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农用拖拉机深松深度作业监测系统设计——基于STM32U575

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农机化研究 2024年第9期46卷 128-131,137页

作者：李海涛商丘职业技术学院河南商丘476000

设计了农用拖拉机深松作业监控系统,采用MPU6050传感器来测量耕深深度,基于STM32U575微控制器对传感器角度进行采集和分析。试验结果表明:农业拖拉机作业深度监测误差较小,小于2cm,最大误差小于5个百分比,系统操作简单,工作稳定,可以满... 详细信息

设计了农用拖拉机深松作业监控系统,采用MPU6050传感器来测量耕深深度,基于STM32U575微控制器对传感器角度进行采集和分析。试验结果表明:农业拖拉机作业深度监测误差较小,小于2cm,最大误差小于5个百分比,系统操作简单,工作稳定,可以满足实际应用需求。

关键词：农用拖拉机深松作业 MPU6050 STM32U575 监测

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基于DEM的带翼深松铲设计优化及试验

基于DEM的带翼深松铲设计优化及试验

作者：聂晨旭西南大学

学位级别：硕士

耕地质量是提高粮食生产能力、实现可持续发展的重要保证,在传统耕作技术弊端逐渐显现的时代背景下,保护性耕作越来越受到重视。机械深松是保护性耕作技术中重要的一环,深松能打破犁底层,消除压实效应,改善土壤通透性,使水肥能更多地向... 详细信息

耕地质量是提高粮食生产能力、实现可持续发展的重要保证,在传统耕作技术弊端逐渐显现的时代背景下,保护性耕作越来越受到重视。机械深松是保护性耕作技术中重要的一环,深松能打破犁底层,消除压实效应,改善土壤通透性,使水肥能更多地向下渗入,增加作物营养吸收,最终提高作物产量。但深松技术仍存在耕作阻力大、能耗大、深松效果不理想等问题,并且不同结构的深松铲在不同的作业环境下,作业效果会发生较大的变化。紫色土是西南地区主要的耕地土壤类型,紫色土矿质养分丰富,肥力较高,具有宝贵的农业利用价值。紫色土本身是粘性土,在西南地区潮湿的气候条件下,容易团聚、粘结、板结。在利用计算机辅助设计深松铲时,需要有符合实际作业环境的紫色土模型,才能准确地对深松铲进行设计和优化。基于以上情况,本文以带翼深松铲和西南地区典型紫色土为研究对象,自主设计部分参数测定试验,结合试验设计方法,建立了西南地区紫色土离散元(DEM)模型;对深松作业过程进行了分析,对获取深松效果参数的方法进行探索和选优,利用紫色土DEM模型在仿真环境下对带翼深松铲进行了设计、优化和验证;利用Janssen近似应力分析方法改良了已有试验平台的土槽,加工制作了具有最佳参数组的带翼深松铲,在室内试验平台进行了实际验证。主要研究内容和结论如下:(1)紫色土DEM模型参数标定。自主设计试验测定紫色土的本征参数和接触参数,将休止角作为评价仿真土壤和实际土壤相似度的指标。试验用紫色土为壤质砂土,土壤颗粒中粗砾占25.85%,砂粒占73.24%,粉粒和黏粒占0.91%,土壤密度为1650kg/m,含水率为10.54%。土壤休止角平均值为34.11°,颗粒-颗粒静摩擦系数范围为0.5～1,颗粒-45钢静摩擦系数范围为0.7～1.2。利用EDEM仿真软件,以颗粒表面能、颗粒静摩擦系数、颗粒滚动摩擦系数等九个参数作为因子,休止角作为评价指标,利用试验设计建立数学模型,得到与实际土壤相似度最高的仿真土壤模型参数组为:颗粒表面能0.134J/m,颗粒-颗粒滚动摩擦系数0.231,颗粒-45钢静摩擦系数1.045,颗粒-45钢滚动摩擦系数0.228,颗粒泊松比0.33,颗粒剪切模量5×10Pa,颗粒-颗粒静摩擦系数0.75,颗粒-颗粒恢复系数0.3,颗粒-45钢恢复系数0.3。对该参数组下的土壤模型进行仿真验证,得休止角平均值为34.8159°,仿真休止角与实际休止角相对误差为2.07%。(2)带翼深松铲设计及仿真优化。在EDEM软件中对获取深松效果参数的方法进行探索和选优,深松铲所受水平阻力定义为行进稳定段1.0-1.7s的平均阻力,土壤扰动范围剖面面积定义为深松铲行进至1.2s时,在距离深松铲中心200mm的剖面上,将出现扰动的颗粒选择后围成的图形面积。将深松铲铲翼的安装高度、安装倾角、上倾角作为优化的参数,以耕作效率作为评价指标,利用试验设计获得了数学模型及具有最大耕作效率的铲翼最佳参数组:安装高度160mm,安装倾角18.433°,上倾角51.455°。在该组参数下,模型预测的最大耕作效率为122.881mm/N,在仿真环境中进行验证,所得耕作效率为120.090mm/N,与模型预测的耕作效率的相对误差为2.3%,优化后具有最佳参数组的深松铲的耕作效率提高了20.866%。(3)土槽设计及深松性能实验。针对前代土槽侧壁结构强度不足,使用的非透明材料可能不利于观测土壤扰动行为的缺点,对其进行改进。土槽壁使用透明亚克力材料,首先利用朗肯应力系数和Janssen近似应力分析方法获得土槽内土体对土槽壁面压应力的方程,再利用紫色土试样及自主制作的紫色土-亚克力试样作直剪实验获得方程中所需的土壤内摩擦系数和土壤-亚克力壁面摩擦系数,测得试验用紫色土的内摩擦系数为0.364,与亚克力板的壁面摩擦系数为0.177,最终获得了压应力随土体深度变化的方程。利用有限元法对土槽壁面进行校核和优化,土槽侧壁需要使用厚度为10mm的亚克力材料,长侧侧壁每条长边需要9组螺栓螺母来固定,最大应力出现在板中间的螺栓孔处,为48.249 MPa,最大位移出现在板中间,为1.819 mm;短侧侧壁每条边只需2组螺栓螺母固定,最大应力出现在板上端的螺栓孔处,为41.161MPa,最大位移出现在板中间,为2.225mm。完成改良土槽的制作安装及最优带翼深松铲的加工安装后,在室内土槽实验平台中进行验证,三次实际验证实验的耕作效率分别为108.506 mm/N、110.179 mm/N、115.071mm/N,对应的与仿真值的相对误差分别为9.65%、8.25%、4.18%,与仿真值的平均相对误差为7.36%,与理论值的平均相对误差为9.46%。

