基于單片機(jī)的花生覆膜播種機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

摘" 要： 針對(duì)花生覆膜播種機(jī)在作業(yè)過(guò)程中薄膜和滴灌帶容易發(fā)生斷膜、斷帶及卡帶等問(wèn)題，而駕駛員無(wú)法及時(shí)獲取對(duì)應(yīng)的故障信息，導(dǎo)致花生覆膜播種機(jī)作業(yè)完成之后出現(xiàn)大面積的無(wú)效作業(yè)，這加大了后續(xù)人員的工作量。為此，提出一種花生覆膜播種機(jī)關(guān)鍵作業(yè)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機(jī)為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，通過(guò)角度傳感器測(cè)量角度來(lái)反映滴灌帶和薄膜的鋪設(shè)距離和鋪設(shè)速度；采用GPS?北斗模塊測(cè)量花生覆膜播種機(jī)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，以反映播種機(jī)的速度和位置變化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立相關(guān)的速度數(shù)學(xué)模型和距離數(shù)學(xué)模型，并且編寫(xiě)了相對(duì)應(yīng)的上位機(jī)軟件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提系統(tǒng)能對(duì)播種過(guò)程中薄膜和滴灌帶斷膜、斷帶及卡帶等問(wèn)題進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確率達(dá)到90%，可有效提升花生覆膜播種機(jī)的智能化水平。

關(guān)鍵詞： 花生覆膜播種機(jī)； 單片機(jī)； 參數(shù)監(jiān)測(cè)； 傳感器； 滴灌帶； GPS?北斗模塊

中圖分類號(hào)： TN915?34； S225.2" " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A" " " " " " " " " " " 文章編號(hào)： 1004?373X（2024）14?0162?09

Research on peanut covering plastic film seeder monitoring system

based on microcontroller

LI Changyong1， QIN Pengbo1， LU Dengming2， LU Liangyang2，" LIAO Yingliang2， ZHANG Ying2

（1. School of Mechanical Engineering， Xinjiang University， Urumqi 830046， China;

2. Xinjiang Jintiancheng Machinery Equipment Limited Company， Alar 843000， China）

Abstract： In allusion to the film and drip irrigation belt easy to break film， break tape and tape during the operation of peanut film planter， the driver cannot timely obtain the corresponding fault problems， resulting in a large area of ineffective operation after the completion of the operation of peanut covering film seeder， which increases the workload of follow?up personnel. On this basis， a peanut covering film seeder monitoring system for key operation parameters is proposed. In this system， by taking the single chip microcomputer as the core of the monitoring system， the angle sensor is used to measure the angle to reflect the laying distance and laying speed of drip irrigation belt and film. The GPS?Beidou module is used to measure the latitude and longitude data of the peanut covering film seeder to reflect the change of the speed and position of the planter. The velocity mathematical model and distance mathematical model are established by experiments， and the corresponding upper computer software is written. The experiment results show that the proposed system can effectively monitor the problems such as film and drip irrigation belt broken film， broken tape and tape during the sowing process， with an accuracy of 90%， which can effectively improve the intelligent level of the peanut covering film seeder.

Keywords： peanut covering seeder; single chip microcontroller; parameter monitoring; sensor; drip irrigation belt; GPS?Beidou module

0" 引" 言

花生是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)油料作物，其種植面積、總產(chǎn)量及出口量都位于世界前列。近年來(lái)，隨著我國(guó)科技事業(yè)的進(jìn)步，農(nóng)業(yè)機(jī)械化也得到了發(fā)展，花生機(jī)械從開(kāi)發(fā)研制到市場(chǎng)推廣也有較好的進(jìn)展[1?2]。

新疆花生種植面積從2021年的2萬(wàn)多畝猛增到2022年的13.6萬(wàn)畝。種植面積較大的有喀什地區(qū)、阿克蘇地區(qū)、塔城地區(qū)、巴州、阿勒泰地區(qū)、吐魯番市、伊犁州等地，其中喀什地區(qū)有3萬(wàn)多畝。數(shù)據(jù)顯示，2021年末，全疆花生耕種收的綜合機(jī)械化水平為83.3%，其中，機(jī)耕、機(jī)播、機(jī)收水平分別為84.8%、82.61%、82.01%。

