本發(fā)明實(shí)施例涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在是機(jī)器時代，農(nóng)耕過程大多都已經(jīng)機(jī)器化，而農(nóng)機(jī)具的作業(yè)質(zhì)量直接影響農(nóng)耕效率以及農(nóng)作物的生長。在開溝機(jī)的耕作過程中，開溝深度是評判其田間作業(yè)質(zhì)量的重要指標(biāo)，此外可靠的開溝深度在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到重要的作用。

現(xiàn)有技術(shù)中，開溝深度的測量方法是沿耕作區(qū)域?qū)蔷€選取若干個測試點(diǎn)，去掉測試點(diǎn)浮土，用耕深尺或直尺插至溝底，量取深度值，再將所有測試點(diǎn)測得數(shù)據(jù)取平均，獲得開溝機(jī)的開溝深度。這種方法費(fèi)時費(fèi)力，測量結(jié)果一致性及重復(fù)性差，且無法滿足作業(yè)時開溝機(jī)實(shí)時獲取開溝深度作業(yè)數(shù)據(jù)的要求。現(xiàn)有技術(shù)中還有通過以下方式測量開溝深度的：利用仿行滑掌或仿行儀測量開溝深度，但需要另加機(jī)械裝置，不便于自動化的實(shí)現(xiàn)；通過位移傳感器或傾角傳感器測量開溝深度，但安裝比較復(fù)雜，且計算復(fù)雜計算量大。此外開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量還受其他因素的影響，例如工作軌跡、作業(yè)狀態(tài)等。

因此，如何能夠提出一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的對開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行檢測的系統(tǒng)和方法，并對深度進(jìn)行監(jiān)測和快速測量計算，提升開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供一種開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊；

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括第一傳感器、第二傳感器和定位模塊，所述第一傳感器安裝在所述開溝機(jī)所在的車體上并與地面平行，用于采集第一傾角，所述第二傳感器安裝在所述開溝機(jī)的機(jī)臂上并與所述機(jī)臂平行，用于采集第二傾角，所述定位模塊設(shè)置在所述開溝機(jī)所在的車體上，用于采集所述開溝機(jī)所在車體的位置信息，所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接，用于將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理模塊；其中，所述第一傾角是所述開溝機(jī)所在的車體與地面的夾角，所述第二傾角是所述機(jī)臂與水平面的夾角；

所述數(shù)據(jù)處理模塊包括：數(shù)據(jù)處理子模塊、開溝深度設(shè)置模塊、警示模塊和信號轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)據(jù)處理子模塊用于將所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)所述第一傾角和所述第二傾角計算出第三傾角，并判斷所述第三傾角是否超過所述開溝深度設(shè)置模塊設(shè)置的開溝深度預(yù)設(shè)范圍，若判斷獲知所述第三傾角超過預(yù)設(shè)范圍，則警示模塊進(jìn)行警示，所述數(shù)據(jù)處理子模塊還用于將處理后的數(shù)據(jù)與所述定位模塊采集到的定位信息進(jìn)行整合；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊、所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊連接，用于將所述數(shù)據(jù)處理模塊處理整合后的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊；

所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊接收所述數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲和并在網(wǎng)頁上進(jìn)行顯示。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測方法，包括：

采集數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)采集模塊采集數(shù)據(jù)，其中，第一傳感器采集所述開溝機(jī)所在車體的第一傾角，第二傳感器采集所述開溝機(jī)機(jī)臂的第二傾角，定位模塊采集所述開溝機(jī)所在車體的位置信息，將采集到的所述第一傾角、所述第二傾角和所述位置信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊；

數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理子模塊對接收到的所述第一傾角和所述第二傾角作差并取絕對值，計算出第三傾角，判斷所述第三傾角是否超過開溝深度設(shè)置模塊設(shè)置的開溝深度預(yù)設(shè)范圍，若判斷獲知所述第三傾角超過預(yù)設(shè)范圍，則警示模塊進(jìn)行警示；

數(shù)據(jù)整合，數(shù)據(jù)處理子模塊將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理過的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，由信號轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換后通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送至數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊；

