一種振動式深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種振動式深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，我國農(nóng)業(yè)機(jī)具面向機(jī)械化、深層次發(fā)展，由于農(nóng)業(yè)機(jī)具種類繁多，檢測參數(shù)復(fù)雜，檢測方法各異，特別是進(jìn)行綜合性能測試時需要多臺專項測試儀器，難以同時檢測多個參數(shù)，不利于數(shù)據(jù)的實時分析和處理，對于農(nóng)機(jī)派出管理，耕作任務(wù)的劃分和公布是一項及其繁瑣的任務(wù)，需要高技術(shù)的監(jiān)控手段以及切實有效的監(jiān)管平臺，而深松機(jī)具作為我國旱地耕作保墑關(guān)鍵農(nóng)業(yè)機(jī)械之一，其能耗、耕作頻率、性能以及機(jī)具工作狀態(tài)成為保護(hù)性耕作研宄的重點。
[0003]目前，鮮有對面向深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)的在線檢測設(shè)備，現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)裝備中，構(gòu)建深松機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺需要選用多臺檢測儀器，采用不同工作參數(shù)檢測專用儀器自成系統(tǒng)，并配有不同顯示設(shè)備，數(shù)據(jù)可通過存儲卡存儲，采集完成后將數(shù)據(jù)輸入到專用軟件進(jìn)行分析。但是，此種方法檢測出的參數(shù)無法實時傳輸?shù)接嬎銠C(jī)或其他終端設(shè)備中，因此無法對這些參數(shù)進(jìn)行同步采集、實時傳輸、在線分析和批量存儲，數(shù)據(jù)分析繁瑣，這給深松機(jī)工作性能的檢測和研宄造成了極大的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對上述無法對深松機(jī)參數(shù)進(jìn)行同步采集、在線分析，批量存儲任務(wù)繁重，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析困難等技術(shù)問題提出的一種振動式深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種振動式深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括:數(shù)據(jù)采集模塊，采集深松機(jī)關(guān)鍵參數(shù)及GPS定位信息，經(jīng)過信號調(diào)理傳輸至現(xiàn)場移動監(jiān)控終端；現(xiàn)場移動監(jiān)控終端，接收上述參數(shù)及定位信息，通過無線傳輸模塊傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，將接收的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫，結(jié)合知識庫數(shù)據(jù)，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出以最低消耗為目標(biāo)的優(yōu)化參數(shù)，并反饋到現(xiàn)場移動監(jiān)控終端指導(dǎo)深松機(jī)作業(yè)，通過對深松機(jī)不同類型作業(yè)參數(shù)的同步采集、實時傳輸、批量存儲和在線建模分析，有效提高深松機(jī)實現(xiàn)少耕、優(yōu)耕作業(yè)。
[0006]作為優(yōu)選，所述現(xiàn)場移動監(jiān)控終端包括機(jī)殼，所述機(jī)殼包括上面板和下面板，機(jī)殼上面板上表面設(shè)有觸摸屏，機(jī)殼下面板上固定有電源管理模塊、SIM908模塊、中央處理器，以及和中央處理器連接的信號調(diào)理模塊和光耦隔離器，機(jī)殼側(cè)壁上設(shè)有航空插頭和電源接口，所述電源接口為兩路電源輸入接口，電源接口和電源管理模塊之間連接有脈沖變壓器；數(shù)據(jù)采集模塊將采集的信號通過航空插頭輸入，傳輸至中央處理器處理后由觸摸屏顯示，并通過無線傳輸模塊傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，現(xiàn)場移動監(jiān)控終端將所有電子元器件封裝在一個殼體內(nèi)，并通過觸摸屏顯示數(shù)據(jù)，占用空間小、操作方便，滿足不同深松機(jī)型號要求。
[0007]作為優(yōu)選，所述電源管理模塊包括四路獨立電源，分別為:為中央處理器供電的5V/1A獨立電源，為數(shù)據(jù)采集模塊供電的5V/500mA獨立電源、為信號調(diào)理模塊和觸摸屏供電的12V/1A獨立電源、為SM908模塊供電的5V/2A獨立電源，可以避免個模塊之間的干擾，使器件工作性能更穩(wěn)定。