关键词：带翼深松铲离散元法紫色土深松作业结构优化

拖拉机深松作业关键作业参数远程监测系统研究

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农机化研究 2022年第11期44卷 240-247页

作者：李贺杨俊茹李瑞川李宁荆本雨张建徐继康山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590 齐鲁工业大学(山东省科学院)机械与汽车工程学院济南250301 山东海卓电液控制工程技术研究院山东日照276800 日照海卓液压有限公司山东日照276800

针对当前拖拉机监测系统参数监测单一、集成度低、传输距离短等问题,开发了拖拉机深松作业关键作业参数远程监测系统。系统由深松数据采集、深松数据处理与传递、上位机监测软件3部分组成,可实现对耕作深度、耕作阻力、耕作速度、耕作... 详细信息

针对当前拖拉机监测系统参数监测单一、集成度低、传输距离短等问题,开发了拖拉机深松作业关键作业参数远程监测系统。系统由深松数据采集、深松数据处理与传递、上位机监测软件3部分组成,可实现对耕作深度、耕作阻力、耕作速度、耕作面积等参数的采集与监测。系统工作时,利用多参数数据采集方案实现参数的采集,通过车载检测仪将数据传送至无线数据接收器,数据接收器通过串口将数据传送至上位机监测平台,实现深松作业关键参数的采集、传输与监测。为验证监测系统的稳定性与监测精度,进行了试验研究。结果表明:监测耕深与实际耕深平均误差为0.95cm;在5、10、15km/h车速下,速度平均误差分别为0.28、0.21、0.18km/h;耕作面积监测准确性随着作业面积的增大而提高,可以实现拖拉机耕作阻力的稳定采集及传输。系统满足拖拉机深松作业关键作业参数远程监测的功能需求,数据采集可靠、传输稳定,对实现以拖拉机为代表的农业机械网络化作业管理具有现实意义。