數(shù)據(jù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊接收所述數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲，并在網(wǎng)頁上進(jìn)行顯示。

本發(fā)明實(shí)施例提供的開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)及方法，可以安裝在任意機(jī)型任意型號的開溝機(jī)上，進(jìn)行開溝深度在線監(jiān)測與判斷，通過位于開溝機(jī)和開溝機(jī)所在車體上的兩個傳感器實(shí)時檢測開溝機(jī)的姿態(tài)，結(jié)合開溝機(jī)的相關(guān)尺寸換算出開溝深度，實(shí)時監(jiān)測開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量，并且可以設(shè)置開溝深度上下限，開溝深度超出范圍則亮燈示警，示警功能可以幫助操作人員控制開溝深度在一定范圍內(nèi)，提升了開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量。數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊通過對遠(yuǎn)程上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得開溝機(jī)的開溝深度、作業(yè)軌跡和作業(yè)時間信息，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、顯示和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)開溝機(jī)作業(yè)信息的網(wǎng)絡(luò)共享。不需要其他輔助機(jī)械結(jié)構(gòu)即可實(shí)時監(jiān)測開溝機(jī)的開溝深度，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，并可通過網(wǎng)絡(luò)將開溝機(jī)作業(yè)信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程發(fā)布。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中又一開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理模塊的面板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)傳輸模塊的面板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框架圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測方法的流程圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中開溝深度計算方法示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明提供的開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集模塊01、數(shù)據(jù)處理模塊02、數(shù)據(jù)傳輸模塊03和數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04；

數(shù)據(jù)采集模塊01包括第一傳感器、第二傳感器和定位模塊，所述第一傳感器安裝在所述開溝機(jī)所在的車體上并與水平面平行，用于采集第一傾角，所述第二傳感器安裝在所述開溝機(jī)的機(jī)臂上并與所述機(jī)臂平行，用于采集第二傾角，所述定位模塊設(shè)置在所述開溝機(jī)所在的車體上，用于采集所述開溝機(jī)所在車體的位置信息，數(shù)據(jù)采集模塊01與數(shù)據(jù)處理模塊02連接，用于將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊02；其中，所述第一傾角是所述開溝機(jī)所在的車體與水平面的夾角，所述第二傾角是所述機(jī)臂與水平面的夾角；

數(shù)據(jù)處理模塊02包括：數(shù)據(jù)處理子模塊、開溝深度設(shè)置模塊、警示模塊和信號轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理子模塊用于將數(shù)據(jù)采集模塊01發(fā)送的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)所述第一傾角和所述第二傾角計算出第三傾角，并判斷所述第三傾角是否超過所述開溝深度設(shè)置模塊設(shè)置的開溝深度預(yù)設(shè)范圍，若判斷獲知所述第三傾角超過預(yù)設(shè)范圍，則警示模塊進(jìn)行警示，所述數(shù)據(jù)處理子模塊還用于將處理后的數(shù)據(jù)與所述定位模塊采集到的定位信息進(jìn)行整合；

數(shù)據(jù)傳輸模塊03與數(shù)據(jù)處理模塊02、數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04連接，用于將數(shù)據(jù)處理模塊02處理整合后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04；

