一種自動化深松牽引耕地系統及方法與流程

2024-02-25 22:21:15 2

本發明涉及深松牽引耕地領域，具體地來說，涉及一種自動化深松牽引耕地系統及方法。

背景技術：

眾所周知，傳統的耕地工具存在許多問題，傳統的耕地工具耕地程度淺，容易造成土壤板結，久而久之，會造成植物生長情況差，土壤基質流失，後期不適合種植農作物；傳統的耕地系統設備耕種效率低很難實現大面積的耕種；與此同時，當大面積的種植的時候，不同的農作物需求不同，而現有的耕種設備很難滿足需求。但是實際上從可持續發展的角度講，提高農作物產量，保護農作物耕地對於全人類有著重大的意義。

當然，現在不少的深松設備系統，但是大多數的深松耕地設備只是根據種植需求來控制耕種力度，很難實現真正將種植農作物種類與土壤的實際情況以及耕種時的實際情況進行結合量化來控制控制耕種力度等從而很難達到真正的耕地至科學合理的深度，從而也就很難真正的做到保護農業耕地。比如現有的深松技術大多只考慮土壤的硬度，基於土壤硬度來進行深松設備阻力的計算，但是實際上土壤溫度、溼度影響著土壤的粘度，而土壤的粘度就會影響整個深松過程的進行，由此可以看出，現有的技術難達到真正的耕地至控制深松耕種的力度。

技術實現要素：

本發明的目的在於：針對上述由於現有深松耕系統無法將種植農作物種類與土壤的實際情況以及耕種時的實際情況相結合來控制控制耕種力度等從而很難達到真正的耕地至科學合理的耕種力度的問題，本發明提供了一種將種植農作物種類與土壤的實際情況以及耕種時的實際情況多種因素進行量化從而更精確和完整的控制耕種力度的自動化深松牽引耕地系統及方法。

本發明採用的技術方案如下：

為了解決上述問題，本發明提供了一種自動化深松牽引耕地系統,包括：

一種自動化深松牽引耕地系統,其特徵在於，包括：土壤檢測模塊、牽引耕地執行模塊、牽引耕地控制模塊、牽引耕地檢測裝置和伺服器；

所述土壤檢測模塊，採集土壤數據；

所述牽引耕地檢測裝置，檢測牽引耕地模塊的耕地參數；

所述伺服器，接收並存儲由土壤檢測模塊發送的土壤數據和由牽引耕地檢測裝置發送的耕地參數並根據土壤數據和耕地數據計算出牽引力數據信息並發送至牽引耕地控制模塊；

所述牽引耕地控制模塊，接收牽引力數據信息並轉化成控制信號並發送至牽引耕地執行模塊；

所述牽引耕地執行模塊，接收控制信號並執行耕地動作。

具體地，所述土壤檢測模塊採用土壤硬度測試儀、土壤溫度傳感器和土壤溼度傳感器；所述牽引耕地執行模塊包括機架、設置在機架上的深松鏟、與深松鏟連接的深松柄、驅動深松鏟的深松鏟驅動裝置、設置在深松鏟前方的牽引架；所述牽引耕地控制模塊包括用於控制深松鏟驅動裝置的控制器；所述牽引耕地檢測裝置包括角度測試儀、深度傳感器、壓力傳感器、速度傳感器；所述深度傳感器包括多個，深松鏟的最下端和深松柄的最上端位置均設置有深度傳感器，其他深度傳感器依次設置在深松鏟的最下端和深松柄的最上端之間；所述牽引耕地執行模塊包括壓力控制器。

具體地，所述土壤硬度測試儀包括多個，設置在所述牽引架上。

同時，本申請還提供了一種自動化深松牽引耕地方法,包括以下步驟：

步驟1，劃分耕地

將耕地劃分為n個小區域塊，依次為1,2…n-1,n(n>3，n為正整數)個小區域；每個區域大小對應深松鏟的底面面積大小，依據農作物不同，將耕地劃分為1,2,3…l-1,l(l>0，l為正整數)大區域，並獲取不同耕地大區域的耕地深度需求參考值h1、h2、h3、h4…hl-1，hl，同時控制每個小區域內的牽引耕種時間相同；

