电子技术与拖拉机机组

1、电子信息技术与拖拉机机组学生姓名：朱建国学 号： 20124104007所在学院：应用技术学院专 业：电子信息工程中国·大庆2015年4月随着电子信息技术的飞速发展，拖拉机机组的电子设备正由早期的专用控制器向工业通用控制器发展，并向网络化、智能化技术方向发展。大型拖拉机机组上越来越多地开始应用电控单元（ECU），应用串行总线已成为拖拉机机组电控技术发展的必然趋势，具有统一标准的接口、现场控制局域网络（CAN）技术以及国际标准化网络通信协议（针对农林车辆和装备的串行数据通信和控制，国际标准化组织制订了以CAN2.0B为基础的ISO11783通信标准）。现代通信技术革命的成果，已开始应用

2、于农业机械化作业的远程管理中：一些大农场已开始使用办公室计算机与移动作业机组间通过无线通信进行数据交换的管理信息系统。其通信协议与接口标准已在DIN9684-5中加以定义。农场管理调度中心计算机可以直接调用、读入各田间作业机组智能终端的作业数据，并存入农场计算机的数据库中，由于农场计算机可具有比移动作业机强大得多的信息存储、处理功能，专家知识库和管理决策支持系统，通过计算机处理后制定详细的农事操作方案和导航作业计划，通过无线通信传回到田间作业机组。机器发生故障，操作者也可调用具有强大分析功能的办公室计算机诊断处理程序。支持“精细农业”的智能化农业机械目前主要包括：带产量监视器与产量图自动生成系

3、统的收获机械；实现精密播种、精细施肥、精细施药和精细灌溉等定位控制作业的变量处方农业机械；实施机载农田空间信息快速采集的其它机电一体化农业机械等。一 精确变量干粉混合施肥机我国人口众多,人均资源少且资源利用效益较低。因此,充分有效地利用有限的资源,发展以节地、节水、节肥、节粮为目标的现代农业将是目前与未来中国农业必须关注的重点问题。我国化肥总产量占世界的16.6%,总产量仅次于美国,居世界第二位,总施用量占世界的27.5%,居世界第一位。联合国粮农组织(FAO)的统计表明,化肥对提高农作物产量的作用占40%60%,我国化肥对作物增产的作用占30%40%。传统的盲目粗放施肥和过量偏施,不仅浪费了

4、大量的化肥,同时还造成了氮、磷、钾及微量元素的比例失调、农作物有害物质超标、品质下降和环境的污染,已成为政府和社会普遍关注的焦点。随着国家的可持续发展和环保意识的增强以及全球定位系统(GPS)技术的普及与推广,如何有效地正确施肥,在不需施肥的地方停止施肥,达到既节约肥料,又能增产增效的目的,势必引入变量施肥技术。变量施肥技术即自动变量施肥技术,简称变量施肥或精准施肥,主要是以不同空间单元的产量数据与土壤理化性质、病虫草害、气候等多层数据的综合分析为依据,以作物生长模型、作物营养专家系统为支持,以高产、优质、环保为目的的变量处方施肥理论和技术。变量施肥技术是信息技术(RS,GIS,GPS)、生物

5、技术和农业工程装备技术的优化组合,是精准农业技术的重要组成部分,又是解决上述问题的有效手段。目前,用于变量施肥的控制方式主要有处方信息控制施肥和实时控制施肥两种。处方信息控制施肥是根据决策分析后的电子地图提供的处方施肥信息,对田块中肥料的撒施量进行定位调控,根据田块的不同要求,有针对性地撒施不同配方及不同量的混合肥。肥料期望施用量由土壤分析测试结果、田块位置和作物品种而定。实时控制施肥是根据监测土壤的实时传感器信息,控制并调整肥料的投入数量或根据实时监测的作物光谱信息来分析调节施肥量。基于处方信息控制施肥技术通常比较容易实现,但该方法在实际应用中会因其时间滞后性而带来不当的作业问题。实时控制施

6、肥技术可以实时地反映作物情况,而且无需用于数据管理、地理信息和计算机技术等方面的额外成本和人力投入,但需要对施肥机械配备在线自动检测设备。这些设备通常较复杂,控制难度大,价格高,在农业高度分散的我国还需较长的发展过程。黑龙江八一农垦大学精准农业及数字化农业技术研究中心通过对引进美国CASE公司生产的Flexisoil变量播种施肥机,实施变量施肥机驱动及控制装置的研制,并在友谊农场和大西江农场等地试验,已取得了阶段性研究成果。最近在红星农场进行了大豆精准农业变量施肥播种试验,变量施肥系统采用DGPS定位,处方图GIS控制,采用液压马达控制施肥量,试验取得了较好的效果。加强变量施肥技术与传统施肥体