數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04接收數(shù)據(jù)傳輸模塊03發(fā)送的數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲和并在網(wǎng)頁上進(jìn)行顯示。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例提供的開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊01采集開溝機(jī)的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)采集模塊01包括第一傳感器、第二傳感器和定位模塊，第一傳感器安裝在開溝機(jī)所在的車體上并與地面平行，一般開溝機(jī)與拖拉機(jī)連接進(jìn)行作業(yè)，第一傳感器就是安裝在開溝機(jī)所在的拖拉機(jī)的車體上，并與拖拉機(jī)的車體所在地面平行，第二傳感器安裝在開溝機(jī)的機(jī)臂上并與機(jī)臂平行，定位模塊安裝在拖拉機(jī)的集體上，用于采集拖拉機(jī)的位置信息。第一傳感器采集拖拉機(jī)與水平面的夾角即第一傾角，第二傳感器采集開溝機(jī)的機(jī)臂與水平面的夾角即第二傾角。本發(fā)明實(shí)施例采用的是慣性傳感器，慣性傳感器是檢測和測量加速度、傾斜、沖擊、振動、旋轉(zhuǎn)和多自由度運(yùn)動的傳感器，本發(fā)明實(shí)施例中的慣性傳感器單獨(dú)封裝，其盒體上只有一個接口，為五芯航插。本發(fā)明實(shí)施例中采用MPU6050作為慣性傳感器，MPU6050是整合性6軸運(yùn)動處理組件，相較于多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時之軸間差的問題，減少了大量的封裝空間。本發(fā)明實(shí)施例使用MPU6050的5個引腳VCC、GND、SCL、SDA、AD0。其中，VCC和GND分別為MPU6050的電源和接地；SCL和SDA分別為時鐘線和數(shù)據(jù)線，用于和數(shù)據(jù)處理模塊02進(jìn)行通訊；由于有兩個傳感器，AD0為傳感器選擇信號，第一傳感器的AD0接高電平，第二傳感器接低電平或懸空，數(shù)據(jù)處理模塊02以此區(qū)分兩個傳感器。需要說明的是，還可以根據(jù)實(shí)際使用情況采用其他傳感器，本發(fā)明實(shí)施例不做具體限定。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中又一開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的的監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理模塊02包括：數(shù)據(jù)處理子模塊21、開溝深度設(shè)置模塊22、警示模塊23和信號轉(zhuǎn)換模塊24。數(shù)據(jù)處理子模塊21通過信號輸入接口接收數(shù)據(jù)采集模塊01采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析，計算出數(shù)據(jù)采集模塊01采集到的第一傾角和第二傾角的差值的絕對值作為第三傾角。本發(fā)明實(shí)施例采用的數(shù)據(jù)處理子模塊21是單片機(jī)，優(yōu)選的是MC9S12XS128單片機(jī)，具體還可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的數(shù)據(jù)處理子模塊，本發(fā)明實(shí)施例不作具體限定。開溝深度設(shè)置模塊22用來設(shè)置開溝深度上下限，也就是開溝深度的預(yù)設(shè)范圍，當(dāng)數(shù)據(jù)處理子模塊21判斷計算出的第三傾角超過開溝深度設(shè)置模塊22設(shè)置的預(yù)設(shè)范圍后，數(shù)據(jù)處理子模塊21控制警示模塊23進(jìn)行預(yù)警，提示操作人員調(diào)節(jié)開溝機(jī)的機(jī)臂，從而控制開溝深度在設(shè)置的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。通過判斷第三傾角是否超過預(yù)設(shè)范圍來實(shí)時快速的判斷當(dāng)前時間開溝機(jī)的開溝深度是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，進(jìn)一步對開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。其中警示模塊23具體可以是示警燈或警鈴，也可以是其他用于警示操作人員的裝置，本發(fā)明實(shí)施例不作具體限定。此外，數(shù)據(jù)處理子模塊21還將定位模塊采集到的挖溝機(jī)所在車體的位置信息以及數(shù)據(jù)采集模塊01采集的其他數(shù)據(jù)也進(jìn)行處理，如開溝機(jī)機(jī)臂旋轉(zhuǎn)的角度、開溝機(jī)的作業(yè)時間等，再將包括第三傾角的所有處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合發(fā)送，通過信號轉(zhuǎn)換模塊24將信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，本發(fā)明實(shí)施例采用的信號轉(zhuǎn)換模塊24是MAX232芯片，MAX232芯片是一種專為RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，MAX232芯片將TTL信號變?yōu)镽S232信號，并通過數(shù)據(jù)傳輸模塊03將數(shù)據(jù)處理子模塊21處理整合后的數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04。數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04接收到由數(shù)據(jù)傳輸模塊03發(fā)送的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理、存儲和顯示，將處理后的數(shù)據(jù)存儲和顯示在網(wǎng)頁上，以便用戶能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量，還可以對開溝機(jī)作業(yè)情況的歷史信息進(jìn)行查詢。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理模塊的面板結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)的上面板中包括：開關(guān)31、示警燈32和設(shè)置開溝深度上下限按鈕33，數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)的左面板中包括：第一傳感器接口34、第二傳感器接口35、數(shù)據(jù)傳輸模塊接口36和充電接口37。圖3只是數(shù)據(jù)處理模塊的面板結(jié)構(gòu)示意圖，并不代表面板上的各個單元的實(shí)際位置。

