一种悬挂式深松机及其耕深在线检测装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农业机械田间作业工况检测方法及装置，特别是一种悬挂式深松机及其耕深在线检测装置和方法。
【背景技术】
[0002]土壤深松是保护性耕作的重要技术环节之一。土壤深松是使用深松机，松碎耕作层以下5?15cm的犁底层，使松土层的厚度加深。由于不扰乱地表耕作层，所以减少了土壤水分的蒸发损失。同时，增强了降雨的渗入量，加快了降雨的渗入速度，提高了降雨的利用率，为作物生长发育创造了适宜的土壤条件。深松机一般由机架和深松器组成，深松器由铲柄和深松铲组成。对一般土壤，以增强土壤保墒为目的，可根据犁底层情况，选择30?45厘米的松土深度。能打破犁底层位置的土壤，取得显著的效果:一是促进土壤蓄水保墒，增强抗旱防涝能力。深松地块伏旱期间平均含水量比未深松的地块提高7个百分点，作物耐旱时间延长10天左右。二是促进农作物根系下扎，提高抗倒伏能力。深松为作物生长创造了良好的土壤环境，改善了作物根系的生长条件，促进根系粗壮、下扎较深、分布优化，充分吸收土壤的水分和养分，促进作物生产发育。三是促进农作物生长，提高粮食产量。
[0003]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，影响了农民的积极性。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对悬挂式深松机耕整地田间作业过程中，对作业深度测量难的问题，提供一种悬挂式深松机及其耕深在线检测装置和方法，以实现对深松作业质量进行有效监控。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种用于悬挂式深松机的耕深在线检测装置，其中，通过检测所述深松机的机架与地面距离的变化得到所述深松机的深松铲入土深度，以对深松作业质量进行实时监控，所述耕深在线检测装置包括:
[0006]超声波测距传感器，安装在所述深松机的机架上，用于实时在线测量所述机架与地面的距离以得到距离信号；
[0007]处理器，与所述超声波测距传感器连接，用于接收所述距离信号，并对所述距离信号进行数据处理后得到所述深松机的实时耕深数据；以及
[0008]上位机，与所述处理器连接，用于接收并输出所述实时耕深数据。
[0009]上述的耕深在线检测装置，其中，还包括镇压轮，安装在所述机架上并设置在所述超声波测距传感器前方，用于将松软的土地表面压实，以保证所述超声波测距传感器的接收端收到实时在线测量距离的反射信号。
[0010]上述的耕深在线检测装置，其中，所述处理器包括:
[0011]接收模块，用于连续接收所述距离信号；
[0012]计算模块，用于对所述接收模块收到的所述距离信号计算作业深度后进行平均处理，并将处理后的平均值作为所述实时耕深数据；
[0013]发送模块，用于将所述实时耕深数据发送至所述上位机。
[0014]上述的耕深在线检测装置，其中，所述作业深度的计算公式为:
[0015]D=0.5*v*t_h
[0016]其中，V为所述超声波测距传感器发送的超声波在空气中的传播速度，t为所述超声波测距传感器发送的超声波脉冲传送的时间，h为所述超声波测距传感器距未作业地面的安装高度。
[0017]上述的耕深在线检测装置，其中，还包括温度传感器，所述温度传感器安装在所述机架上并与所述处理器连接，所述传播速度V采用如下公式修正:
[0018]ν=331.4+0.61*T
[0019]其中，T为所述温度传感器检测到的实时空气温度。
[0020]上述的耕深在线检测装置，其中，所述上位机为机载电脑或手持智能装置，所述机载电脑安装在所述深松机的驾驶室内。
[0021]上述的耕深在线检测装置，其中，所述机载电脑或手持智能装置通过蓝牙或wifi与所述处理器连接，所述手持智能装置位于所述蓝牙或wifi的传输范围内时，所述超声波测距传感器与所述处理器为工作状态，所述手持智能装置位于所述蓝牙或wifi的传输范围外时，所述超声波测距传感器与所述处理器为休眠状态。
[0022]为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种用于悬挂式深松机的耕深在线检测方法，其中，通过检测所述深松机的机架与地面距离的变化得到所述深松机的深松铲入土深度，以对深松作业质量进行实时监控，所述耕深在线检测方法包括如下步骤:
[0023]S100、超声波测距，用超声波测距传感器实时在线测量所述机架与地面的距离以得到距离信号；
[0024]S200、计算实时耕深数据，对所述距离信号进行数据处理后得到所述深松机的实时耕深数据；
[0025]S300、输出耕深数据，输出所述实时耕深数据。
[0026]上述的耕深在线检测方法，其中，所述机身实时耕深数据包括如下步骤:
[0027]S201、计算所述深松机的作业深度；
[0028]S202、求算平均值，对所述作业深度进行排序，并去除最大和最小数据后计算平均值作为所述实时耕深数据，
[0029]所述作业深度的计算公式为:
[0030]D=0.5*v*t_h
[0031]其中，V为通过超声波测距传感器发送的超声波在空气中的传播速度，t为通过超声波测距传感器发送的超声波脉冲传送的时间，h为所述超声波测距传感器距未作业地面的安装高度。
[0032]上述的耕深在线检测方法，其中，在步骤S202之前，还包括传播速度修正步骤，所述传播速度V采用如下公式修正:
[0033]v=331.4+0.61*T
[0034]其中，T为通过温度传感器检测到的实时空气温度。
[0035]为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种悬挂式深松机，包括机架和安装在所述机架上的悬挂连接部和深松器，其中，还包括上述的耕深在线检测装置。
[0036]为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种采用上述的耕深在线检测方法控制深松作业质量的悬挂式深松机。
[0037]本发明的技术效果在于:
[0038]本发明为解决悬挂式深松机作业深度在线检测难的问题提供了有效手段:
[0039]I)在牵引式农具液压缸上安装超声波测距传感器，通过测量机架距离地面的距离来计算耕作深度；
[0040]2)本发明可以与任何有蓝牙或wifi功能的智能手机配合使用，提高了使用的便利性；
[0041]3)本发明可通过判断接收端蓝牙或wifi的距离而灵活采用开启电源或进入休眠状态，有效降低能源消耗。
[0042]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0043]图1为本发明一实施例的深松机立体结构示意图；
[0044]图2为本发明一实施例的深松机结构示意图；
[0045]图3为本发明一实施例的耕深在线检测装置示意图；
[0046]图4为本发明一实施例的耕深在线检测方法流程图。
[0047]其中，