一种牵引式农具耕深在线检测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农业机械田间作业工况检测技术，特别是一种牵引式农具耕深在线检 测方法及装置。
【背景技术】
[0002] 农机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。应用这项技术可在不翻土、不打乱 原有土层结构的情况下，打破坚硬的犁底层，加厚松土层，改善土壤耕层结构，从而增强土 壤蓄水保墒和抗旱防涝能力，能有效增强粮食基础生产能力，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，其厚 度可达6~10cm，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。近年来，黑龙江、吉林、辽宁等省推广大马力拖拉机深松整地作业，深度一 般在25cm以上，打破了犁底层，取得了显著的效果：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。
[0004] 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。且 该牵引式农具的耕深没有在线检测方法，对农具深松作业质量无法有效控制。专利号为 "201220202771. 5"，名称为"一种微耕机耕深检测装置"的中国实用新型专利公开了一种用 于微耕机的耕深检测装置，采用两个铰接的连杆，一个连杆的末端设置有拖板，另一个连杆 通过转轴与安装在微耕机的机架上的电位器相连接以实现对耕深的检测，但该方法为接触 式测量方法，检测行程及精度均受到一定限度，无法适应深松检测的需要。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种牵引式农具耕深在线检测方法及装置，针 对农机耕整地田间作业过程中，由于机械故障或人为因素，容易引起深松作业质量差突出 问题，实现在线检测与预警装置，以对耕深作业质量进行有效监控。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种牵引式农具耕深在线检测装置，安装于用 于深松作业的牵引式农具上，其中，包括超声波测距传感器、数据采集器和数据处理器，所 述超声波测距传感器安装于所述牵引式重耙的油缸上，所述数据采集器分别与所述超声波 测距传感器和所述数据处理器连接，所述超声波测距传感器用于采集所述油缸的伸缩距离 模拟信息并传递至所述数据采集器，所述数据采集器用于将接收到的所述油缸的伸缩距离 模拟信息转换成伸缩距离数字信息后发送至所述数据处理器，所述数据处理器根据所述伸 缩距离数字信息运算后得到所述牵引式重耙的耕作深度值。
[0007] 上述的牵引式农具耕深在线检测装置，其中，所述超声波测距传感器包括发射头 和反射板，所述发射头固定安装在所述油缸的缸身上，所述反射板正对所述发射头固定安 装在所述油缸的油缸臂前端；或者，所述反射板固定安装在所述油缸的缸身上，所述发射头 正对所述反射板固定安装在所述油缸的油缸臂前端。
[0008] 上述的牵引式农具耕深在线检测装置，其中，还包括GPS定位装置，所述GPS定位 装置用于实时采集所述牵引式重耙的位置信息，并将所述位置信息发送至所述数据处理 器。
[0009] 上述的牵引式农具耕深在线检测装置，其中，所述数据处理器包括数据采集模块、 数据存储模块和数据计算模块，所述数据采集模块用于采集所述油缸的伸缩距离数据信息 和/或所述GPS位置信息，所述数据计算模块用于根据所述油缸的伸缩距离数据信息计算 出所述牵引式重耙的耕作深度值，所述数据存储模块用于存储所述耕作深度值和对应于该 耕作深度值的GPS位置信息。
[0010] 上述的牵引式农具耕深在线检测装置，其中，所述数据处理器还包括耕深信息生 成模块和数据输出模块，所述耕深信息生成模块用于根据所述耕作深度值和对应于该耕作 深度值的GPS位置信息生成耕深信息图，所述数据输出模块用于输出所述耕深信息图。
[0011] 上述的牵引式农具耕深在线检测装置，其中，所述数据计算模块采用如下公式计 算所述耕作深度值：
[0012]
【主权项】
1. 一种牵引式农具耕深在线检测装置，安装于用于深松作业的牵引式农具上，其特征 在于，包括超声波测距传感器、数据采集器和数据处理器，所述超声波测距传感器安装于所 述牵引式重耙的油缸上，所述数据采集器分别与所述超声波测距传感器和所述数据处理器 连接，所述超声波测距传感器用于采集所述油缸的伸缩距离模拟信息并传递至所述数据采 集器，所述数据采集器用于将接收到的所述油缸的伸缩距离模拟信息转换成伸缩距离数字 信息后发送至所述数据处理器，所述数据处理器根据所述伸缩距离数字信息运算后得到所 述牵引式重耙的耕作深度值。