本發(fā)明實(shí)施例提供的開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，可以安裝在任意機(jī)型任意型號的開溝機(jī)上，進(jìn)行開溝深度在線監(jiān)測與判斷，通過數(shù)據(jù)采集模塊采集開溝機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理，實(shí)時快速的判斷開溝機(jī)的開溝深度是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，并進(jìn)行實(shí)時的警示，以便操作人員根據(jù)警示進(jìn)行調(diào)整，還通過數(shù)據(jù)傳輸模塊將數(shù)據(jù)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊，由數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲和顯示，以便用戶能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量，還可以對開溝機(jī)作業(yè)情況的歷史信息進(jìn)行查詢，提升了開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括數(shù)據(jù)傳輸芯片、天線和電池。

具體地，數(shù)據(jù)傳輸模塊03與數(shù)據(jù)采集模塊01、數(shù)據(jù)處理模塊02分開，是一個獨(dú)立模塊，減小了數(shù)據(jù)采集模塊01、數(shù)據(jù)處理模塊02的體積。數(shù)據(jù)傳輸模塊03包括數(shù)據(jù)傳輸芯片、天線、12V充電電池以及一塊電源轉(zhuǎn)接板組成。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述數(shù)據(jù)傳輸芯片為無線傳輸芯片，相應(yīng)地所述數(shù)據(jù)傳輸模塊通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

具體地，數(shù)據(jù)傳輸模塊03中的數(shù)據(jù)傳輸芯片采用無線傳輸芯片，通過無線傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)傳輸模塊的面板結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)傳輸模塊03的面板分為左右兩個部分，其中左面板上包括SIM卡槽41、網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度指示燈42、電源指示燈43、網(wǎng)絡(luò)信號指示燈44、卡槽開關(guān)45和RS232接口46；右面板上包括：數(shù)據(jù)傳輸天線接口47和充電接口48?？梢钥闯霰景l(fā)明實(shí)施例中無線傳輸模塊采用的是無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，方便將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊。需要說明的是，圖4只是數(shù)據(jù)傳輸模塊的面板結(jié)構(gòu)示意圖，并不代表面板上的各個單元的實(shí)際位置。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模還用于通過所述數(shù)據(jù)傳輸模塊向所述數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送命令，以控制所述數(shù)據(jù)處理模塊上傳數(shù)據(jù)的時間間隔。

具體地，數(shù)據(jù)處理模塊02將數(shù)據(jù)采集模塊01采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合通過數(shù)據(jù)傳輸模塊03發(fā)送至數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04，數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04可以通過數(shù)據(jù)傳輸模塊03向數(shù)據(jù)處理模塊02發(fā)送命令，來控制數(shù)據(jù)處理模塊02進(jìn)行上傳數(shù)據(jù)的時間間隔，或者發(fā)送立即上傳數(shù)據(jù)的命令，以使數(shù)據(jù)處理模塊02立即上傳數(shù)據(jù)。此外，數(shù)據(jù)處理模塊02接收數(shù)據(jù)采集模塊01的時間間隔也可以由數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04下發(fā)命令來控制，數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04還可以通過人為操作來對數(shù)據(jù)處理模塊02下發(fā)命令，以便用戶根據(jù)自己的需要下發(fā)命令，滿足用戶需求，提升用戶體驗(yàn)。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第一傳感器還用于采集所述開溝機(jī)所在車體的加速度。

具體地，安裝在開溝機(jī)所在車輛的車體上并與水平面平行的第一傳感器還用于采集開溝機(jī)所在車體的加速度，以計算開溝機(jī)所在車輛的運(yùn)行速度。需要說明的是，第一傳感器和第二傳感器還可以采集其他數(shù)據(jù)信息，例如開溝機(jī)機(jī)臂轉(zhuǎn)動的角速度等，本發(fā)明實(shí)施例不作具體限定。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述定位模塊包括GPS定位模塊。

