一種振動(dòng)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(dòng)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(lái)，我國(guó)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(lèi)繁多，檢測(cè)參數(shù)復(fù)雜，檢測(cè)方法各異，特別是進(jìn)行綜合性能測(cè)試時(shí)需要多臺(tái)專項(xiàng)測(cè)試儀器，難以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)參數(shù)，不利于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和處理，對(duì)于農(nóng)機(jī)派出管理，耕作任務(wù)的劃分和公布是一項(xiàng)及其繁瑣的任務(wù)，需要高技術(shù)的監(jiān)控手段以及切實(shí)有效的監(jiān)管平臺(tái)，而深松機(jī)具作為我國(guó)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(diǎn)。
[0003]目前，鮮有對(duì)面向深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)的在線檢測(cè)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(tái)需要選用多臺(tái)檢測(cè)儀器，采用不同工作參數(shù)檢測(cè)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(guò)存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)，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(cè)出的參數(shù)無(wú)法實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)或其他終端設(shè)備中，因此無(wú)法對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行同步采集、實(shí)時(shí)傳輸、在線分析和批量存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)分析繁瑣，這給深松機(jī)工作性能的檢測(cè)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(duì)上述無(wú)法對(duì)深松機(jī)參數(shù)進(jìn)行同步采集、在線分析，批量存儲(chǔ)任務(wù)繁重，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析困難等技術(shù)問(wèn)題提出的一種振動(dòng)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(dòng)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(guò)信號(hào)調(diào)理傳輸至現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端；現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端，接收上述參數(shù)及定位信息，通過(guò)無(wú)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(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)，通過(guò)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(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端指導(dǎo)深松機(jī)作業(yè)，通過(guò)對(duì)深松機(jī)不同類(lèi)型作業(yè)參數(shù)的同步采集、實(shí)時(shí)傳輸、批量存儲(chǔ)和在線建模分析，有效提高深松機(jī)實(shí)現(xiàn)少耕、優(yōu)耕作業(yè)。
[0006]作為優(yōu)選，所述現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)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(hào)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(hào)通過(guò)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(guò)無(wú)線傳輸模塊傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端將所有電子元器件封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，并通過(guò)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(hào)要求。
[0007]作為優(yōu)選，所述電源管理模塊包括四路獨(dú)立電源，分別為:為中央處理器供電的5V/1A獨(dú)立電源，為數(shù)據(jù)采集模塊供電的5V/500mA獨(dú)立電源、為信號(hào)調(diào)理模塊和觸摸屏供電的12V/1A獨(dú)立電源、為SM908模塊供電的5V/2A獨(dú)立電源，可以避免個(gè)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(guò)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(guò)信號(hào)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(dòng)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(guò)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(diǎn)和積極效果在于:
1.該系統(tǒng)不僅可以對(duì)深松機(jī)工作性能、關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)檢測(cè)，同時(shí)能夠通過(guò)GPS定位和GPRS DTU無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的同步監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)的在線分析和批量存儲(chǔ)。
[0013]2.計(jì)算機(jī)結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)，通過(guò)建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，得出對(duì)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(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端供其參考，從而實(shí)現(xiàn)真正的少耕、優(yōu)耕。
[0014]3.系統(tǒng)采用無(wú)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(dòng)式深松機(jī)作業(yè)狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)效率，采集調(diào)理電路采用電流傳輸解決了模擬信號(hào)傳輸過(guò)程中抗干擾問(wèn)題，降低了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的勞動(dòng)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)施例所述的振動(dòng)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(shí)施例所述的現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端內(nèi)部模塊連接示意圖；
圖3為本實(shí)施例所述的現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本實(shí)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(hào)指示燈，4、ISP程序下載模塊，5、5V/500mA獨(dú)立電源模塊，6、5V/2A獨(dú)立電源模塊，7、變壓器，8、電源接口，9、12V/1A獨(dú)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(hào)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(dòng)力輸出軸。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提供一種振動(dòng)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(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步地說(shuō)明。
[0017]如圖1所示，為本發(fā)明所述的一種振動(dòng)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(guò)信號(hào)調(diào)理傳輸至現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端；現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端接收上述參數(shù)及定位信息，通過(guò)無(wú)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(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)，通過(guò)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(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端指導(dǎo)深松機(jī)作業(yè)，通過(guò)對(duì)深松機(jī)不同類(lèi)型作業(yè)參數(shù)的同步采集、實(shí)時(shí)傳輸、批量存儲(chǔ)和在線建模分析，有效提高深松機(jī)實(shí)現(xiàn)少耕、優(yōu)耕作業(yè)。
[0018]如圖2、圖3所示，為本實(shí)施例所述的現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)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(chǎng)移動(dòng)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(hào)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(guò)無(wú)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(hào)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(hào)通過(guò)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(guò)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(guò)信號(hào)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(cè)的信號(hào)中，加速度信號(hào)可用于深松鏟、機(jī)座、機(jī)架等關(guān)鍵點(diǎn)振動(dòng)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(cè)的有效信號(hào)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(hào)，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(diǎn)頻率信息，現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端將所有電子元器件封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，占用空間小、操作方便，滿足不同型號(hào)深松機(jī)要求。
[0020]為了避免各模塊之間的干擾、使檢測(cè)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，提高現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端的使用壽命，電源管理模塊采用獨(dú)立電源供電方式，包括四路獨(dú)立電源，分別為:為中央處理器供電的5V/1A獨(dú)立電源，為數(shù)據(jù)采集模塊供電的5V/500mA獨(dú)立電源5、為信號(hào)調(diào)理模塊和觸摸屏供電的12V/1A獨(dú)立電源9、為SM908模塊供電的5V/2A獨(dú)立電源6，；中央處理器通過(guò)光耦隔離器連接TLC5615模塊，光耦隔離器用以隔離輸出對(duì)中央處理器的干擾，輸出信號(hào)通過(guò)ULN2803的驅(qū)動(dòng)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(shí)功率消耗大，若與中央處理器15共電源，中央處理器15會(huì)因瞬時(shí)電壓過(guò)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(chǎng)移動(dòng)監(jiān)控終端采用兩級(jí)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(shí)器??ΜΕ1精確定時(shí)啟動(dòng)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(cè)中心，信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換，并送至中央處理器片內(nèi)AD采樣檢測(cè)，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(hào)輸出的傳感器與裝置的隔離保護(hù)，SM908模塊集成GP