[0008]作為優(yōu)選，所述電源接口和脈沖變壓器之間連接有抑制電磁干擾的EMI電磁兼容模塊，抑制從電源侵入的電磁干擾。
[0009]作為優(yōu)選，所述航空插頭包括加速度傳感器輸入航空插頭、溫度傳感器輸入航空插頭、濕度傳感器輸入航空插頭、扭矩傳感器輸入航空插頭和拉壓力傳感器輸入航空插頭，所述加速度傳感器輸入航空插頭、溫度傳感器輸入航空插頭和濕度傳感器輸入航空插頭分別通過光耦隔離器與中央處理器相連，扭矩傳感器輸入航空插頭和拉壓力傳感器輸入航空插頭分別通過信號調(diào)理模塊與中央處理器相連。
[0010]作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括三軸加速度傳感器，加速度傳感器安裝在拖拉機(jī)機(jī)座底部、振動式深松機(jī)機(jī)架和深松鏟處。
[0011]作為優(yōu)選，所述監(jiān)控系統(tǒng)還包括人機(jī)接口模塊，使用戶和技術(shù)人員通過該模塊登錄遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，查詢和優(yōu)化數(shù)據(jù)，為耕地種植作出指導(dǎo)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于:
1.該系統(tǒng)不僅可以對深松機(jī)工作性能、關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場移動檢測，同時能夠通過GPS定位和GPRS DTU無線傳輸技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程計算機(jī)的同步監(jiān)測、數(shù)據(jù)的在線分析和批量存儲。
[0013]2.計算機(jī)結(jié)合數(shù)據(jù)庫與知識庫數(shù)據(jù)，通過建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，得出對應(yīng)地塊的最優(yōu)耕作周期、最適宜的耕作深度、工作效率、最高的機(jī)具深松頻率和振幅等相關(guān)參數(shù)，并將相關(guān)參數(shù)發(fā)至現(xiàn)場移動監(jiān)控終端供其參考，從而實現(xiàn)真正的少耕、優(yōu)耕。
[0014]3.系統(tǒng)采用無線傳輸模塊，利用DTU網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)減少通訊布線任務(wù)，便于組網(wǎng)，有效地提高了振動式深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)參數(shù)檢測效率，采集調(diào)理電路采用電流傳輸解決了模擬信號傳輸過程中抗干擾問題，降低了遠(yuǎn)程監(jiān)測的勞動成本。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實施例所述的振動式深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的模塊示意圖；
圖2為本實施例所述的現(xiàn)場移動監(jiān)控終端內(nèi)部模塊連接示意圖；
圖3為本實施例所述的現(xiàn)場移動監(jiān)控終端結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本實施例深松機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
1、機(jī)殼上面板，2、三位數(shù)碼顯示管，3、信號指示燈，4、ISP程序下載模塊，5、5V/500mA獨立電源模塊，6、5V/2A獨立電源模塊，7、變壓器，8、電源接口，9、12V/1A獨立電源模塊，10、輸出航空插頭，11、加速度傳感器輸入航空插頭，12、扭矩傳感器輸入航空插頭，13、拉壓力傳感器輸入航空插頭，14、信號調(diào)理模塊，15、中央處理器，16、濕度傳感器輸入航空插頭，17、溫度傳感器輸入航空插頭，18、光耦隔離器，19、SM908模塊，20、天線，21、排線，22、觸摸屏，23、拖拉機(jī)機(jī)座，24、深松機(jī)懸掛桿，25、偏心輪，26、限深輪，27、深松鏟，28、深松機(jī)機(jī)架，29、拖拉機(jī)懸桿，30、拖拉機(jī)動力輸出軸。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明提供一種振動式深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，下面結(jié)合不同附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步地說明。