2. 如权利要求1所述的牵引式农具耕深在线检测装置，其特征在于，所述超声波测距 传感器包括发射头和反射板，所述发射头固定安装在所述油缸的缸身上，所述反射板正对 所述发射头固定安装在所述油缸的油缸臂前端；或者，所述反射板固定安装在所述油缸的 缸身上，所述发射头正对所述反射板固定安装在所述油缸的油缸臂前端。
3. 如权利要求1或2所述的牵引式农具耕深在线检测装置，其特征在于，还包括GPS定 位装置，所述GPS定位装置用于实时采集所述牵引式重耙的位置信息，并将所述位置信息 发送至所述数据处理器。
4. 如权利要求3所述的牵引式农具耕深在线检测装置，其特征在于，所述数据处理器 包括数据采集模块、数据存储模块和数据计算模块，所述数据采集模块用于采集所述油缸 的伸缩距离数据信息和/或所述GPS位置信息，所述数据计算模块用于根据所述油缸的伸 缩距离数据信息计算出所述牵引式重耙的耕作深度值，所述数据存储模块用于存储所述耕 作深度值和对应于该耕作深度值的GPS位置信息。
5. 如权利要求4所述的牵引式农具耕深在线检测装置，其特征在于，所述数据处理器 还包括耕深信息生成模块和数据输出模块，所述耕深信息生成模块用于根据所述耕作深度 值和对应于该耕作深度值的GPS位置信息生成耕深信息图，所述数据输出模块用于输出所 述耕深信息图。
6. 如权利要求4或5所述的牵引式农具耕深在线检测装置，其特征在于，所述数据计算 模块采用如下公式计算所述耕作深度值：
其中，⑶'为所述耕作深度值，〇点为所述重耙的固定旋转轴中心位置，〇 'A'为所 述油缸拉伸后长度，O'A为所述油缸完全收缩长度，AO与A'O为油缸缸杆与所述固定旋 转轴的连接杆长度，分别代表油缸运动前后油缸缸杆的位置，OD'为所述重耙的地轮与所 述固定旋转轴之间的连接杆长度，〇〇 '为所述固定旋转轴与所述油缸的固定轴的距离。
7. 如权利要求1、2、4、5或6所述的牵引式农具耕深在线检测装置，其特征在于，还包括 用于耕深异常时进行报警提醒的报警器，所述报警器安装于所述牵引式农具的驾驶室内， 所述报警器与所述数据采集器或所述数据处理器无线连接。
8. -种牵引式农具耕深在线检测方法，采用上述权利要求1-7中任意一项所述的在线 检测装置对牵引式农具的重耙耕作深度值进行在线检测，其特征在于，包括如下步骤： S100、数据采集，采用超声波测距传感器采集所述油缸的伸缩距离模拟信息并传递至 数据采集器； S200、数据转换，所述数据采集器将接收到的所述油缸的伸缩距离模拟信息转换成伸 缩距离数字信息后发送至数据处理器； S300、数据计算，所述数据处理器根据所述伸缩距离数字信息运算后得到所述牵引式 重耙的耕作深度值。
9. 如权利要求8所述的牵引式农具耕深在线检测方法，其特征在于，所述步骤S300采 用如下公式计算所述耕作深度值：
其中，⑶'为所述耕作深度值，〇点为所述重耙的固定旋转轴中心位置，〇 'A'为所 述油缸拉伸后长度，O'A为所述油缸完全收缩长度，AO与A'O为油缸缸杆与所述固定旋 转轴的连接杆长度，分别代表油缸运动前后油缸缸杆的位置，OD'为所述重耙的地轮与所 述固定旋转轴之间的连接杆长度，〇〇 '为所述固定旋转轴与所述油缸的固定轴的距离。
10. 如权利要求8或9所述的牵引式农具耕深在线检测方法，其特征在于，还包括如下 步骤： S400、报警，发现耕深异常时进行报警提醒。
【专利摘要】一种牵引式农具耕深在线检测方法及装置，该装置安装于牵引式农具的重耙上，包括超声波测距传感器、数据采集器和数据处理器，该超声波测距传感器安装于牵引式重耙的油缸上，该数据采集器分别与该超声波测距传感器和该数据处理器连接，该超声波测距传感器用于采集该油缸的伸缩距离模拟信息并传递至该数据采集器，该数据采集器用于将接收到的该油缸的伸缩距离模拟信息转换成伸缩距离数字信息后发送至该数据处理器，该数据处理器根据该伸缩距离数字信息运算后得到该牵引式重耙的耕作深度值。该检测方法包括数据采集、数据转换及数据计算步骤。本发明为一种非接触式测量方法，其检测量程大、精度高、安装方便、适应性广。
【IPC分类】G01B17-00
【公开号】CN104713503
【申请号】CN201310689296
【发明人】苑严伟, 李树君, 杨炳南, 董鑫, 周利明, 张俊宁
【申请人】中国农业机械化科学研究院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月16日