具體地，數(shù)據(jù)采集模塊01中的定位模塊，本發(fā)明是實(shí)施例采用的是GPS模塊，用于采集開溝機(jī)的GPS信息，GPS模塊將采集到的GPS信息通過外置的天線直接連接數(shù)據(jù)處理子模塊21，即直接連接本發(fā)明實(shí)施例中的單片機(jī)的SCI串口并傳輸開溝機(jī)的GPS信息。單片機(jī)對GPS信息進(jìn)行處理，截取出經(jīng)緯度信息，將處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊03發(fā)送給數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04，以便數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊04顯示開溝機(jī)的作業(yè)軌跡以及開溝機(jī)在具體位置的開溝深度。其中定位模塊安裝在開溝機(jī)所在的車體上，即安裝在拖拉機(jī)的機(jī)體上。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述監(jiān)測系統(tǒng)中的硬件箱體底部均設(shè)置有磁鐵。

具體地，所述監(jiān)測系統(tǒng)中采用的硬件的箱體底部均設(shè)置有磁鐵，方便作業(yè)時安裝在機(jī)具上，并且硬件的箱體均采用塑料材質(zhì)，質(zhì)量輕，體積小，當(dāng)然根據(jù)實(shí)際情況的需要，也可以采用其他材質(zhì)，本發(fā)明實(shí)施例不作具體限定。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框架圖，如圖5所示，可以看出本發(fā)明提供的開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中各個模塊之間的數(shù)據(jù)通信過程。

本發(fā)明實(shí)施例提供的開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集模塊采集開溝機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)并發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊，由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理，通過傾角差值實(shí)時快速的判斷開溝深度是否超過預(yù)設(shè)范圍，并進(jìn)行實(shí)時警示，以便操作人員根據(jù)警示進(jìn)行調(diào)整。并且利用慣性傳感器檢測機(jī)具傾角，結(jié)合機(jī)具尺寸換算開溝深度，不需要額外機(jī)械結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，提升了開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量。此外數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊還可以將開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲和顯示，以便用戶能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量，還可以對開溝機(jī)作業(yè)情況的歷史信息進(jìn)行查詢，提升了用戶體驗(yàn)。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測方法的流程圖，如圖6所示，本發(fā)明提供的開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測方法，包括：

S1、采集數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)采集模塊采集數(shù)據(jù)，其中，第一傳感器采集所述開溝機(jī)所在車體的第一傾角，第二傳感器采集所述開溝機(jī)機(jī)臂的第二傾角，定位模塊采集所述開溝機(jī)所在車體的位置信息，將采集到的所述第一傾角、所述第二傾角和所述位置信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊；

具體地，數(shù)據(jù)采集模塊采集開溝機(jī)相關(guān)的運(yùn)行信息，第一傳感器采集所述開溝機(jī)所在車體的第一傾角，第二傳感器采集所述開溝機(jī)機(jī)臂的第二傾角，定位模塊采集所述開溝機(jī)所在車體的位置信息，并將采集到的第一傾角、第二傾角以及位置信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊，其中第一傾角和第二傾角的定義和上述實(shí)施例一致，此處不再贅述。需要說明的是，采集模塊還可以采集其他數(shù)據(jù)，例如：開溝機(jī)所在車輛的運(yùn)行加速度，開溝機(jī)機(jī)臂轉(zhuǎn)動的角速度等，本發(fā)明實(shí)施例不作具體限定。

S2、數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理子模塊對接收到的所述第一傾角和所述第二傾角作差并取絕對值，計算出第三傾角，判斷所述第三傾角是否超過開溝深度設(shè)置模塊設(shè)置的開溝深度預(yù)設(shè)范圍，若判斷獲知所述第三傾角超過預(yù)設(shè)范圍，則警示模塊進(jìn)行警示；