步驟2，採集土壤數據和牽引耕地參數

採集第1個、第n-1和第n個區域土壤硬度數據分別為：y1、yn-1、yn，

獲取該農作物的標準生長溼度參數為w，標準生長溫度參數t，

採集第1個、第n-1和採集第n個區域土壤溼度數據分別為：w1、wn-1、wn並計算出第1個、第n-1和採集第n個區域土壤溼度係數分別為：

採集第1個、第n-1和第n個區域土壤溫度數據分別為：t1、tn-1、tn，並計算出土壤溫度係數為：

採集第1個區域內、第n-1個區域、第n個區域採集牽引耕地的深松鏟與切入土壤平面之間的角度分別為：θ1、θn-1、θn，

測量深松鏟的底面面積為s，

測量深松鏟的重力為g，

測量n個小區域塊深松鏟的速度為v1、v2…vn-1、vn；

步驟3，計算l-1大區域的耕地牽引力初始值

基於步驟一中獲取的各個數據參數計算耕地牽引力初始值的計算公式為：

步驟4，計算l-1大區域的第n-1個小區域塊的耕地牽引力大小

基於步驟一計算的牽引力初始值，相同農作物的第n-1個小區域塊的耕地牽引力大小計算公式為：

步驟5，當由相同農作物的l-1大區域的第n個小區域塊進入l區域內的耕地牽引力大小計算模型如下：

當時，l區域內的耕地牽引力大小計算式如下：

當l大區域內的土壤參數與l-1大區域的土壤參數時，l區域內的耕地牽引力大小計算式如下,當較小時，由於溫度溼度等產生的誤差可以忽略，此時的耕地牽引力的值大小通常只需考慮農作物生長的具體的深度值以及農作物生長的溫度參考值，以便於節省伺服器的計算：

上述(1)—(4)式子中，各個字母的含義及單位分別為：

——第l-1大區域的第1個小區域內的耕地牽引力初始值，n；

v1——第l-1大區域的第1個小區域內的耕地牽引力速度，m/s；

sinθ1——第l-1大區域的第1個小區域內的深松鏟與土壤平面之間的角度正弦值；

g——深松鏟的重力為g，kg；

t1——土壤溫度,℃；

s——深松鏟的底面面積，m2；

y1——第l-1大區域的第1個小區域內的土壤硬度數據，kg/m2；

m1——第l-1大區域的第1個小區域內的土壤溼度係數；

h1——第l-1大區域的農作物的耕地深度需求參考值，m；

——第l-1大區域的第n-1個小區域內的耕地牽引力值，n；

vn-1——第l-1大區域的第1個小區域內的耕地牽引力速度，m/s；

sinθn-1——第l-1大區域的第n-1個小區域內的深松鏟與土壤平面之間的角度正弦值；

in-1——第l-1大區域的第n-1個小區域內的土壤溫度係數；

yn-1——第l-1大區域的第n-1個小區域內的土壤硬度數據，kg/m2；

mn-1——第l-1大區域的第n-1個小區域內的土壤溼度係數；

hl——第l大區域的耕地深度需求參考值，m；

fl——第l大區域的耕地牽引力值，n；

vl——第l大區域的的耕地牽引力速度，m/s；

sinθl——第l大區域的深松鏟與土壤平面之間的角度正弦值；

il——第l大區域的土壤溫度係數；

yl——第l大區域的土壤硬度數據，kg/m2；

ml——第l大區域的土壤溼度係數；

tl-1——第l-1大區域的農作物標準生長溫度參數，℃；

步驟5，執行耕地

根據步驟4計算出的耕地牽引力大小執行耕地。

綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

1.本發明綜合考慮了土壤的自身狀況因素(包括溫度、溼度、硬度)，牽引耕地參數(包括深松鏟與切入土壤平面之間的角度、深松鏟的速度)，農作物品種(不同區域的劃分)等因素，並基於擬合仿真以及分塊思想建立了耕地牽引力計算模型，同時將各個因素實現量化，從而實現精確的控制耕地牽引力大小，實現整個耕地行為的更精確的進行，對於控制和精確實現大範圍內的耕地種植有重要意義；