目前，國(guó)內(nèi)花生種植時(shí)普遍使用的還是播種機(jī)，但是播種機(jī)的智能化水平總體較低[3?6]。在新疆等地區(qū)，由于受地理環(huán)境、氣候和水資源的影響，花生種植時(shí)需要進(jìn)行覆膜和鋪設(shè)滴灌帶。在覆膜和鋪設(shè)滴灌帶過(guò)程中，薄膜和滴灌帶材質(zhì)較薄軟、作業(yè)拉力太大等原因會(huì)造成斷膜、斷帶等問(wèn)題[7]；加之覆膜、滴灌帶用完的情況，往往駕駛員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題或者是耗費(fèi)人力專門跟車盯著，最終造成無(wú)效作業(yè)或者是增加人的工作量和人力的浪費(fèi)。為此，本文設(shè)計(jì)了一種花生覆膜播種機(jī)關(guān)鍵作業(yè)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以提高花生覆膜播種機(jī)作業(yè)的智能化水平，從而減少農(nóng)民的工作量和用工成本。

1" 覆膜播種機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1" 覆膜播種機(jī)鋪設(shè)量的監(jiān)測(cè)思路

為了解決覆膜播種機(jī)在工作時(shí)提醒駕駛員滴灌帶和薄膜是否即將用完，以及滴灌帶和薄膜在鋪設(shè)時(shí)斷帶、斷膜的問(wèn)題，首先需要解決的是如何監(jiān)測(cè)薄膜和滴灌帶的鋪設(shè)速度以及鋪設(shè)長(zhǎng)度問(wèn)題，而鋪設(shè)速度和鋪設(shè)長(zhǎng)度與覆膜播種機(jī)的行進(jìn)速度、滴灌帶和薄膜的彈性有一定的關(guān)系。

本文設(shè)計(jì)的是在覆膜播種機(jī)薄膜和滴灌帶的鋪設(shè)口處各放置1個(gè)ST76?TD記速器，三壟六行的覆膜播種機(jī)總共安裝6個(gè)ST76?TD計(jì)米器，用于監(jiān)測(cè)薄膜或滴灌帶的鋪設(shè)速度和鋪設(shè)距離。ST76?TD計(jì)米器采用光電編碼器作為測(cè)量距離和速度的傳感器，當(dāng)覆膜播種機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，薄膜和滴灌帶分別帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的ST76?TD計(jì)米器的耐磨輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，耐磨輪帶動(dòng)光電編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來(lái)測(cè)量出滴灌帶和薄膜的鋪設(shè)距離和鋪設(shè)速度。

1.2" 薄膜鋪設(shè)量的數(shù)學(xué)模型

三壟六行的覆膜播種機(jī)安裝6個(gè)ST76?TD計(jì)米器，設(shè)計(jì)米器監(jiān)測(cè)的距離依次記為Xn（X1，X2，…，X6），速度依次記為Yn（Y1，Y2，…，Y6），P表示覆膜播種機(jī)上滴灌帶或薄膜的實(shí)際鋪設(shè)速度，W表示覆膜播種機(jī)上滴灌帶或薄膜的實(shí)際鋪設(shè)距離。通過(guò)觀測(cè)可以得知實(shí)際鋪設(shè)距離和計(jì)米器監(jiān)測(cè)的距離成線性關(guān)系，即：

[W=K0+K1X1+K2X2+K3X3+K4X4+K5X5+K6X6] （1）

式中：K0為常數(shù)；K1，K2，…，K6為修正系數(shù)；X1，X2，…，X6為已知檢測(cè)量。

實(shí)際鋪設(shè)速度和計(jì)米器監(jiān)測(cè)的速度成線性關(guān)系，即：

[P=A0+A1Y1+A2Y2+A3Y3+A4Y4+A5Y5+A6Y6] （2）

式中：A0為常數(shù)；A1，A2，…，A6為修正系數(shù)；Y1，Y2，…，Y6為已知檢測(cè)量。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試確定對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型參數(shù)，建立自變量（X是檢測(cè)到的鋪設(shè)距離）和因變量（W是實(shí)際鋪設(shè)距離）之間的線性回歸方程。通過(guò)自變量的變化來(lái)測(cè)量因變量的變化，通過(guò)式（1）得：