具體地，數(shù)據(jù)處理子模塊即本發(fā)明實(shí)施例中的單片機(jī)接收包括第一傾角和第二傾角的數(shù)據(jù)信息，將第一傾角和第二傾角的差值的絕對值作為第三傾角，也就是開溝機(jī)機(jī)臂相對于開溝機(jī)所在車輛的傾角，以消除監(jiān)測環(huán)境及其他田間作業(yè)環(huán)境對計算結(jié)果帶來的影響。可以理解的是，當(dāng)開溝機(jī)在水平面上工作時，第一傾角為零，第三傾角就等于第二傾角。根據(jù)計算出的第三傾角利用公式(1)計算出當(dāng)前時間開溝機(jī)對應(yīng)的開溝深度，并將計算出的第三傾角與預(yù)設(shè)范圍作比較，若判斷獲知計算出的第三傾角超過預(yù)設(shè)范圍，則數(shù)據(jù)處理子模塊即本發(fā)明實(shí)施例中的單片機(jī)控制警示模塊進(jìn)行警示，提示操作員調(diào)整開溝機(jī)的機(jī)臂使開溝深度保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中開溝深度計算方法示意圖，如圖7所示，L表示開溝機(jī)機(jī)臂的長度，α表示第三傾角，H表示開溝機(jī)機(jī)臂固定端距地面的距離，R表示開溝機(jī)端部的半徑，h表示開溝機(jī)的開溝深度，具體計算開溝機(jī)開溝深度的公式如公式(1)：

h＝L-sinα+R-H (1)

S3、數(shù)據(jù)整合，數(shù)據(jù)處理子模塊將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理過的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，由信號轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換后通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送至數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊；

具體地，數(shù)據(jù)處理子模塊將接收到的數(shù)據(jù)采集模塊采集的包括第一傾角和第二傾角的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，計算出開溝深度，將所需數(shù)據(jù)按照通訊協(xié)議進(jìn)行整合發(fā)送，數(shù)據(jù)通過信號轉(zhuǎn)換模塊MAX232由TTL信號變?yōu)镽S232信號，并通過無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)處理中心。其中發(fā)送的數(shù)據(jù)包括開溝機(jī)開溝深度、GPS信息等。

S4、數(shù)據(jù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊接收所述數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲，并在網(wǎng)頁上進(jìn)行顯示。

具體地，數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊接收數(shù)據(jù)傳輸模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將進(jìn)行處理和存儲，并在網(wǎng)頁上進(jìn)行顯示。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述預(yù)設(shè)范圍，包括：通過開溝深度設(shè)置模塊預(yù)先設(shè)置所述預(yù)設(shè)范圍。

具體地，開溝機(jī)在工作開始前，操作人員可以通過開溝深度設(shè)置模塊預(yù)先設(shè)置開溝機(jī)開溝深度的上下限，也就是預(yù)設(shè)傾角差范圍，用來控制開溝機(jī)的開溝深度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，保證開溝機(jī)的工作質(zhì)量。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述在網(wǎng)頁上進(jìn)行顯示包括：顯示開溝機(jī)的開溝深度曲線圖、作業(yè)時間和作業(yè)軌跡。

具體地，數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊將數(shù)據(jù)處理模塊通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析，并將處理后的結(jié)果在網(wǎng)頁上進(jìn)行顯示，例如根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊計算的開溝深度顯示開溝機(jī)的開溝深度曲線圖，根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集的開溝機(jī)的GPS信息進(jìn)行相關(guān)處理后顯示開溝機(jī)的作業(yè)時間和作業(yè)軌跡，以及開溝機(jī)在具體位置時的開溝深度，還可以根據(jù)采集到的開溝機(jī)所在車輛的加速度信息，計算出開溝機(jī)所在車輛的運(yùn)行速度，顯示開溝機(jī)的工作速度曲線，對開溝機(jī)的作業(yè)速度進(jìn)行監(jiān)控，還可以顯示其他關(guān)于開溝機(jī)作業(yè)的信息，本發(fā)明實(shí)施例不作具體限定。

本發(fā)明實(shí)施例提供的開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測方法，通過采集處理開溝機(jī)作業(yè)的相關(guān)信息，實(shí)時快速的計算出開溝機(jī)的開溝深度，并判斷是否超過預(yù)設(shè)范圍，以便警示操作員進(jìn)行開溝深度的調(diào)整，保證了開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量。此外，還將開溝機(jī)的作業(yè)信息發(fā)送至數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊，由數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊處理后存儲并顯示在網(wǎng)頁上，以便用戶可以遠(yuǎn)程監(jiān)控開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量。