7、系的有机结合。变量施肥技术是对传统施肥技术体系的挑战,但并不是另起炉灶的新方法,而是传统的耕作施肥经验与现代信息技术的结合体。在研究中,要特别尊重传统农学的研究成果。除了要研制新剂型肥料外,还应充分利用现代信息技术改造现有的施肥技术体系,研制和推广速测装置、手动或自动调节变量施肥机。建立精准施肥指标体系。努力建立适应各地具体情况的精准施肥指标体系。根据平衡施肥原理,把土壤有效养分含量、目标产量、植株测试值等作为主要诊断指标,参考作物养分需求量、水分条件、植株可见症状诊断施肥方式等辅助性指标,适时准确地对各地的土壤或植株营养状况预测、分析调整施肥量或施肥方式,为精确施肥的实施提供重要参考加快土壤

8、养分和作物植株速测技术的示范与推广。对土壤养分和大田植株的分析,是进行精准施肥的依据。在有条件的地区,可以应用GPS和GIS建立地区土壤肥力数据库,对历年的土壤肥力进行跟踪、记录和分析。在农田开展大面积的测土施肥的同时,应监测区域内农作物生长的基本情况和最后产量收获的结果。没有简便、速测技术,就无法开展大范围精准施肥。因此,土壤养分和植株分析速测技术是推广精准施肥技术的前提条件,必须加大示范与推广的力度开展适合我国国情的精确施肥研究和实践。从我国农业的现实出发,考虑东部与西部、内地与沿海、发达地区与落后地区发展的不均衡性,要从不同层次,不同角度开展适合我国国情的精确施肥研究与实践。南方的农田分

9、散在丘陵、山区或半山区,田块破碎、高低不平,大型的多功能农业机械在这样的地区很难施展、并且农业机械化水平低,因此可以开发一些省时、省力、省工、结构简单、实用性好、使用寿命长的便携式肥料施用器。北方的耕地面积大而平整连片、土地状况的空间差异较大,有机械作业的基础,又有集中管理体制的大型农场,可优先进行精确农业发展,实施精确施肥技术。全自动化、信息化的精确施肥在我国的应用还有相当大的难度,但作为研究仍可重点选择和支持若干试验点,以便研究高集成化的精确农业系统。加强和培养复合型的人才。精确施肥是信息技术(RS,GIS,GPS)、生物技术、机械技术和化工技术的优化组合。所以要求从业人员要掌握丰富的农业

10、科技知识、生物知识和化工知识,具有较高的科技文化素质,具有使用计算机、智能化机械设备的能力。实现一次作业同时完成旋耕、播种和N,P,K等多变量施肥。不仅要开展能进行复合颗粒肥的变量施肥和能进行N,P,K等元素的多变量施肥的精准多变量施肥机的研究,还要开展相配套的旋耕机和播种机的研究,实现复合作业。图一图二1、微处理器 2、田间地图 3、电液阀 4、肥料斗 5、计量轮6、 输送链 7、混合搅龙 8、注入泵 9、肥料斗 10、搅龙11、 搅龙 12、刮板 13、分配头 14、输送管 15、喷管 16、鼓风机17、空气多路歧管 18、杆管 19、喷射反射管二 流量及雾滴大小自动调节变压控制器图三图四

11、三 拖拉机电控机械式自动变速器应用传统的手动机械式变速器造成了换挡操作频繁、换挡困难、驾驶员易疲劳等问题。在拖拉机上应用电控机械式自动变速器（AMT）可显著改善拖拉机的操作性能，减轻驾驶员的劳动强度，提高作业效率。基于模糊控制与闭环理论进行换挡执行机构液压缸输出位移的模糊控制器，从而对液压换挡执行机构位置进行精确控制。图五四 谷物联合收割机逐稿器的监视装置图六逐稿器堵塞：逐稿器的堵塞在实际应用中相当频繁、相当严重。1.逐稿器上部堵塞：抖动器上部与罩壳之间堵塞。2.逐稿器内部堵塞：杂余与短茎杆塞满逐稿器箱，以至籽粒在逐稿器腔内不能正常滑动、下落，影响分离效果，增大逐稿器运动负荷，损失率增大。该装

