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大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查記錄表
年 4 月 20 日
學(xué)生姓名
班級(jí)
課題名稱
分區(qū)式殘膜回收機(jī)的設(shè)計(jì)
課題完成進(jìn)度（學(xué)生自述）
已經(jīng)完成了機(jī)械各零部件和總裝配圖的三維模型設(shè)計(jì)，下一步將進(jìn)行
二維圖的設(shè)計(jì)以及說(shuō)明書(shū)的書(shū)寫。
存在的問(wèn)題及整改措施（學(xué)生自述）
問(wèn)題1：切膜盤的設(shè)計(jì)問(wèn)題？
整改措施：通過(guò)老師的指導(dǎo)，應(yīng)該將切膜盤設(shè)計(jì)成垂直于地膜的形狀，不應(yīng)該設(shè)計(jì)成一側(cè)想內(nèi)凹凸的，因?yàn)檫@樣會(huì)具有翻土效果，與設(shè)計(jì)不符。
問(wèn)題2：怎樣保證膜在回收過(guò)程中不斷？
整改措施：設(shè)計(jì)一個(gè)引導(dǎo)裝置，將中間膜與邊膜匯聚成一股，然后通過(guò)回收輥回收，這樣就可以保證膜不斷。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)（課題進(jìn)展情況、優(yōu)缺點(diǎn)、整改措施等）
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
學(xué)院意見(jiàn)
負(fù)責(zé)人簽名
年 月 日
大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
學(xué)院
班級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
課題名稱
分區(qū)式殘膜回收機(jī)的設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
指導(dǎo)教師
職稱
副教授
課題內(nèi)容
設(shè)計(jì)與小型拖拉機(jī)配備的分區(qū)式殘膜回收機(jī)，并完成圖紙與設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
擬定工作進(jìn)度（以周為單位）
2015年11月5日-11月25日，查閱相關(guān)資料、文獻(xiàn)，撰寫開(kāi)題報(bào)告。
2015年11月26日-2016年1月20日，完成機(jī)器草圖設(shè)計(jì)。
2016年1月21日-4月17日，繪制機(jī)器各零件圖。
2016年4月18日，中期檢查。
2016年4月19日-5月9日，完成各零件圖，裝配圖，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
2016年5月10日，審閱畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料。
2016年5月11日-5月24日，修改設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)
1.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社
2.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社
3.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社
任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見(jiàn)
任務(wù)接受人簽名
年 11 月 27 日
注：1、此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書(shū)須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書(shū)一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
果園開(kāi)溝施肥機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：是一個(gè)棉花種植大省，隨著時(shí)間的積累，塑料殘膜對(duì)棉田地的污染越來(lái)越嚴(yán)重。解決殘膜污染問(wèn)題已成為當(dāng)下重中之重。為了提高殘膜的回收效率，并結(jié)合棉田地貌特點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外對(duì)殘膜回收機(jī)械的研究現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一款分區(qū)式殘膜回收機(jī)械，該機(jī)械降低了收膜過(guò)程中殘膜的破損程度，提高了殘膜回收的效率。