下面介紹開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的具體工作過程，以便更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案具體工作流程如下：

利用兩個慣性傳感器分別采集到第一傾角和第二傾角，定時將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理單元中的數(shù)據(jù)處理子模塊，也就是本發(fā)明實(shí)施例中的單片機(jī)，單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算出兩個傳感器采集到的第一傾角和第二傾角的傾角差值的絕對值，即第三傾角。第三傾角結(jié)合開溝機(jī)結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸，如圖5所示，按照公式(1)換算出機(jī)具作業(yè)溝深h。開溝機(jī)作業(yè)前，操作人員可以通過開溝深度設(shè)置模塊人為設(shè)置溝深上下限，即開溝深度的預(yù)設(shè)范圍，通過調(diào)節(jié)開溝機(jī)的機(jī)臂到開溝深度的最小和最大處，分別按下如圖3所示的設(shè)置開溝深度上限和下限的按鈕來設(shè)置開溝深度的上下限。程序?yàn)閱纹瑱C(jī)掃描按鈕，當(dāng)按鈕被按下，即人工設(shè)置上下限時，單片機(jī)將當(dāng)前的開溝機(jī)機(jī)臂傾角的差值賦給開溝深度上限和下限，就可以設(shè)置開溝深度。單片機(jī)實(shí)時檢測計算當(dāng)前的第三傾角并與開溝深度上下限進(jìn)行比較，超出預(yù)設(shè)范圍時，即控制示警模塊亮起相應(yīng)的示警燈，提示操作人員調(diào)節(jié)開溝機(jī)的機(jī)臂直到示警燈滅，從而控制開溝深度在設(shè)置的限制范圍內(nèi)。同時，數(shù)據(jù)采集模塊中的GPS模塊采集開溝機(jī)的定位信息，傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，單片機(jī)截取出經(jīng)緯度信息。單片機(jī)將處理后的數(shù)據(jù)按照通訊協(xié)議進(jìn)行整合后輸出，輸出的TTL信號經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換模塊MAX232轉(zhuǎn)換為RS232信號發(fā)送至數(shù)據(jù)傳輸模塊，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊，數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理并存儲，并在網(wǎng)頁上進(jìn)行顯示。網(wǎng)頁可以顯示開溝深度和作業(yè)時間，以及基于GPS模塊采集到的經(jīng)緯度信息顯示在地圖上的作業(yè)軌跡，另外還可以查詢歷史數(shù)據(jù)。此外，數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊可以發(fā)送命令到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)命令可以設(shè)置數(shù)據(jù)上傳時間間隔或者立即發(fā)送一條數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)及方法，通過位于開溝機(jī)和開溝機(jī)所在車體上的兩個慣性傳感器實(shí)時檢測開溝機(jī)的姿態(tài)，結(jié)合開溝機(jī)的相關(guān)尺寸換算出開溝深度，實(shí)時監(jiān)測開溝機(jī)的作業(yè)質(zhì)量；系統(tǒng)可設(shè)置開溝深度上下限，開溝深度超出范圍則亮燈示警，示警功能可以幫助操作人員控制開溝深度在一定范圍內(nèi)，提升了開溝機(jī)作業(yè)質(zhì)量。利用GPS模塊采集GPS信息，對開溝機(jī)進(jìn)行定位，檢測其作業(yè)經(jīng)緯度信息；數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊通過對遠(yuǎn)程上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得開溝機(jī)的開溝深度、作業(yè)軌跡和作業(yè)時間信息，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、顯示和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)開溝機(jī)作業(yè)信息的網(wǎng)絡(luò)共享。不需要其他輔助機(jī)械結(jié)構(gòu)即可實(shí)時監(jiān)測開溝機(jī)的開溝深度，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，并可通過網(wǎng)絡(luò)將開溝機(jī)作業(yè)信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程發(fā)布。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。