阵列式旋耕机作业深度检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了阵列式旋耕机作业深度检测装置，包括数据采集部分和监控显示部分；数据采集部分包括三个超声波传感器、温度传感器、控制电路、第一微控制器芯片、第一时钟模块、第一串口通讯模块、北斗卫星终端、无线数据发送模块、第一电源模块、声光报警模块；监控显示部分包括无线数据接收模块、第二时钟模块、第二微控制器芯片、第二电源模块、存储模块、第二串口通讯模块及上位机。与现有技术相比，本实用新型专利技术的有益效果是：能够对耕深、旋耕机作业状况及旋耕机的位置进行实时的监测，方便旋耕机驾驶员或作业调度人员进行实时的调控，从而实现高质量地耕作，对农业产量的提高产生了重大影响。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于环境科学、技术、工程类的应用领域，涉及阵列式旋耕机作业深度检测装置。
技术介绍
随着我国经济建设的发展，农业生产力得到显著提高，我国大多数地区已经摆脱以人力、畜力为主的运作方式，农业机械化耕作成为农业生产的主要组成部分。机械化的大面积使用，使人们迫切需要检测装置对其作业状态进行检测。早期，人们大都采用手工的测量方法，当旋耕机耕作过后，使用钢板尺或皮尺进行深度测量。这样一种测量方法不仅浪费了大量的劳动力成本，而且误差性也会很大，不同的测量位置所得出的测量数据往往迥异，甚至误差会很大。很多不同种类的农作物对耕深要求往往不同，如果由于机械耕作或人为原因造成耕深距离不符合相应作物要求的规定，则会使整个耕作无效或使作物成长产生不利的影响。传统的农业机械检测装置，如：红外测距、上拉耕作支架、放置额外滑轮等设备往往无法实现对耕深的自动控制，或者利用某一变量来间接反映耕深值以及使用一个探测设备对凹凸不平的地面进行检查，这些检测方法通常误差很大，劳动力成本高且不具有实时性。市场上的很多旋耕机超声波测距装置往往没有温度补偿机制，当旋耕机周围温度升高时，超声波声速减小，探头的折射角增大，超声波在介质中的衰减将会加大，这样便会对测量的耕作深度产生误差，甚至对于大面积的耕作产生灾难性的后果。
技术实现思路
本技术需要解决的问题是针对上述人工测量浪费劳动力成本，传统的农业机械检测装置无法实现对耕深的自动控制的不足，而提供一种能够对耕深、旋耕机作业状况及旋耕机地点位置进行实时的监测的阵列式旋耕机作业深度检测装置。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：阵列式旋耕机作业深度检测装置，包括数据采集部分和监控显示部分；数据采集部分包括第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器、温度传感器、控制电路、第一微控制器芯片、第一时钟模块、第一串口通讯模块、北斗卫星终端、无线数据发送模块、第一电源模块、声光报警模块；第一微控制器芯片Flash里面固化了温度补偿的超声波声速对照表；监控显示部分包括无线数据接收模块、第二时钟模块、第二微控制器芯片、第二电源模块、存储模块、第二串口通讯模块及上位机；第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器经控制电路与第一微控制器芯片连接；第一微控制器芯片与温度传感器、第一时钟模块、无线数据发送模块、声光报警模块、第一串口通讯模块及第一电源模块连接；北斗卫星终端经第一串口通讯模块与第一微控制器芯片连接；第二微控制器芯片与无线数据接收模块、第二时钟模块、第二电源模块、存储模块及第二串口通讯模块连接；上位机经第二串口通讯模块与第二微控制器芯片连接；无线数据发送模块与无线数据接收模块之间进行无线连接；所述的第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器，分别包括超声波发射探头和超声波接收探头，通过输出信号高电平持续的时间来计算超声波从发射到返回的时间；所述的温度传感器，将采集到的温度实时传输给第一微控制器芯片；所述的控制电路，用于信号的接收、发送及信号的放大和滤波；所述的第一微控制器