本文首先敘述了目前我國(guó)殘膜污染的現(xiàn)狀，闡述了本文選題的目的、意義及選題背景。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外殘膜回收機(jī)機(jī)械的研究比較，借鑒了現(xiàn)有殘膜回收機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)，避免了以往殘膜回收機(jī)械的不足。重點(diǎn)研究了收膜裝置。其次，對(duì)牽引裝置的速度和收膜裝置進(jìn)行了試驗(yàn)研究，通過(guò) origin 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了牽引速度在4.5km/h，滾齒長(zhǎng)度為 80mm 的時(shí)候?yàn)樽罴呀M合，殘膜回收率可以達(dá)到 90%以上。最后總結(jié)了本論文的創(chuàng)新點(diǎn)和設(shè)計(jì)成果。
關(guān)鍵詞：殘膜回收；機(jī)構(gòu)；牽引速度；殘膜回收機(jī)
中圖分類號(hào):TD451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
0引言
地膜覆蓋種植技術(shù)改善和優(yōu)化了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植條件，克服了一些不良條件和不良環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植的影響，所以，地膜覆蓋種植技術(shù)被認(rèn)為是一種能使農(nóng)作物早熟、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。
從上個(gè)世紀(jì) 50 年代開(kāi)始，日本在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面利用地膜覆蓋種植技術(shù)的農(nóng)作物種類就非常之多了，并且這種技術(shù)在日本國(guó)家普及非常之快。在世界上的其他一些國(guó)家，如美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)家也同樣重視地膜覆蓋種植技術(shù)，投入了大量的人力、物力、財(cái)力對(duì)此項(xiàng)技術(shù)研究完善并取得了豐厚的回報(bào)
我國(guó)是從 70 年代通過(guò)技術(shù)交流的方式，從日本引進(jìn)了地膜覆蓋技術(shù)。在引進(jìn)之初，我國(guó)僅僅把這種技術(shù)應(yīng)用于一些瓜果、蔬菜類生產(chǎn)。20 世紀(jì) 80 年代，我國(guó)把覆膜技術(shù)開(kāi)始推廣到棉花、花生、玉米、小麥等經(jīng)濟(jì)作物。目前在我國(guó)的東北、西北地區(qū)地膜覆蓋技術(shù)應(yīng)用尤為廣泛。到目前為止我國(guó)使用地膜的耕地已達(dá)到上千萬(wàn)公頃，每年的地膜用量已接近幾百萬(wàn)噸。我國(guó)在地膜覆蓋種植技術(shù)上的研究探索是與中國(guó)的國(guó)情緊密相連的，一切從實(shí)際出發(fā)。雖然我國(guó)引進(jìn)的地膜覆蓋技術(shù)比較晚，但是在實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)域上較國(guó)外有重大發(fā)展。
1總體設(shè)計(jì)思路
分區(qū)式殘膜回收機(jī)主要由機(jī)架、切膜裝置、起膜裝置、引導(dǎo)裝置、回收裝置等部分組成。
1.1 設(shè)計(jì)原理
機(jī)具與拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛聯(lián)接，作業(yè)時(shí)拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)置于懸浮狀態(tài)，該分區(qū)式殘膜回收機(jī)上的四個(gè)邊架將該分區(qū)式殘膜回收機(jī)分為中間收膜部分和兩邊收膜部分。在四個(gè)邊架上裝有切膜盤，將在距離棉桿根部 20mm 處的薄膜切開(kāi)，安裝在兩邊架之間的收膜裝置將切斷的兩壟之間的殘膜回收起來(lái)。對(duì)于收取邊膜的部分也是同樣在拖拉機(jī)的牽引下，切膜盤將薄膜在距離棉桿根部20mm 的地方切斷，然后起膜鏟將埋在土里的邊膜鏟于地表，通過(guò)邊膜引導(dǎo)裝置，將其與中間膜一起匯聚在收膜裝置上，通過(guò)收膜裝置將膜回收到收集箱里面，待拖拉機(jī)到達(dá)田間地頭的時(shí)候，液壓系統(tǒng)將分區(qū)式殘膜回收機(jī)提升起來(lái)進(jìn)行卸膜，完成一次收膜過(guò)程。
1.2 設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)
分區(qū)式殘膜回收機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。
該分區(qū)式殘膜回收機(jī)的機(jī)架主要有兩個(gè)部分組成，一部分是牽引架，另一部分是支架。在工作的工程中，牽引架與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛式連接，這種懸掛的連接方式機(jī)動(dòng)性好，可以非常方便的將機(jī)具升起、降落，對(duì)殘膜的收取和卸膜工作有很大的益處。對(duì)于支架部分，一共有四條支架，內(nèi)邊架兩個(gè)，外邊架兩個(gè)。邊架與牽引架的連接是通過(guò) U 型卡螺栓與螺母將支架與牽引架緊固接。