12、置安装在逐稿器箱上盖板上，用来监视逐稿器上方茎秆负荷。当茎秆增加到超负荷时，茎秆压迫传感板，触发信号装置的开关，使工作电路断开，同时接通报警信号电路。图七1. 传感板2. 扭簧3. 顶盖4. 触点开关5. 罩盖6. 轴五 拖拉机农田激光平整地技术田间地面的平整程度将影响地面灌溉的水分的分布和利用效率等指标, 直接影响灌溉质量及作物的生长过程。常规土地平整方法包括人工平地、半人工半机械平地以及机械平地等多种手段, 但受机具缺陷和人工操作熟练程度的制约, 土地平整精度在达到一定程度后无法继续提高。目前,激光控制技术在土地平整中已得到应用, 可大幅度提高田间土地平整的精度, 激光感应系统的灵敏度至少

13、比人工肉眼判断和拖拉机机载的手动液压系统超出2050 倍。激光平整地设备一般由4 个基本部分构成: 激光发射装置、激光接收装置、控制器和拖拉机。农业激光土地平整系统主要由激光发射器、激光接收器、控制器和液压工作站组成。其工作原理是：激光发射器发出一定直径的基准圆平面（也可以提供基准坡度），装在刮土铲支撑杆上的接收器将采集到的信号经控制器处理后控制液压执行机构，液压机构按要求控制刮土铲上下动作，即可完成土地平整作业。图八1、激光发射机、激光平地机和控制箱简介激光平面系统包括一个发射机的和一套接收系统，发射机发出一束360度旋转光束，作为整个施工现场的恒定坡度基准，接收系统则安装在产运设备的横梁上

14、。接收系统包括一个接收机，它可以检测激光信号和给控制箱发送恒定的坡度信息，该控制箱可以自动控制铲运机的挖铲刀刃，以便保持恰当的坡度，或者向操作人员发出可见信号，以便手动控制铲倒刃。2、激光发射机激光发射机为电子自动找平水平旋转式，它可在百分之十坡降以内情况下，自动找准水平，稳定发射。由激光发射机，三角架和12V蓄电池组成一个激光发射器。在激光发射机内，有一个功率4MW的氦氖激光管。激光管发射出一束像铅笔尖那样粗细的红色光束像铅笔尖那样粗细的红色光束，光束朝下，经过两个反光镜，将光束变位朝上，经过一个透镜系统变为平行光束，然后经过最后的棱镜系统偏转九十度发射出去。最后的棱镜系统安装在一个旋转轴上

15、，因而光束能像相机塔台那样旋转，而旋转光束平面能按照规定的坡度倾斜。其工作温度为零度到五十五度，有效光束半径为三百米，直流电源十二伏，光束三百六十度旋转，转速为300-600r/min，整个发射机充满氮气密封保护。3、 控制箱控制箱的组成是：三个操作杆；加减开关，用以改变数码管显示器中预定坡度，使操作手能速度预定出所要达到的坡度数，用以调整接收杆接收高度的接收杆升降开关；二极管保险丝；自动、手动开关；数码显示器，显示坡降度数；铲运斗的刀刃升降开关；指示控制开关，用以选择自动或手动运行方式。控制箱的作用如下；可用于测量土地的自然坡度；用于找出地块中哪个地方偏高，哪个地方偏低，使激光平地机准确的填

16、低挖高，减少空跑时间，提高作业效率；指示坡度降数；可指示使地块被平整到设计的坡降，将接收杆收到的激光信号，经液压系统传导到控制箱上，启动电磁阀，又经液压系统反馈，控制铲运斗的刀刃上升或下降，从而达到平地的目的。4、 激光测量利用激光技术进行地面测量，一人操作激光发射机，配3-5人跑尺，每个塔尺长三米，装有激光接收机，可上，下滑动，内装2号电池四节，当发射机的红光束平射到接收器上时，正确位置绿灯亮，高或低时黄灯亮，依次跑尺，每点间距二十米，每个地块按横列竖行排列，不用打木桩，特殊地形加密点，记下数据。由于精度高，一般不进行平差或闭合测量，把数据输入电子计算机即可。5、 求地块的最佳坡面方程平地作