[W=m=1nKmXm]" " " " （3）

通過(guò)最小二乘法求解多元方程的修正系數(shù)k，則：

[W=1x1x2x3x4x5x6k0k1k2k3k4k5k6=X·ε] （4）

利用最小二乘法求解k，即：

[ε=XTX-1XTQ] （5）

根據(jù)以上公式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以求得式（1）的系數(shù)（K0～K6）。為了便于計(jì)算，設(shè)覆膜播種機(jī)的最大行進(jìn)距離為1 000 m。為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，人工設(shè)定覆膜播種機(jī)的行進(jìn)距離（單位為m）分別為：50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1 000，此時(shí)將得到20組120個(gè)數(shù)據(jù)。然后使用Matlab工具箱中的函數(shù)求解，行進(jìn)距離擬合方程系數(shù)K0～K6分別為-3.156、1.296、1.436、1.069、1.349、1.819、1.019。由此得到鋪設(shè)距離模型的回歸系數(shù)為：

[ε=K0K1K2K3K4K5K6=-3.1561.2961.4361.0691.3491.8191.019] （6）

鋪設(shè)的平均距離為：

[W=W6=16（-3.156+1.296X1+1.436X2+" " " "1.069X3+1.349X4+1.819X5+1.019X6）] （7）

同理，可以實(shí)驗(yàn)得出鋪設(shè)速度120個(gè)數(shù)據(jù)，并用Matlab工具箱中的函數(shù)求解，行進(jìn)速度擬合方程系數(shù)A0，A1，…，A6分別為-2.036、1.013、1.491、1.143、1.006、1.181、1.341。

同理可以求出鋪設(shè)的平均速度為：

[P=P6=16（-2.036+1.013Y1+1.491Y2+" " " " "1.143Y3+1.006Y4+1.181Y5+1.341Y6）] （8）

將各個(gè)最大鋪設(shè)距離與平均鋪設(shè)距離進(jìn)行做差比較，當(dāng)差值大于一定數(shù)值時(shí)，代表滴灌帶或者薄膜即將用完。將滴灌帶或薄膜的各路最大鋪設(shè)速度與平均鋪設(shè)速度進(jìn)行做差比較，當(dāng)差值大于一定數(shù)值時(shí)，表示該路的鋪設(shè)速度存在斷帶或者斷膜的可能性，提醒駕駛員及時(shí)檢查；當(dāng)差值大于預(yù)設(shè)最大數(shù)值時(shí)，代表該路已經(jīng)斷帶或者斷膜。

2" 覆膜播種機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1" 總體方案設(shè)計(jì)

針對(duì)現(xiàn)有的覆膜播種機(jī)在進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程中存在的不足，確定了覆膜播種機(jī)的關(guān)鍵作業(yè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體方案，在工作過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)覆膜播種機(jī)對(duì)滴灌帶和薄膜的鋪設(shè)距離和鋪設(shè)速度以及覆膜播種機(jī)的行進(jìn)速度等作業(yè)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)不合理的參數(shù)進(jìn)行故障報(bào)警。通過(guò)系統(tǒng)界面實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前監(jiān)控參數(shù)，使駕駛員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)將薄膜或者滴灌帶故障問(wèn)題進(jìn)行處理。監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的整體方案見(jiàn)圖1。

2.2" 硬件設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)主要以單片機(jī)為監(jiān)測(cè)核心，通過(guò)角度傳感器、GPS?北斗模塊等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)花生覆膜播種機(jī)作業(yè)時(shí)各個(gè)關(guān)鍵作業(yè)參數(shù)，并且能在薄膜和滴灌帶鋪設(shè)達(dá)到設(shè)定距離時(shí)進(jìn)行報(bào)警，以及花生覆膜播種機(jī)行進(jìn)速度過(guò)快時(shí)進(jìn)行預(yù)警提示。系統(tǒng)硬件組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