芯片和第二微控制器芯片，用于优化处理第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器传送的信号及存储旋耕机的位置，并把超声波实时距离和对应旋耕机的实时地点一起通过无线数据发送模块发送出去；所述的第一时钟模块和第二时钟模块，分别与第一微控制器芯片、第二微控制器芯片进行同步通信；所述的北斗卫星终端，用于实时定位旋耕机的位置并将采集到的数据传输给第一微控制器芯片；所述的无线数据发送模块，将超声波测量的距离以及旋耕机的位置坐标进行及时的收发，并最终传输给上位机软件；所述的第一电源模块和第二电源模块分别对第一微控制器芯片、第二微控制器芯片进行供电；所述的声光报警模块，用于根据旋耕机超声测距的状态值进行分等级报警提示；所述的存储模块，用于存储采集到的超声波距离数据和旋耕机对应位置坐标信息；所述的上位机，用于显示旋耕机的耕作深度、位置坐标及对应时段是否有效工作的标志，实时显示过去与当前旋耕机的位置，以及相对应耕作有效深度的二维曲线图。第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器均采用HC-SR04超声波探头，探头测量精度达到3mm。温度传感器采用DS18B20数字温度传感器，测温范围为-55℃到+125℃。控制电路包括多路选择开关、滤波与信号放大，其中多路选择开关采用六路信号通道，分别为三条输出信号通道、三条输入信号通道；整个信号的输出和输入采用片时轮流的工作方式。第一微控制器芯片和第二微控制器芯片均采用基于ARM Cortex-M4内核的STM32微控制器芯片。第一时钟模块和第二时钟模块均采用DS1302芯片，使用三线接口分别与第一微控制器芯片和第二微控制器芯片进行同步通信。第一串口通讯模块和第二串口通讯模块均采用RS-485芯片。无线数据发送模块和无线数据接收模块均采用GPRS无线通信模块。第一电源模块和第二电源模块均采用2.5V基准电压源；存储模块采用SD卡作为外部存储设备。声光报警模块包括红色发光二极管DS1、黄色发光二极管DS2、绿色发光二极管DS3和有源蜂鸣器。与现有技术相比，本技术的有益效果是：能够对耕深、旋耕机作业状况及旋耕机的位置进行实时的监测，方便旋耕机驾驶员或作业调度人员进行实时的调控，从而实现高质量地耕作，对农业产量的提高产生了重大影响。附图说明图1是阵列式旋耕机作业深度检测装置的数据采集部分的框架图；图2是阵列式旋耕机作业深度检测装置的监控显示部分的框架图；图3是声光报警模块的原理图。其中，1、第一超声波传感器，2、第二超声波传感器，3、第三超声波传感器，4、温度传感器，5、控制电路，6、第一微控制器芯片，7、第一时钟模块，8、第一串口通讯模块，9、北斗卫星终端，10、无线数据发送模块，11、第一电源模块，12、声光报警模块，13、无线数据接收模块，14、第二时钟模块，15、第二微控制器芯片，16、第二电源模块，17、存储模块，18、第二串口通讯模块，19、上位机。具体实施方式现在结合附图对本技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。如图1和2所示，阵列式旋耕机作业深度检测装置，包括数据采集部分和监控显示部分；数据采集部分包括第一超声波传感器1、第二超声波传感器2、第三超声波传感器3、温度传感器4、控制电路5、第一微控制器芯片6、第一时钟模块7、第一串口通讯模块8、北斗卫星终端9、无线数据发送模块10、第一电源模块11、声光报警模块12；第一微控制器芯片Flash里面固化了温度补偿的超声波声速对照表；通过单总线方式将采集到的数字温度直接对照超声波声速对照表，就可以快速定位超声波声速，从而通过I/O口输出高电平的持续时间及超声波声速的关系得以最终确定旋耕机距离耕作地面的距离值；监控显示部分包括无线数据接收模块13、第二时钟模块14、第二微控制器芯片15、第二电源模块16、存储模块17、第二串口通讯模块18及上位机19；第一超声波传感器1、第二超声波传感器2、第三超声波传感器3和温度传感器4放置于旋耕机下拉杆的下方并等距离设置，可以把误差降低到最少，同时增强了测量的准确本文档来自技高网...