17、业完成后该地块的坡面方程为：Z=a+bx+cyZ地面高程；X地块横向坐标；Y地块纵向坐标；B平地作业完成后的坡度；C平地作业完成后的坡度；A常数按“挖填均衡，就地整平，运距最短原则，可用四种方法求出该地块的最佳坡面方程。利用平均断面法求得的最佳坡面方程；Z=9.686-0.342X+0.016Y利用对称残差法求得的最佳坡面方程：Z=9.739-0.354X+0.010y利用最小二乘法求得的最佳坡面方程：Z=9.688-0.343X+0.016y利用四点法求得的最佳坡面方程Z=9.685-0.341X+0.016Y6、 求出最佳施工方案利用计算机分别计算出按上述四个方程施工所移动的土方量等数据，

18、取挖填均衡。土方量最小、运输距离最短的方案为施工方案，并绘制出平地坡度图，方格网图、地形编号图及地块面积编号图和土方量图，指导施工。7、 激光平地驾驶员按照平地坡度图、方格网图、地块编号图的要求。架好激光发射机。驾机位置可以任意选定，但不能超过300M。按技术规范调整好激光发射机，把设计坡度数、转角等调整正确，发射机箭头始终指向坡度方向。当有设计坡度时，发出的红光为斜直线红光束，即会有一定坡降。架好激光发射器后，激光平地机就可以在其指导下开始工作。一般情况下平整地有两种情况，一种是单坡度，一种是双向坡度（两个互成九十度的复合）坡度。先谈单一坡度。以北高南低、坡度预定为0.71%的一块地为例，将

19、激光发射机箭头调到指北、坡度窗读数调到0.170即可。再举一块双坡度的例子。以南高东低、坡度预定为0.15%，北高南低、坡度为0.10%，整个坡面由西向北转34度的一块地为例，将激光发射机箭头调到指西（即主坡度方向）、坡度窗度数调到0.180、方向角圆环刻度调到34度即可，平整好的该地块即是西高东低，北高南低，复合坡度为0.18%，从西向北转34度处为该地块的最高处，即为灌水口位置。激光平地机作业时一般采用两种行走方法，一种是从地边向地中心或地中心向地边走的绕行法，另一种是对角式行走法。当然还有别的行走法。但是，不管采用何种行走法平地，目的都是做到有的放矢，运行有规律，尽量减少空行，以减少耗油

20、，降低成本，提高功效。在确定了行走方法后，就可以实施平地。机手在激光发射机的指导下，驾驶激光平地机在田间作业。在地块中，当该点高于设计坡度时，控制箱上闪亮最上面的黄灯，这时要调整刀刃向上，要从挖土区挖运土方填入；当低于40CM时，要分次填实。激光平地机在地块中不断运行，不断挖填土方，直至各自都闪亮绿灯，则表示该地块已平整到符合设计坡度要求六、结语广泛应用微电子技术与信息技术，完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统；采用单一吸声材料、噪声抑制方法等消除或降低机器噪声；通过不断改进电喷装置，进一步降低柴油发动机的尾气排放量；研制无污染、经济型、环保型的动力装置；提高液压元件、传感元件和

21、控制元件的可靠性与灵敏性，提高整机的机一电一信一体化水平。在控制系统方面，将广泛采用电子监控和自动报警系统、自动换挡变速装置；开发特种用途的“机器人式”农业机械等；转向变速集成控制系统和命令控制系统，总线技术；计算机控制的发动机管理系统，计算机管理及故障诊断、监控系统，电子自动换挡变速控制系统，转向变速集成控制系统和命令控制系统参考文献1李益农，许迪，李福祥，等.农田土地激光平整技术应用及初步评价J.农业工程学报，1999，（2）.2李醒民.水土保持工程学M.台北：徐氏基金会出版社，19663王增忠，朱玉仲.混凝土建筑物的裂缝分析及其防护处理J.混凝土， 20014迟培云，钱强，高 昆.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施 J.混凝土2001，（12）:30-32. 5覃维组.混凝土的收缩、开裂及评价与防治J.混凝土，2001， （7）:3-6.6林建宁，刘军华，李生庆，等.泵送混凝土施工裂缝的成因及防 治J.混凝土，2000，（5）:15-19. 6刘长明，李明蔚.薄壁混凝土结构裂缝及其控J.混凝土与水 泥制品，2000，（5）:45-467 谷洁,高华.提高化肥利用率技术创新展望J.农业工程学报，2000，16.8 房世波,杨武年,潘剑君,等.GIS