土地机械深松是提高我国耕地质量的主要方式之一,深松作业可有效提高农作物产量,并列入农业部唯一的单项作业补贴得到大力推广。但实际作业中,由于作业深度不足导致深松质量降低,作业面积缺乏实时统计手段,造成补贴发放存在困难,谎报、虚报套取国家补贴现象时有发生。因此实现深松作业过程中的面积、深度准确监测,对国家深松政策落实、提高作物产量具有重大意义。本文以深松作业的深度监测和面积监测为研究对象,采用倾角传感器与拖拉机三点悬挂系统结合测量深度,通过低成本GPS模块结合网格测算方法计算作业面积;利用微处理器采集传感器作业原始数据,工控屏嵌入算法计算作业深度与面积并实现在线显示,用户可通过触控屏幕实现人机交互;采用U盘存储、断电存储以及GPRS上传数据确保深松作业深度和面积数据存储安全,以期实现深松作业面积、深度准确监测,为落实国家深松政策提供技术手段。本文主要研究内容及结论如下:(1)研究分析了深松作业深度测算方法。通过分析拖拉机提铲落铲过程,综合对比现有作业深度测算技术与方法,提出基于倾角传感器与三点悬挂的几何深度算法。分析三点悬挂结构角度变化规律,解析出初始状态与作业状态几何图,确定测算方案并推导出计算公式。利用MPU6050倾角传感器、计算机、土槽试验车搭建试验平台,验证了三点悬挂角度变化规律与深度测算方法可行性。(2)研究分析了深松作业面积测算方法。分析深松拖拉机作业运动过程和行驶轨迹,综合对比现有的农机作业面积测算方法与技术,确定采用低成本GPS技术测算面积方案,提出基于面积格点覆盖的面积测算方法。集成低成本GPS模块、单片机、工控屏、U盘等搭建深松作业经纬度数据采集平台,采集深松作业过程坐标数据。利用试验数据建立面积测算方法模型并确定算法参数,包括区域网格化、密度分类、网格统计、求取均值等步骤。最后通过试验验证了面积算法的可行性。(3)设计开发了车载深松作业质量监测设备。该设备以MT4414TE工控屏为核心处理器实现了深松作业面积、深度测算和人机交互。设备硬件设计主要包括各模块电路设计、关键器件的封装设计和设备整体安装固定设计,实现数据采集、电源供给等功能。设备软件设计包括单片机软件和工控屏软件,实现在线监测、用户配置、作业查询、数据存储等功能。(4)构建了车载深松作业质量监测设备测试试验,包括功能测试、精度测试与性能测试。通过模拟试验表明设备功能满足深松监测的要求。通过模拟与实际深松作业表明,实时深度与平均深度测算误差不超过5%,面积测算误差不超过5%。同时对设备系统性能进行测试,包括电压稳定性与断电存储性能,经测试工控屏端输入电压稳定,设备重启后正常工作率为100%,数据丢失率为0%,满足深松作业的需求。综上所述,本文提出的机械深松作业深度与面积测算方法,以及车载深松作业质量监测设备研发过程,对研究农机监测技术提供了新的思路以及积极的参考价值。