用於雷射平地的農田地表高度智能測量系統的製作方法
2023-07-08 13:39:11
專利名稱：用於雷射平地的農田地表高度智能測量系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地表高度智能測量系統，特別是一種用於雷射平地的農田地表高度智能測量系統。
背景技術：
目前，我國大部分農田平整仍然是採用常規土地平整方法來平整土地，這種常規土地平整技術的效率和精度相對雷射平地技術就顯得很低。因此，大面積的農田平整應該採用雷射平地技術，其工作效率和精度都很高。在雷射平地技術中，對土地逐點地表高度的測量是一個重要部分。在雷射平地系統作業前，要求對作業土地逐點地表高度進行測量，以畫出土地地表地形圖，為拖拉機的行走路線提供參考，並根據地表高度算出平地土方量。當前國內外雷射平地系統通常採用的地表高度測量方式為測量杆測量，即作業人員讀取測量杆上的刻度，然後記載在筆記本上。這種測量地表高度的方式工作效率低且精度低，不能體現雷射平地技術的高效和精度優勢。例如技術人員在北京小湯山精準農業示範基地用美國光譜精儀公司生產的雷射平地系統做平地實驗時，作業前對面積為15畝地的地表高度測量就花費了10人·小時，工作效率非常低且數據精度比較低。
因此，就需要一種能夠自動測量地表逐點地表高度和位置信息、自動存貯數據、並對這些數據進行自動處理的測量系統，對提高雷射平地的工作效率具有重要意義。
發明內容
本實用新型的目的在於針對上述現有測量地表高度的裝置所存在的缺陷，提供一種高效、高精度的地表高度測量系統，該系統能接收高精度DGPS(DifferentialGlobal Positioning System)信息，該系統能實時採集、實時顯示測量信息、實時將數據存貯在數據存儲器內，並可以將數據傳輸到便攜設備或者上位機。
為達到上述目的，本實用新型採用技術方案如下一種用於雷射平地的農田地表高度智能測量系統，如圖1所示虛線框內為該系統結構，包括
地表高度採集器3，用於採集地表逐點的高度和位置數據，該數據由主控機1讀取；與地表高度採集器3連接的主控機1，用於系統各部件的控制，數據計算、存儲和傳輸；與主控機1連接的顯示模塊5，用於實時顯示地表逐點的高度和位置信息。
該系統工作過程可以描述如下系統啟動後，地表高度採集器3採集地表測試點的高度，主控機1讀取地表高度採集器3測得的數據，主控機1將高度數據發送給顯示模塊5，控制該模塊實時顯示測量結果。
根據上述技術方案，該系統還包括一DGPS接收模塊4，該模塊與主控機1連接，用於實時接受高精度DGPS數據，並把該數據輸出給主控機；該系統還包括一數據存儲模塊2，該模塊與主控機1連接，用於實時存儲地表高度採集器測量得到的地表高度和位置數據；該系統還包括主控機1上設有標準擴展串口，用於通過該串口與上位機通信。
本實用新型提供的用於雷射平地的農田地表高度智能測量系統的有益效果是成本低、可靠性高、運行穩定、功耗低；能夠同時採集地表高度信息，接收高精度DGPS數據，並且能夠實時顯示採集的測量值，自動存貯在如CF卡和FLASH模塊等存儲模塊內；可以通過串口通訊的方式將數據傳送到上位機上，與上位機畫圖系統相結合，可以實現高精度的三維定位。
圖1為本實用新型的一個具體實施例的電路框圖；具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述。
實施例1如圖1所示，一種用於雷射平地的農田地表高度智能測量系統，包括地表高度採集器3，用於檢測地表逐點的高度和位置數據，該數據由主控機1讀取；與地表高度採集器3連接的主控機1，用於系統各部件的控制，數據計算、存儲和傳輸；與主控機1連接的顯示模塊5，用於實時顯示地表逐點的高度和位置信息。下面對各部分進行具體描述主控機1的處理器CPU採用AT89S51晶片，該晶片是低功耗、高性能，8位CMOS單片機。在此基礎上，擴展了程序存貯器和數據存貯器，並進行了串口的擴展，使CPU的功能變得很強大，可以完成控制、計算、存貯和通訊等功能，且價格低，是目前性能價格比較高的單片機晶片之一。振蕩電路採用單片機內部振蕩器和外部石英晶體構成，晶體振蕩頻率選為11.0592MHz。
主控機1通過擴展單片機的I/O口與地面高度採集器3相連。採用兩個8255晶片來擴展單片機的I/O口。8255晶片是一個具有兩個8位(A口和B口)和兩個4位(C口高、低各4位)並行I/O埠的接口晶片。8255晶片的Pa，Pb，Pc各口與地表高度採集器3機械部分的48個金屬導體段相連，48個金屬導體段各代表一定的高度。系統通過單片機檢測擴展後的I/O口的電平，找出高電平的那位口線，就可得知地表高度採集器3機械部分內杆上的金屬球與哪個導體段相連，從而得出測量點的地表高度。