1.切膜盤 2.連接桿 3.機(jī)架 4.鏈接套筒 5.回收輥軸
6.鏈條 7.集膜箱 8.地輪 9.引導(dǎo)裝置 10.起膜鏟
圖1 分區(qū)式殘膜回收機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖
2關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)
2.1切膜裝置的設(shè)計(jì)
為了能夠更簡(jiǎn)單高效的完成收膜作業(yè)，本分區(qū)式殘膜回收機(jī)添加了圓盤式切膜裝置，在殘膜回收機(jī)工作的時(shí)候，先由切膜裝置以作物壟上膜為界限將殘膜切割成為中間膜和邊膜。這種分開(kāi)的好處有兩點(diǎn)：一是可以縮短收膜的時(shí)間，因?yàn)橛眠@種分區(qū)式殘膜回收機(jī)不會(huì)受作物秸稈處理與否的影響，這樣就可以提前一段時(shí)間進(jìn)行收膜，也就減縮短了外力對(duì)殘膜破壞的時(shí)間，相比之下提高了殘膜的完整程度，對(duì)殘膜的回收大有益處。二是該切膜裝置把殘膜分開(kāi)，跳過(guò)破損最嚴(yán)重的壟上膜，去除秸稈等外力對(duì)中間膜和邊膜的破壞，因此使殘膜回收率大大的提高。
2.2 起膜裝置設(shè)計(jì)
起膜鏟在結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)對(duì)把地膜鏟于地表和鏟斷地膜纏繞連接的須根都起著非常重要的作用，
起膜鏟設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整個(gè)分區(qū)式殘膜回收機(jī)對(duì)邊膜的回收效果。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外起膜鏟方面
的文獻(xiàn)查詢，發(fā)現(xiàn)對(duì)起膜鏟相關(guān)描述說(shuō)明是比較少的，只有簡(jiǎn)單的說(shuō)明了一下收膜裝置的前方放有
起膜鏟，起膜鏟放置的大體位置為前面高后面低。分區(qū)式殘膜回收機(jī)的起膜鏟是機(jī)架的左右兩側(cè)各
放一把，對(duì)稱放置。在拖拉機(jī)的牽引下，分區(qū)式殘膜回收機(jī)的起膜鏟隨著運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入邊膜的下面，一方面鏟斷與邊膜纏繞的棉桿根部的須根，另一方面就是將邊膜從地下鏟于地表，為了能夠更好的分析研究分區(qū)式殘膜回收機(jī)的起膜裝置，把起膜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成了分體的機(jī)構(gòu)，這個(gè)起膜機(jī)構(gòu)主要是由圓柱形的力臂和梯形的鏟板組成。因?yàn)榉謪^(qū)式殘膜回收機(jī)在起膜之前，是先要由切膜裝置將邊膜與棉桿根部距離 2-3cm 的地方切開(kāi)，所以此起膜裝置主要是處理一些沒(méi)有被徹底切開(kāi)的須根和把邊膜鏟于地表，對(duì)于主根系，起膜鏟是不用處理的，且起膜鏟與主根系是有距離的。這種切割方式可以延長(zhǎng)起膜鏟的壽命，如果選用上磨刃的切割方式進(jìn)行切割，就會(huì)大大的縮短起膜鏟的使用時(shí)間，上磨刃的切割方式會(huì)使起膜鏟在很短的時(shí)間內(nèi)就被磨鈍，這樣一來(lái)就不能有效的切除須根的纏繞為了保證纏繞在邊膜上的須根順利被滑切，起膜鏟鏟板的放置與分區(qū)式殘膜回收機(jī)行進(jìn)的方向所成夾角不大于 。根據(jù)以上分析，本課題把分區(qū)式殘膜回收機(jī)的起膜鏟設(shè)計(jì)成倒八字鏟。
為了能夠降低起膜裝置對(duì)牽引車的阻力，就必須減小起膜鏟的鏟板沿收膜方向入土的投影面積。 起土角η和頂角φ的幾何關(guān)系如下：
在研究的過(guò)程中，入土角λ是必不可少的，同時(shí)也是可以確定的，因此起土角η則有下列計(jì)算
公式
2.3 回收裝置設(shè)計(jì)
收膜裝置是采用地輪通過(guò)鏈條帶動(dòng)膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)收膜，這樣在分區(qū)式殘膜回收機(jī)前進(jìn)的過(guò)程中，收膜裝置的膠輥就會(huì)在地輪的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣地表上的殘膜就會(huì)被收集到后面的集裝箱。分區(qū)式殘膜回收機(jī)的收膜裝置分為兩個(gè)部分，一部分是地輪帶動(dòng)膠輥裝置，另一部分是后面的集裝箱部分。在這過(guò)程中，中間殘膜裸露于地表，所以在收膜的過(guò)程中，不需要進(jìn)行特殊處理，兩邊邊膜因?yàn)閴涸谕晾锏模赃@需要起膜鏟先將邊膜鏟于地表之后，然后通過(guò)人工輔助，將地膜的中間和兩邊部分通過(guò)膜的引導(dǎo)裝置匯聚到一起放到膠輥上，再通過(guò)拖拉機(jī)帶動(dòng)機(jī)械前進(jìn)，用地輪帶動(dòng)膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到收膜的目的。所以，對(duì)于分區(qū)式殘膜回收機(jī)在作業(yè)的過(guò)程中，起關(guān)鍵作用的就是收膜裝置。