【技术保护点】
阵列式旋耕机作业深度检测装置，其特征在于：包括数据采集部分和监控显示部分；数据采集部分包括第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器、温度传感器、控制电路、第一微控制器芯片、第一时钟模块、第一串口通讯模块、北斗卫星终端、无线数据发送模块、第一电源模块、声光报警模块；第一微控制器芯片Flash里面固化了温度补偿的超声波声速对照表；监控显示部分包括无线数据接收模块、第二时钟模块、第二微控制器芯片、第二电源模块、存储模块、第二串口通讯模块及上位机；第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器经控制电路与第一微控制器芯片连接；第一微控制器芯片与温度传感器、第一时钟模块、无线数据发送模块、声光报警模块、第一串口通讯模块及第一电源模块连接；北斗卫星终端经第一串口通讯模块与第一微控制器芯片连接；第二微控制器芯片与无线数据接收模块、第二时钟模块、第二电源模块、存储模块及第二串口通讯模块连接；上位机经第二串口通讯模块与第二微控制器芯片连接；无线数据发送模块与无线数据接收模块之间进行无线连接；所述的第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器，分别包括超声波发射探头和超声波接收探头，通过输出信号高电平持续的时间来计算超声波从发射到返回的时间；所述的温度传感器，将采集到的温度实时传输给第一微控制器芯片；所述的控制电路，用于信号的接收、发送及信号的放大和滤波；所述的第一微控制器芯片和第二微控制器芯片，用于优化处理第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器传送的信号及存储旋耕机的位置，并把超声波实时距离和对应旋耕机的实时地点一起通过无线数据发送模块发送出去；所述的第一时钟模块和第二时钟模块，分别与第一微控制器芯片、第二微控制器芯片进行同步通信；所述的北斗卫星终端，用于实时定位旋耕机的位置并将采集到的数据传输给第一微控制器芯片；所述的无线数据发送模块，将超声波测量的距离以及旋耕机的位置坐标进行及时的收发，并最终传输给上位机软件；所述的第一电源模块和第二电源模块分别对第一微控制器芯片、第二微控制器芯片进行供电；所述的声光报警模块，用于根据旋耕机超声测距的状态值进行分等级报警提示；所述的存储模块，用于存储采集到的超声波距离数据和旋耕机对应位置坐标信息。...

【技术特征摘要】
1.阵列式旋耕机作业深度检测装置，其特征在于：包括数据采集部分和监控显示部分；数据采集部分包括第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器、温度传感器、控制电路、第一微控制器芯片、第一时钟模块、第一串口通讯模块、北斗卫星终端、无线数据发送模块、第一电源模块、声光报警模块；第一微控制器芯片Flash里面固化了温度补偿的超声波声速对照表；监控显示部分包括无线数据接收模块、第二时钟模块、第二微控制器芯片、第二电源模块、存储模块、第二串口通讯模块及上位机；第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器经控制电路与第一微控制器芯片连接；第一微控制器芯片与温度传感器、第一时钟模块、无线数据发送模块、声光报警模块、第一串口通讯模块及第一电源模块连接；北斗卫星终端经第一串口通讯模块与第一微控制器芯片连接；第二微控制器芯片与无线数据接收模块、第二时钟模块、第二电源模块、存储模块及第二串口通讯模块连接；上位机经第二串口通讯模块与第二微控制器芯片连接；无线数据发送模块与无线数据接收模块之间进行无线连接；所述的第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器，分别包括超声波发射探头和超声波接收探头，通过输出信号高电平持续的时间来计算超声波从发射到返回的时间；所述的温度传感器，将采集到的温度实时传输给第一微控制器芯片；所述的控制电路，用于信号的接收、发送及信号的放大和滤波；所述的第一微控制器芯片和第二微控制器芯片，用于优化处理第一超声波传感器、第二超声波传感器和第三超声波传感器传送的信号及存储旋耕机的位置，并把超声波实时距离和对应旋耕机的实时地点一起通过无线数据发送模块发送出去；所述的第一时钟模块和第二时钟模块，分别与第一微控制器芯片、第二微控制器芯片进行同步通信；所述的北斗卫星终端，用于实时定位旋耕机的位置并将采集到的数据传输给第一微控制器芯片；所述的无线数据发送模块，将超声波测量的距离以及旋耕机的位置坐标进行及时的收发，并最终传输给上位机软件；所述的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵益波，靳炜，蒋祎，卢春霞，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32