下位機(jī)主控板選擇STM32F103ZET6型單片機(jī)，監(jiān)測(cè)滴灌帶和薄膜的行進(jìn)速度及行進(jìn)距離的傳感器選用LPD3806?600BM?G5?24C角度編碼器和ST76?TD高精度數(shù)顯器，ST76?TD高精度數(shù)顯器采用12 V直流電壓供電，花生覆膜播種機(jī)的行進(jìn)速度的監(jiān)測(cè)采用ATK1218?BD模塊。系統(tǒng)各部分硬件如圖3所示。

為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性，ST76?TD數(shù)顯器與單片機(jī)之間的通信采用了RS 485通信，電路原理圖如圖4和圖5所示。STM32單片機(jī)采用SP3485模塊獲取ST76?TD數(shù)顯器，通過(guò)RS 485通信發(fā)送數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置ST76?TD不同的儀表地址，確定獲取的數(shù)據(jù)為哪一路的鋪設(shè)速度或者鋪設(shè)距離。儀表地址數(shù)據(jù)格式為0x01、0x02…。顯示模塊采用TFTLCD模塊，它具有亮度好、對(duì)比度高、層次感強(qiáng)、顏色鮮艷等特點(diǎn)。TFTLCD顯示模塊的原理圖與驅(qū)動(dòng)流程如圖6、圖7所示。

2.3" 軟件設(shè)計(jì)方案

該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)流程如圖8所示。

3" 軟件程序設(shè)計(jì)

3.1" 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

所提監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主流程如圖9所示。系統(tǒng)采用光電編碼器和GPS?北斗模塊對(duì)覆膜播種機(jī)的薄膜和滴灌帶等運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速度和鋪設(shè)距離進(jìn)行監(jiān)測(cè)輸出。JK76高精度數(shù)顯器獲取到薄膜的鋪設(shè)距離和滴灌帶鋪設(shè)距離后，在數(shù)顯器上顯示。單片機(jī)通過(guò)RS 485通信向數(shù)顯器發(fā)送讀寫(xiě)命令后，獲取薄膜的鋪設(shè)距離和滴灌帶鋪設(shè)距離等參數(shù)信息，通過(guò)GPS?北斗模塊獲取花生覆膜播種機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度、花生覆膜播種機(jī)的經(jīng)緯度信息等參數(shù)，并實(shí)時(shí)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)將獲取到的所有參數(shù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在LCD顯示屏上顯示出來(lái)。通過(guò)判斷各個(gè)參數(shù)的大小進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警，當(dāng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)大于預(yù)設(shè)的報(bào)警數(shù)值時(shí)，單片機(jī)做出相對(duì)應(yīng)的報(bào)警，并將數(shù)據(jù)經(jīng)RS 232協(xié)議通過(guò)串口發(fā)送給上位機(jī)，駕駛員可以通過(guò)上位機(jī)觀察到各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)工作狀況和報(bào)警狀況。

系統(tǒng)開(kāi)始工作后，JK高精度數(shù)顯器開(kāi)始讀取光電編碼器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)信息顯示在JK高精度數(shù)顯器的上排顯示器上。單片機(jī)通過(guò)RS 485協(xié)議向JK高精度數(shù)顯器發(fā)送讀寫(xiě)命令，讀取到薄膜鋪設(shè)距離的距離信息，單片機(jī)經(jīng)過(guò)對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行分割提取，得到薄膜鋪設(shè)的距離。當(dāng)監(jiān)測(cè)到薄膜鋪設(shè)距離大于預(yù)設(shè)的最大距離時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)的A15引腳的電平從低電平變?yōu)楦唠娖剑源藖?lái)觸發(fā)雙路繼電器中的一個(gè)電路，使該電路變?yōu)橥窢顟B(tài)。此時(shí)電路中連接的報(bào)警燈進(jìn)行報(bào)警，提示駕駛員花生覆膜播種機(jī)上薄膜鋪設(shè)距離超過(guò)了預(yù)設(shè)最大鋪設(shè)距離。覆膜監(jiān)測(cè)程序流程如圖10所示。