关键词：拖拉机深松作业远程参数监测 LabVIEW

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农机深松整地作业监测系统的设计

南方农机 2023年第15期54卷 166-168页

作者：庞国红昌图县亮中桥镇农业综合服务中心辽宁铁岭112524

【目的】针对传统人工方式抽检农机作业质量和数量,存在检测效率比较低的问题,设计了一种农机深松整地作业监测系统。【方法】笔者分析监测系统设计原理,利用倾角感应器和超声波传感器构成耕深数据收集设备,利用不同的作业参数实现耕深... 详细信息

【目的】针对传统人工方式抽检农机作业质量和数量,存在检测效率比较低的问题,设计了一种农机深松整地作业监测系统。【方法】笔者分析监测系统设计原理,利用倾角感应器和超声波传感器构成耕深数据收集设备,利用不同的作业参数实现耕深信息的实时更新,为耕深信息实时监测提供数据基础。利用农机具终端实现位置定位,通过移动网络上传到服务平台中,实现统一管理。【结果】该系统通过田间试验,系统作业的深度测量误差在1.18 cm以下,均方根误差在0.64 cm以下;系统作业面积测量误差和平均误差均不超过0.91%、0.53%,为深松作业的补助提供量化的依据。【结论】系统已经在全国各地开展应用示范,进一步了提高补贴监测管理的准确性,降低了管理部门人力、物力的付出成本,提高了农机作业信息化管理水平。

关键词：农机深松作业监测系统

智能监测在内蒙古喀喇沁旗农机深松整地作业中的应用

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农机科技推广 2023年第11期 47-48,55页

作者：王建田喜民尹继伟内蒙古自治区喀喇沁旗农牧技术推广中心内蒙古自治区赤峰市农牧技术推广中心

喀喇沁旗位于内蒙古赤峰市南部,全旗有耕地面积79万亩,其中粮食作物种植面积67万亩,是一个以种植农作物为主,兼种油料、中药材的地区。2016年实施机械化深松作业补助试点以来,智能化远程监测技术得到了实际应用,解决了管理部门有效监管... 详细信息

喀喇沁旗位于内蒙古赤峰市南部,全旗有耕地面积79万亩,其中粮食作物种植面积67万亩,是一个以种植农作物为主,兼种油料、中药材的地区。2016年实施机械化深松作业补助试点以来,智能化远程监测技术得到了实际应用,解决了管理部门有效监管的难题,有效地保障了深松作业的质量,有力地推动了保护性耕作技术的应用,促进了农机农艺融合和机械化信息化融合。

关键词：粮食作物种植智能监测内蒙古赤峰市保护性耕作技术信息化融合深松作业喀喇沁旗农机农艺融合

苏打盐碱地改良剂喷施自润式减阻深松机的设计与试验

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农机化研究 2019年第7期41卷 166-170页

作者：向美琦姜立民王景立吉林农业大学工程技术学院长春130118

合理的机械化深松作业可有效改善苏打盐碱地各项理化指标,作业后,土壤p H值优化均值为0. 25个单位,电导率平均降幅为0. 41ms/cm,且其容重、入渗率等均有明显改善。根据前期的试验结论,用较室温低12℃的预混液喷施于深松铲铲尖背部后使... 详细信息

合理的机械化深松作业可有效改善苏打盐碱地各项理化指标,作业后,土壤p H值优化均值为0. 25个单位,电导率平均降幅为0. 41ms/cm,且其容重、入渗率等均有明显改善。根据前期的试验结论,用较室温低12℃的预混液喷施于深松铲铲尖背部后使铲尖整体降温,通过温差作用铲尖正面形成清晰、密集的液化液滴,作业时可通过该层液滴实现自润减阻,并在深松铲铲柄背部布置部分扇形喷头,实现深松作业与改良剂喷施一次性作业,提高了作业效率。当硫酸铝撒施量为土壤干重的6‰时,土壤p H值优化均值为1. 8个单位。为此,进行了适用于苏打盐碱地的改良剂喷施自润式减阻深松机的相关设计与试验。