[0017]如圖1所示，為本發(fā)明所述的一種振動式深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的模塊示意圖，主要包括:數(shù)據(jù)采集模塊，用以采集深松機(jī)關(guān)鍵參數(shù)及GPS定位信息，經(jīng)過信號調(diào)理傳輸至現(xiàn)場移動監(jiān)控終端；現(xiàn)場移動監(jiān)控終端接收上述參數(shù)及定位信息，通過無線傳輸模塊傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；遠(yuǎn)程監(jiān)控中心將接收的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫，結(jié)合知識庫數(shù)據(jù)，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出以最低消耗為目標(biāo)的優(yōu)化參數(shù)，并反饋到現(xiàn)場移動監(jiān)控終端指導(dǎo)深松機(jī)作業(yè)，通過對深松機(jī)不同類型作業(yè)參數(shù)的同步采集、實時傳輸、批量存儲和在線建模分析，有效提高深松機(jī)實現(xiàn)少耕、優(yōu)耕作業(yè)。
[0018]如圖2、圖3所示，為本實施例所述的現(xiàn)場移動監(jiān)控終端的內(nèi)部模塊連接示意圖和其結(jié)構(gòu)框架示意圖，現(xiàn)場移動監(jiān)控終端包括機(jī)殼，其底部安裝有方便使用固定端子，所述機(jī)殼包括上面板I和下面板，機(jī)殼上面板I的上表面設(shè)有觸摸屏22，觸摸屏22采用七寸電阻觸摸屏，信號指示燈3用以指示各路數(shù)據(jù)采集通道的工作狀態(tài)，并通過無線傳輸模塊傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，機(jī)殼下面板上固定有電源管理模塊、中央處理器15，以及和中央處理器15連接的信號調(diào)理模塊和光耦隔離器，機(jī)殼側(cè)壁上設(shè)有航空插頭和電源接口，所述電源接口為兩路電源輸入接口，電源接口和電源管理模塊之間連接有脈沖變壓器7 ;數(shù)據(jù)采集模塊將采集的信號通過航空插頭輸入，航空插頭包括加速度傳感器輸入航空插頭11、溫度傳感器輸入航空插頭17、濕度傳感器輸入航空插頭16、扭矩傳感器輸入航空插頭12和拉壓力傳感器輸入航空插頭13和輸出航空插頭10，加速度傳感器輸入航空插頭11、溫度傳感器輸入航空插頭17和濕度傳感器輸入航空插頭16分別通過光耦隔離器與中央處理器15相連，扭矩傳感器輸入航空插頭和拉壓力傳感器輸入航空插頭分別通過信號調(diào)理模塊與中央處理器15相連，中央處理器15處理后由觸摸屏22顯示。
[0019]由于在所有要檢測的信號中，加速度信號可用于深松鏟、機(jī)座、機(jī)架等關(guān)鍵點振動頻率分析，其采樣頻率要求最高，因此，系統(tǒng)采樣頻率以其為參考，系統(tǒng)中要監(jiān)測的有效信號的頻率在50Hz以下，根據(jù)奈奎斯特采樣定理要求，本系統(tǒng)采樣頻率取150Hz，可完整的采樣有效信號，三位數(shù)碼顯示管2顯示由加速度傳感器轉(zhuǎn)換后的頻率信息，為用戶顯示機(jī)具的各關(guān)鍵點頻率信息，現(xiàn)場移動監(jiān)控終端將所有電子元器件封裝在一個殼體內(nèi)，占用空間小、操作方便，滿足不同型號深松機(jī)要求。
[0020]為了避免各模塊之間的干擾、使檢測數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，提高現(xiàn)場移動監(jiān)控終端的使用壽命，電源管理模塊采用獨立電源供電方式，包括四路獨立電源，分別為:為中央處理器供電的5V/1A獨立電源，為數(shù)據(jù)采集模塊供電的5V/500mA獨立電源5、為信號調(diào)理模塊和觸摸屏供電的12V/1A獨立電源9、為SM908模塊供電的5V/2A獨立電源6，；中央處理器通過光耦隔離器連接TLC5615模塊，光耦隔離器用以隔離輸出對中央處理器的干擾，輸出信號通過ULN2803的驅(qū)動輸出到繼電器模塊；在電源接口和脈沖變壓器7之間還連接有抑制電磁干擾的EMI電磁兼容模塊，抑制從電源侵入的電磁干擾，如，SM908模塊19在通訊時功率消耗大，若與中央處理器15共電源，中央處理器15會因瞬時電壓過低重啟。
[0021]中央處理器15和數(shù)據(jù)采集模塊的供電要求最高，現(xiàn)場移動監(jiān)控終端采用兩級穩(wěn)壓方式，中央處理器選用ATMEL的MEGA128，16MHz、雙串口，由MEGA128控制芯片內(nèi)部定時器??ΜΕ1精確定時啟動內(nèi)置A/D模塊以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、分析處理，并將采集到的深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)參數(shù)傳送給遠(yuǎn)程監(jiān)測中心，信號調(diào)理模塊包含RCV420芯片構(gòu)成的4-20mA轉(zhuǎn)0-5V電路，用于力、扭矩等信號轉(zhuǎn)換，并送至中央處理器片內(nèi)AD采樣檢測，光耦隔離器18包含P6KE6.8CA、光耦隔離電路，用于溫度、濕度等數(shù)字信號輸出的傳感器與裝置的隔離保護(hù)，SM908模塊集成GP