系統(tǒng)開(kāi)始工作后，JK高精度數(shù)顯器開(kāi)始讀取光電編碼器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)信息顯示在JK高精度數(shù)顯器的上排顯示器上，單片機(jī)通過(guò)RS 485協(xié)議向JK高精度數(shù)顯器發(fā)送讀寫(xiě)命令，讀取到滴灌帶鋪設(shè)距離的距離信息，單片機(jī)經(jīng)過(guò)對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行分割提取，得到滴灌帶鋪設(shè)的距離，當(dāng)監(jiān)測(cè)到滴灌帶鋪設(shè)距離大于預(yù)設(shè)的最大距離時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)的C9引腳的電平從低電平變?yōu)楦唠娖剑源藖?lái)觸發(fā)雙路繼電器中的另一電路，使該電路變?yōu)橥窢顟B(tài)。

此時(shí)電路中連接的報(bào)警燈進(jìn)行報(bào)警，提示駕駛員花生覆膜播種機(jī)上滴灌帶鋪設(shè)距離超過(guò)了預(yù)設(shè)最大鋪設(shè)距離。滴灌帶監(jiān)測(cè)程序流程如圖11所示。系統(tǒng)開(kāi)始工作后，GPS?北斗模塊將得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)上，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分割之后將對(duì)應(yīng)的參數(shù)顯示在LCD顯示屏上。當(dāng)監(jiān)測(cè)到花生覆膜播種機(jī)行走速度大于預(yù)設(shè)的最大速度時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)的A11引腳的電平從低電平變?yōu)楦唠娖剑源藖?lái)觸發(fā)雙路繼電器其中一個(gè)電路，使該電路變?yōu)橥窢顟B(tài)。此時(shí)該電路中連接的報(bào)警燈進(jìn)行報(bào)警，提示駕駛員花生覆膜播種機(jī)行走速度超過(guò)了預(yù)設(shè)速度。當(dāng)監(jiān)測(cè)到的花生覆膜播種機(jī)經(jīng)緯度信息大于預(yù)設(shè)的經(jīng)緯度范圍時(shí)，將單片機(jī)對(duì)應(yīng)的A12引腳的電平從低電平變?yōu)楦唠娖剑源藖?lái)觸發(fā)雙路繼電器中的另外一個(gè)電路，使該電路變?yōu)橥窢顟B(tài)。此時(shí)該電路中連接的報(bào)警燈進(jìn)行報(bào)警，提示駕駛員花生覆膜播種機(jī)行進(jìn)位置超過(guò)了經(jīng)緯度位置。覆膜播種機(jī)速度和經(jīng)緯度監(jiān)測(cè)程序流程如圖12所示。

3.2" 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)利用Qt Creator 4.11.1軟件，編程實(shí)現(xiàn)車載監(jiān)控軟件。軟件通過(guò)持續(xù)讀取RS 232串口數(shù)據(jù)，再對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理后，分別在GUI界面上的對(duì)應(yīng)位置顯示出花生覆膜播種機(jī)的行進(jìn)速度、經(jīng)緯度信息、薄膜鋪設(shè)距離、滴灌帶鋪設(shè)距離等數(shù)據(jù)信息以及運(yùn)行狀況等。監(jiān)控軟件直接運(yùn)行于車載計(jì)算機(jī)上，便于駕駛?cè)藛T進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。其登錄界面如圖13所示。

3.3" 程序模塊設(shè)計(jì)

3.3.1" 距離監(jiān)測(cè)

本文設(shè)計(jì)距離采集程序及人機(jī)交互界面，包括距離報(bào)警模塊、距離顯示模塊、最大距離設(shè)定模塊、GPS經(jīng)緯度信息模塊。通過(guò)借助面板上的按鍵控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)始、暫停和停止，通過(guò)速度監(jiān)測(cè)界面按鍵可以切換至速度監(jiān)測(cè)界面，還有通過(guò)退出系統(tǒng)按鍵即可退出系統(tǒng)。距離監(jiān)測(cè)顯示界面如圖14所示。

3.3.2" 速度監(jiān)測(cè)

在覆膜播種機(jī)進(jìn)行作業(yè)過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)測(cè)計(jì)米器的耐磨輪的轉(zhuǎn)速變化來(lái)反映出覆膜播種機(jī)的工作狀態(tài)，判斷滴灌帶和薄膜是否發(fā)生了斷帶或者斷膜的問(wèn)題。因此，對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)速的監(jiān)測(cè)也是十分重要的。圖15為所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)界面。