2.本發明同時利用伺服器將上述各個因素數據以及牽引力數據進行存儲共享，實現了農業耕種過程中的數據循環使用和參考；

3.精確的控制耕地牽引力大小，使得耕種的效果更好，更加科學的耕種方式，使得整個耕種土地能夠得到合理妥善的保護，同時也利於增加農作物的產量；

4.計算模型遵循節能原則，當較小時，由於溫度溼度等產生的誤差可以忽略，此時的耕地牽引力的值大小通常只需考慮農作物生長的具體的深度值以及農作物生長的溫度參考值，以便於節省伺服器的計算，達到伺服器節能的目的，同時也能在一定程度上節省整個系統設備的能源消耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特徵和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。

圖1是本發明自動化深松牽引耕地系統的結構圖；

圖2是本發明自動化深松牽引耕地系統的示意圖；

圖3是本發明自動化深松牽引耕地方法的流程圖；

圖中標記：1-土壤檢測模塊；2-牽引耕地檢測裝置；3-伺服器；4-牽引耕地控制模塊；5-牽引耕地執行模塊；7-機箱；8-處理設備；9-支撐架；10-限深輪；11-深松柄；12-深松鏟；13-牽引架；l-1-1-第l-1大區域的第1個小區域土壤塊；l-1-n-1-第l-1大區域的第n-1個小區域土壤塊；l-1-n-第l-1大區域的第n個小區域土壤塊；l-第l大區域土壤塊。

具體實施方式

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

下面結合圖1、圖2、圖3對本發明作詳細說明。

實施例一

一種自動化深松牽引耕地系統，包括：土壤檢測模塊1、牽引耕地執行模塊5、牽引耕地控制模塊4、牽引耕地檢測裝置2和伺服器3；

所述土壤檢測模塊1，採集土壤數據；

所述牽引耕地檢測裝置2，檢測牽引耕地模塊的耕地參數；

所述伺服器3，接收並存儲土壤檢測模塊1發送的土壤數據和牽引耕地檢測裝置2發送的耕地參數並根據土壤數據和耕地數據計算出牽引力數據信息並發送至牽引耕地控制模塊4；

所述牽引耕地控制模塊4，接收牽引力數據信息並轉化成控制信號並發送至牽引耕地執行模塊5；

所述牽引耕地執行模塊5，接收控制信號並執行耕地動作。

具體地，所述土壤檢測模塊1採用土壤硬度測試儀、土壤溫度傳感器和土壤溼度傳感器；所述牽引耕地執行模塊5包括機架、機架上設置有機箱13、設置在機架上的深松鏟12、與深松鏟12連接的深松柄11、驅動深松鏟12的深松鏟驅動裝置和設置在深松鏟前方的牽引架13；所述牽引耕地控制模塊4包括用於控制深松鏟驅動裝置的控制器；所述牽引耕地檢測模塊2包括角度測試儀、深度傳感器、壓力傳感器和速度傳感器；所述深度傳感器包括多個，深松鏟的最下端和深松柄的最上端位置均設置有深度傳感器，其他深度傳感器依次設置在深松鏟的最下端和深松柄的最上端之間；所述牽引耕地執行模塊5包括壓力控制器。

具體地，所述土壤硬度測試儀包括多個，設置在所述牽引架13上。

實施例二

一種自動化深松牽引耕地方法,包括以下步驟：

步驟s101，劃分耕地

步驟s102，採集土壤數據和牽引耕地參數