分區(qū)式殘膜回收機(jī)的收膜裝置主要包括引導(dǎo)裝置、橡膠輥、鏈輪、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、支撐架、集膜箱等幾部分組成。
設(shè)計(jì)的集膜箱主要功用是盛放從收膜輥中出來(lái)的地膜，其設(shè)計(jì)要求為：具有足夠大的盛放容積，本文設(shè)計(jì)了一種上大下小抽屜式的集膜箱，其主要包括集膜箱壁、抽板和螺栓等組成，如圖 4-3 所示。它利用厚度為 3mm 的鋼板焊接而成，長(zhǎng)度×寬度×高度=890mm×440mm×300mm，利用 4個(gè)20的螺栓固定于機(jī)架的尾部。當(dāng)收集的地膜放滿集膜箱時(shí)，靠人工拉動(dòng)集箱底部的抽板進(jìn)行卸膜。
3總結(jié)
本文首先介紹了我國(guó)目前的殘膜污染的情況以及殘膜對(duì)我們?nèi)粘Ｉ畹奈：?。并總結(jié)了我國(guó)目前的所研制出來(lái)的殘膜回收機(jī)械的幾大類型，春播前殘膜回收機(jī)，秋收后殘膜回收機(jī)，苗期殘膜回收機(jī)。通過(guò)研究比較我國(guó)殘膜回收機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，而最終確定了研制一款分區(qū)式殘膜回收機(jī)，來(lái)提高殘膜的回收效率，減少殘膜對(duì)我國(guó)環(huán)境和土地的影響。本機(jī)具有以下特點(diǎn)：
（1） 本機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,各個(gè)零件的要求較低，便于生產(chǎn)加工；
（2）該機(jī)器工作可靠，能較好地滿足殘膜的回收工作，最大限度的保證殘膜的完整性回收，可以實(shí)現(xiàn)較高的工作效率。
本文介紹的分區(qū)式殘膜回收機(jī)成本低，效率較高，和小型四輪拖拉機(jī)配合使用，具有操作簡(jiǎn)單，占地面積小等諸多優(yōu)勢(shì)。能較好的滿足承包戶的經(jīng)濟(jì)要求，以及實(shí)際生產(chǎn)要求。
參考文獻(xiàn)
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大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
課題名稱 分區(qū)式殘膜回收機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所屬學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
指導(dǎo)教師
起止時(shí)間
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說(shuō) 明
一、學(xué)生撰寫《開(kāi)題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容：
1、本課題來(lái)源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃；
7、主要參考文獻(xiàn)（不少于7篇）。
二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開(kāi)題報(bào)告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊(cè)內(nèi)填寫，頁(yè)面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個(gè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題須提交開(kāi)題報(bào)告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。
一、本課題來(lái)源及研究的目的和意義
1.本課題來(lái)源：自選題
2.目的與意義：
2.1 地膜覆蓋的作用
（1）保持土壤水分，增加作物抗旱能力，提高成活率。
（2）改善光照條件，提高光和效率。
（3）抑制雜草生長(zhǎng)和病蟲(chóng)的危害，提高農(nóng)作物的品質(zhì)。
（4）地膜覆蓋技術(shù)遏制了土壤中鹽分的上升，對(duì)于鹽堿地的作物起到了很好的保護(hù)作用。
（5）地膜覆蓋技術(shù)有效的將自然力與土壤之間分離開(kāi)來(lái)，減少了自然力對(duì)土地的破壞，尤其是對(duì)翻耕之后的土地作用更大。
（6）因?yàn)榈啬さ谋乇勛饔?，使許多農(nóng)作物逐漸向北方低溫適作區(qū)推移，充分有效地利用了我國(guó)的耕地資源。
2.2殘膜污染產(chǎn)生的問(wèn)題
（1）影響土壤物理性狀，降低土壤肥力