关键词：苏打盐碱地深松作业自润减阻改良剂

深松作业效益高政府助力农民笑——临清市农机深松作业纪实

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山东农机化 2018年第6期 40-41页

作者：临清市农机局临清市农机局

长期以来，农民习惯用旋耕的方式对土地进行浅耕，久而久之导致土壤出现板结、蓄水保墒能力下降。而农机深松则是改善土层结构、增强土壤抗旱排涝能力、提高土地产出水平和效益的一项农机作业新技术。2016年至2017年临清市承担了省农机... 详细信息

长期以来，农民习惯用旋耕的方式对土地进行浅耕，久而久之导致土壤出现板结、蓄水保墒能力下降。而农机深松则是改善土层结构、增强土壤抗旱排涝能力、提高土地产出水平和效益的一项农机作业新技术。2016年至2017年临清市承担了省农机深松整地作业补助试点任务，同时结合全市扶贫工作，将13万亩的深松作业补助全部用到了85个贫困村。

关键词：深松作业农机作业作业效益临清市农民政府保墒能力土层结构

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土壤物理特性对深松阻力影响的试验

江苏大学学报（自然科学版） 2014年第1期35卷 34-39页

作者：李霞张东兴张瑞崔涛中国农业大学工学院北京100083 石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003

为了探讨不同土壤对深松牵引阻力及深松效果的影响,在山西忻州黄黏土和河北固安轻壤土中进行了深松作业前后土壤密度、坚实度、土壤断面等变化的对比试验,采用数显式拉力计测量出2种土壤深松时的牵引阻力变化.结果表明:深松前河北固安... 详细信息

为了探讨不同土壤对深松牵引阻力及深松效果的影响,在山西忻州黄黏土和河北固安轻壤土中进行了深松作业前后土壤密度、坚实度、土壤断面等变化的对比试验,采用数显式拉力计测量出2种土壤深松时的牵引阻力变化.结果表明:深松前河北固安的轻壤土密度、坚实度均小于山西忻州的黄黏土;轻壤土密度由深松前的1.59 g·cm-3降低为深松后的1.30 g·cm-3,黄黏土由深松前的1.62 g·cm-3降低为深松后的1.27 g·cm-3;河北固安试验地和山西忻州试验地的坚实度深松后分别平均降低9%和11%.在其他条件相同情况下,深松30 cm和深松40 cm河北固安轻壤土的牵引阻力比山西忻州的黄黏土牵引阻力平均减少61%和47%.

关键词：牵引阻力土壤特性深松机深松作业深松减阻

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农机深松作业智能监测系统车载终端设计

南方农机 2023年第1期54卷 63-65页

作者：吴瑞聪临汾职业技术学院山西临汾041000

土壤深松法作为一种改良土壤、增加作物产量的农业生产技术,在全国广泛开展。由于国家对深松的补助越来越多,传统的人工监测方法已无法适应市场的发展。因此,实现深松作业的智能化监控是非常有意义的。为了解决目前监控终端数据传输的... 详细信息

土壤深松法作为一种改良土壤、增加作物产量的农业生产技术,在全国广泛开展。由于国家对深松的补助越来越多,传统的人工监测方法已无法适应市场的发展。因此,实现深松作业的智能化监控是非常有意义的。为了解决目前监控终端数据传输的稳定性和安全性问题,笔者设计了一种农机深松作业智能监控系统车载终端设计。因此,首先,笔者对深松作业监控系统的功能进行了调查;其次,对其功能要求进行了分析,并结合物联网、GPS、无线通信等关键技术进行了深入的探讨;最后,根据农机深松作业过程中的工作流程,提出了一套智能化的农机深松监控系统设计方案。仿真结果表明,该设计方案为农机作业补贴政策的实施提供了强有力的技术支持,为各级政府提供了补贴和结算的定量资料,降低了农机作业调度和统计工作的难度,减轻了农机作业的管理压力。

关键词：智能农业物联网无线通信深松作业