农业机械作业状况通用监测平台

发布时间：2020-05-22 20:14

【摘要】：近年来，随着农业生产的机械化程度的不断提高，农业机械的大型化成为现代化农业机械发展的方向。农业机械的大型化使得机具的结构、运动机构和工作过程更为复杂，为了保证机具的作业质量，对机具操作人员的技术水平提出了更高的要求。为了适应这种情况，人们研制了各种用于农业机械作业状况监测的自动化设备来降低操作人员的疲劳，提高作业质量，这些设备成为现代农机的重要组成部分，这也促进了农业机械的智能化。当前，针对某一特定任务开发的单一功能监测系统较为普遍，这种监测系统的硬件和软件仅适用于该监测任务，不能适用于其他监测任务。为了提高硬件资源的利用率，缩短新监测系统的开发周期，避免开发过程中的重复劳动，作者开发了适用于多个作业环节的农业机械作业状况通用监测平台。本文所研究的农业机械作业状况通用监测平台由监控终端、功能节点和通信网络组成。监测平台采用基于CAN现场总线通信网络的系统架构，监控终端和功能节点分别连接到通信网络上。监控终端用于农机作业控制参数输入与作业的状况信息的汇总、处理、显示和存储，功能节点是为某项监测任务而设计的节点。在工作时，功能节点按照其设计的功能任务进行工作，与此同时功能节点将监测到的机具作业状况信息发送到基于CAN总线的通信网络上，监控终端从CAN总线上捕获功能节点发出的机具作业状况报文，在监控终端上运行基于LabVIEW设计的监测软件，该软件对接收到的报文进行处理、显示和存储。监控终端由主板、微控制器、CAN收发板、人机交互系统和电源系统组成，功能节点由微控制器、传感器、执行机构、CAN控制器和CAN收发器组成。作者参考ISO11783规范设计了监测平台通信网络的通信协议，保证了监测平台的开放性和可扩展性。为验证监测平台方案的可行性，作者为监测平台设计了用于耕作深度测量的耕深监测功能节点和用于变量施肥的变量施肥功能节点。耕深测量作业中，实验室试验的最大绝对误差为6.2mm，最大相对误差为3.50%，田间试验中最大绝对误差为11.3mm，最大相对误差为7.40%。变量施肥作业的田间试验的最大相对误差为13.61%，平均相对误差为9.61%。实验室试验和田间试验表明监测平台工作稳定可靠，达到了设计要求。该农业机械作业状况通用监测平台的研究为农机监测设备的重复使用提供了一种思路，具有一定的应用价值。
【图文】：

播种机,监测系统

A.M. Mouazen 等人为研究土壤压实问题设计了一种基于摆轮的耕深测量系统，该系统中摆轮与位移传感器组合使用，用于反映耕深的变化[12-13]。王建等人研制了犁耕阻力的测试系统，该系统使用单片机作为主控制器，将测量结果通过RS232 端口传输给计算机进行显示[14]。在播种作业监测方面，，赵斌等人、匡丽红等人、吴艳艳等人和李雷霞等人基于光电元件和单片机设计了能够对精密播种机播种状况进行监测的监测系统，这些系统普遍具有重播、漏播和堵塞监测功能[15-18]。黄东岩等人使用聚偏二氟乙烯压电薄膜作为排种监测传感器设计了一种播种机播种监测系统[19]。田辉辉等人和王沛东等人基于 CAN 总线分别设计了大豆精播机和小麦播种机播种监测系统，田辉辉设计的播种监测系统采用了上位机和下位机的通信方式，上位机上运行基于VB6.0 开发的软件[20-21]。梅鹤波等人基于 CAN 总线设计开发了 48 行小麦精量播种智能监测系统，实现当精量播种机一行或数行发生堵塞等故障时发出声音报警并在终端上显示故障以及故障行号[22]。外国一些厂商例如 Johndeere、Kinze 生产的播种机上已经带有商业化成熟的播种监测系统[23-25]。

监控系统,施肥系统,排肥器,天主教

第 1 章绪论检测和显示机具的滑移率[26]。业监测方面，马旭等人以单片机作为控制器设计了一。该机在工作时具有手控变量施肥和自控变量施肥功步进电机带动排肥器实施变量施肥[27]。刘成良等人基计了一种变量施肥控制系统，该系统由用于人机交互肥作业的下位机组成。上位机与下位机之间通过 RS2天主教鲁汶大学 M.R. Maleki 等人研制了一种基于土统，该施肥系统在 AMAZONE 行间播种机 ED302 上进行中各个环节的时间延时的研究，对土壤传感器在施肥设计[29]。陈立平等人和孟志军等人基于 CAN 总线设计系统中控制器与上位机和速度采集单元之间使用 CAN
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S24

【参考文献】