报，2013,31(3))公开了一种《超声波农机作业深度测量装置设计与试验》，通过将超声波传感器安装在悬挂犁上，利用超声波脉冲从发射到接收所用的时间并结合超声波在媒质中的声速计算出作业深度，实现了对犁耕作业深度的测量，但该装置采用的超声波传感器发出的超声波的反射会因反射界面凸凹不平导致同一点的测量反射点不是同一点，因而延时也不同，测量不准确；另外该装置也无法实现对作业面积的实时测量和对作业负荷的测控以及对地里突发的石块、树根的监测与报警。论文2 (农机化研宄，2013，5)公开了一种《旋耕机松土深度检测系统设计》，该系统利用超声波传感器进行耕深检测，但无法实现对耕深的调节。论文3 (农业机械学报，2013,31 (3))公开了一种《拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统设计与试验》，该系统从拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统的原理出发，研宄了一种以电液比例阀为主控制阀的耕深电液控制系统，其特点是:利用安装在拖拉机机体上的差动变压器式位移传感器对耕深进行检测，通过安装在上拉杆中的应变片式力传感器检测犁耕阻力，以耕深和犁耕阻力作为控制器的两路反馈信号，通过电控液压悬挂系统固有的电液比例阀控制液压油进出油缸的流量和流向，控制悬挂提升机构的升降，实现耕深的自动控制，缺点是:无法实现对作业面积的实时测量，不能记录、存储耕深和犁耕阻力的实时监测数据，也不具备对地里突发的石块、树根的监测与报警功能。
[0005]为了弥补上述不足和满足对深耕作业质量评价的需要，本发明提出了一种智能化深松整地作业质量监控系统。该系统通过对耕深、作业负荷的自动调控，作业面积的实时监测、作业时间和耕深分布情况自动记录以及对农田内各小区域的土壤紧实度差异及突发的石块、树根等因素引起的负荷波动及突变状况进行报警和处理，从而实现对作业质量的综合评价，具有智能化，多功能，使用方便的特点。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种智能化深松整地作业质量监控系统，通过对耕深、作业负荷的自动调控，作业面积的实时监测、作业时间和耕深分布情况的自动记录以及对农田内各小区域的土壤紧实度差异及突发的石块、树根等因素引起的负荷波动及突变状况进行报警和处理，从而实现对作业质量的综合评价，为实施对满足耕深要求的地块按照实际作业面积给予补贴的政策提供技术支持。
[0007]为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下:
一种智能化深松整地作业质量监控系统，由电液比例阀1、油泵2、控制器3、固定座4、阻力传感器5、上拉杆6、耕深传感器支架7、耕深传感器8、提升油缸9、提升臂10、深松作业机具11和下拉杆12组成。上拉杆6 —端与提升臂10上端连接，另一端与固定座4的上悬挂点连接；下拉杆12 —端与提升臂10的下端连接，另一端与固定座4的下悬挂点连接；阻力传感器5安装在上拉杆6上；耕深传感器支架7为一个“L型”支架，其一端与固定座4连接，另一端悬空；耕深传感器8安装在耕深传感器支架7上；车速检测装置16安装驱动轮轮毂上；控制器3设置在拖拉机驾驶室内；提升油缸9 一端通过铰链连接到上拉杆6的中部，另一端连接到固定座4的第3个悬挂点上。电液比例阀I进液口与油泵2出液口连接，电液比例阀I的出液口与提升油缸9的进液口连接；深松作业机具11连接到下拉杆12和提升臂10的铰接点处。
[0008]其中，所述控制器由电液比例阀驱动电路13、声光报警装置14、模拟信号输出通道15、车速检测装置16、电源17、控制器主机板18、人机对话接口 19、通讯接口 20、数据存储模块21、阻力耕深检测装置22、人机对话装置23和日历时钟模块24组成。人机对话接口 19和通讯接口 20设置在主机板内；电液比例阀驱动电路13、声光报警装置14、模拟信号输出通道15、车速检测装置16、电源17、阻力耕深检测装置22和日历时钟模块24分别与控制器主机板7连接；人机对话接口 19连接人机对话装置23。控制器有单机和联机两种工作模式，单机模式下，工作参数通过人机对话接口 19由人机对话装置设置或输入，联机模式下工作参数通过通讯接口 20人工设置；车速信号通过车速检测装置16在线获取。在拖拉机后悬挂点引出支架安装耕深传感器，进行作业耕深的实时监测，将通过耕深传感器8采集的实时耕深和设定耕深差值信号作为电液比例阀I的控制信号来控制液压油进出油缸的流量和流向，从而控制悬挂提升机构的升降，实现对实际作业耕深的闭环稳定控制。将车速检