主控機1以串行方式與顯示模塊5相連接。顯示模塊5採用LCM12864ZK中文液晶顯示器。它內部含有GB2312一級、二級簡體中文字庫的圖形點陣液晶模塊，使用該顯示模塊5可構成具有全中文人機互動圖形界面的液晶顯示系統。LCM12864ZK的液晶顯示屏為128×64點陣，可顯示4行、每行8個漢字。為便於和多種微處理器、單片機接口，顯示模塊5提供了4位並行、8位並行、2線串行、3線串行多種接口方式，具有3V與5V兩種供電電壓，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可滿足系統各種工作電壓及可攜式儀器低功耗的要求。顯示模塊5還提供LED背光顯示功能。本系統採用5V供電電壓，3線串行接口方式，在該顯示模塊5上主要顯示測量點的序號、高度、經度和緯度值。
該系統工作過程可以描述如下系統啟動後，地表高度採集器3採集地表測試點的高度，主控機1通過擴展的I/O口讀取地表高度採集器3測得的數據，主控機1將高度數據發送給顯示模塊5，控制該模塊實時顯示測量結果。
實施例2如圖1所示，該系統還包括一數據存儲模塊2，該模塊包括CF卡和FLASH模塊，與主控機1相連接；主控機1協調控制CF卡與FLASH模塊進行實時存貯採集得到的地表高度數據。
實施例3如圖1所示，該系統還包括一DGPS接收模塊4。主控機1還包括一個通過PC16552D晶片擴展的串口，該串口通過一電平轉換器件MAX232與所述DGPS接收模塊4的AG132(GPS接收機)連接。主控機1給PC16552D晶片(雙通道通用異步傳輸裝置)發送控制信號，控制其通過MAX232與AG132串行通信。
這樣該系統可以通過DGPS接收模塊4實時接收高精度DGPS數據，該數據輸出給主控機1，系統可以將地面高度採集器測量的釐米級精度的高度數據與DGPS接收模塊接收的DGPS數據集成顯示、存貯。
實施例4如圖1所示的系統，還包括主控機1有擴展的標準的RS232串口和一存儲器62256晶片與主控機1相連接。系統通過串口通信將貯在62256晶片內的測量值傳送到上位機，與上位機畫圖系統相結合，可以實現高精度的三維定位。
最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制。儘管參照實例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1.一種用於雷射平地的農田地表高度智能測量系統，其特徵在於，包括地表高度採集器(3)，用於採集地表逐點的高度和位置數據，該數據由主控機(1)讀取；與地表高度採集器(3)連接的主控機(1)，用於系統各部件的控制，數據計算、存儲和傳輸；與主控機(1)連接的顯示模塊(5)，用於實時顯示地表逐點的高度和位置信息。
2.根據權利要求1所述的地表高度智能測量系統，其特徵在於，還包括一DGPS接收模塊(4)，該模塊與主控機(1)連接，用於實時接受高精度DGPS數據，並把該數據輸出給主控機(1)。
3.根據權利要求1或2所述的地表高度智能測量系統，其特徵在於，還包括一數據存儲模塊(2)，該模塊與主控機(1)連接，用於實時存儲地表高度採集器測量得到的地表高度和位置數據。
4.根據權利要求1或2所述的地表高度智能測量系統，其特徵在於，所述主控機(1)上設有標準擴展串口，系統通過該串口與上位機通信。
5.根據權利要求3所述的地表高度智能測量系統，其特徵在於，所述主控機(1)上設有標準擴展串口，系統通過該串口與上位機通信。
6.根據權利要求3所述的地表高度智能測量系統，其特徵在於，所述數據存儲模塊(2)為CF卡或FLASH模塊。
專利摘要本實用新型涉及一種用於雷射平地的農田地表高度智能測量系統。該系統主要由地表高度採集器和與之連接的主控機以及與主控機連接的顯示模塊、DGPS2接收模塊、數據存儲模塊、標準擴展串口等組成。本實用新型提供的地表高度智能測量系統成本低、可靠性高、運行穩定、功耗低；能夠同時採集地表高度信息，接收高精度DGPS數據，並且能夠實時顯示採集的測量值，自動存貯在如CF卡和FLASH模塊等存儲模塊內；可以通過串口通訊的方式將數據傳送到上位機上，與上位機畫圖系統相結合，可以實現高精度的三維定位。
文檔編號G01B11/02GK2795807SQ200520001960
公開日2006年7月12日 申請日期2005年2月5日 優先權日2005年2月5日
發明者汪懋華, 劉志春, 司永勝, 劉剛, 李鵬, 王 琦, 高華江 申請人:中國農業大學