4" 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析

4.1" 花生覆膜播種機(jī)樣機(jī)與硬件安裝配置

將設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝在花生覆膜播種機(jī)上，在試驗(yàn)田進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在真機(jī)上使用的有效性和可靠性。傳感器的安裝位置如圖16所示。

4.2" 花生覆膜播種機(jī)系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)與檢驗(yàn)

花生覆膜播種機(jī)實(shí)驗(yàn)圖如圖17所示。

將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接在真機(jī)上進(jìn)行測(cè)試，得到的數(shù)據(jù)如表1～表3所示，其中真機(jī)的行進(jìn)速度為4 m/s。

1） 地膜和滴灌帶用完時(shí)，預(yù)警和報(bào)警的合格率的檢查。

測(cè)定時(shí)設(shè)定播種機(jī)的行進(jìn)速度為3 m/s，系統(tǒng)預(yù)設(shè)預(yù)警距離為16 m，報(bào)警距離為20 m。之后讓播種機(jī)行進(jìn)至預(yù)警燈和報(bào)警燈分別剛響起時(shí)，測(cè)定對(duì)應(yīng)的地膜或者滴灌帶在預(yù)警燈和報(bào)警燈剛響起時(shí)的實(shí)際行進(jìn)距離分別為X1和X2，之后按公式（9）分別求出對(duì)應(yīng)的差值。

[Y=Xn-X0] （9）

式中：Y為實(shí)際鋪設(shè)距離與預(yù)設(shè)報(bào)警距離的差值；[Xn]為預(yù)警或者報(bào)警時(shí)的實(shí)際行進(jìn)距離；[X0]為預(yù)設(shè)的預(yù)警距離或者報(bào)警距離。

預(yù)警和報(bào)警的合格率按照下式計(jì)算：

[P=1-YX0×100%] （10）

式中[P]為合格率。當(dāng)Pgt;90%，表示報(bào)警系統(tǒng)在預(yù)警和報(bào)警中的準(zhǔn)確率達(dá)到了90%以上。

2） 滴灌帶卡帶或者斷帶時(shí)，報(bào)警合格率的檢查。

測(cè)定時(shí)設(shè)定覆膜播種機(jī)的行進(jìn)速度（單位為m/s）為v，當(dāng)?shù)喂鄮Э◣Щ蛘邤鄮r(shí)，分別標(biāo)定斷帶時(shí)覆膜播種機(jī)在地中的位置為M1和報(bào)警燈響起時(shí)覆膜播種機(jī)在地中的位置為M2，之后按公式（11）求出兩位置之間的距離。

[Z=M2-M1] （11）

卡帶或者斷帶的報(bào)警合格率計(jì)算公式如下：

[P=1-Zv·t×100%] （12）

式中：t的值為1，表示1 s。當(dāng)Pgt;90%，表示報(bào)警系統(tǒng)在滴灌帶卡死或者斷帶中的準(zhǔn)確率達(dá)到了90%以上。

根據(jù)式（9）和式（10）可以求得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)警和報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性均在90%以上；根據(jù)式（11）和式（12）可以得出，對(duì)于滴灌帶的卡帶報(bào)警的準(zhǔn)確性也是在90%以上。

5" 結(jié)" 論

本文提出一種基于STM32監(jiān)測(cè)花生覆膜播種機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)傳感器將播種機(jī)的各運(yùn)行參數(shù)傳給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)串口通信將信息實(shí)時(shí)地傳輸?shù)今{駛室的上位機(jī)上，方便駕駛員了解花生覆膜播種機(jī)的運(yùn)行情況；且加了報(bào)警功能，一旦各運(yùn)行部件的運(yùn)行參數(shù)超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，將提醒駕駛員，能夠有效地提高花生覆膜播種機(jī)的安全性，防止發(fā)生故障。最后，根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了真機(jī)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析出該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性達(dá)到了90%以上。證明了該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際使用中有較高的可靠性和穩(wěn)定性，可以滿足實(shí)際情況的使用需求。

注：本文通訊作者為李長(zhǎng)勇。

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