大量殘留的農(nóng)用地膜在土壤中很難被分解，影響土壤中的水，肥，氣活動(dòng)，給土壤環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染，不利于農(nóng)業(yè)的生態(tài)生態(tài)平衡。其表現(xiàn)在：一是破壞土壤的通透性和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，使土壤上下隔離，形成斷層，造成土壤板結(jié)，降低了土壤的吸水保水能力，導(dǎo)致有水下不去，有漿上不來(lái)，使土壤的物理性得不到充分發(fā)揮。二是地膜的殘留會(huì)使土壤膠體吸附能力降低。
（2）影響作物生長(zhǎng)發(fā)育，造成減產(chǎn)
地膜在土壤中，使種子不能很好地發(fā)芽，即使發(fā)芽，根系也因無(wú)法穿透地膜而扎不下去，達(dá)不到根深蒂固的目的，作物易遭受災(zāi)害。如果種子播到殘膜下面，發(fā)芽后也生長(zhǎng)不出來(lái)，造成缺苗斷條，使作物減產(chǎn)。殘膜覆蓋連續(xù)15年之后，耕地會(huì)顆粒無(wú)收。
（3）危害人體健康
農(nóng)膜生產(chǎn)過(guò)程中添加一些助劑，當(dāng)農(nóng)膜廢棄在田間或土壤里時(shí)，其中的助劑會(huì)向土壤和水中滲透，會(huì)污染大氣，土質(zhì)和水域等。特別是一些重金屬有毒添加劑，會(huì)通過(guò)土壤富集于蔬菜，糧食及動(dòng)物體中，人食用后直接影響健康。
（4）破壞環(huán)境，有礙觀瞻
殘膜被丟棄于田頭地角，積存于排泄渠道，散落于水體或亂掛在樹(shù)枝桿頭，成為白色污染的重要標(biāo)志，既不雅觀還可能纏繞犁頭和播種機(jī)輪盤，影響田間作業(yè)。
2.3殘膜污染的治理
（1）提高地膜的質(zhì)量，改變現(xiàn)在廣泛使用的地膜厚度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使現(xiàn)有的
0.008mm厚的地膜增加到 0.012mm,同時(shí)增加一些抵抗老化的化學(xué)物質(zhì)，這樣不僅提高了地膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的作用，同時(shí)也可以使地膜重復(fù)利用和快速回收。
（2）從生產(chǎn)實(shí)際的角度出發(fā)，根據(jù)農(nóng)藝要求不同來(lái)提高地膜的使用效率和回收效率。例如可以更具不同地區(qū)的地勢(shì)，地貌，氣候變化來(lái)找出收取地膜的最佳時(shí)期。這樣既有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)也能很好的回收殘膜。
（3）隨著地膜覆蓋種植技術(shù)的廣泛應(yīng)用?；厥諝埬さ墓ぷ饕仓饾u加大，想依靠人工來(lái)對(duì)殘膜進(jìn)行收取已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要了。因此要加大殘膜回收機(jī)械的研制與改良，使地膜回收工作更高效、更環(huán)保。
（4）加強(qiáng)對(duì)一些新的可降解地膜的研究與推廣利用，從而減少普通地膜的使用。如目前我國(guó)正在努力開(kāi)發(fā)研制的光降解地膜、生物降解地膜、和液態(tài)降解地膜等。這些種類的地膜可以從根本上解殘膜回收，殘膜污染的問(wèn)題。
二、本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析
1、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析
目前我國(guó)所使用過(guò)和理論研究度過(guò)的殘膜回收機(jī)有幾十種。按殘膜回收的時(shí)間劃分分為三類：苗期殘膜回收機(jī)械，秋后作物收獲完成之后的殘膜回收機(jī)械，春天播種之前殘膜回收機(jī)械。
1.1苗期殘膜回收機(jī)械
(1) 卷膜式棉花苗期殘膜回收機(jī)
該機(jī)具在苗期回收殘膜是可以依次完成起膜、送膜、卷膜等收膜工序。這一機(jī)具通過(guò)卷膜滾進(jìn)行收膜，收取的膜成卷，減少了二次污染。
(2) 棉花苗期地膜回收機(jī)
該機(jī)具是一種不扎膜、不挑膜，而是從膜下將膜拱起，自動(dòng)抖掉膜上積土，順利卷膜且極少傷苗的棉花苗期收膜機(jī)。它采用起膜鏟和扁紡捶狀抖土滾相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，能很好地實(shí)現(xiàn)膜苗、膜土分離，地膜回收率不低于 95.7%。
(3) CSM-130B 型齒鏈?zhǔn)綉覓焓漳C(jī)
該機(jī)具屬于國(guó)家專利產(chǎn)品，由兵團(tuán)農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站和農(nóng)八師 134 團(tuán)共同研制設(shè)計(jì)。主要用在苗期收膜，在收膜導(dǎo)輪與抓膜齒鏈的共同作用下，加上殘膜本身的強(qiáng)度，使殘膜被提升的同時(shí)從植株上取下，而不破壞植株。
1.2秋后殘膜回收機(jī)
（1）4CM系列殘膜回收整地機(jī)
此機(jī)具利用掘鏟將土塊、地膜、雜物一并鏟起。土塊被壓碎滾壓碎還田，雜物和地膜被齒刺式分離輸送帶運(yùn)往集膜裝置。在機(jī)架底部有碾壓板完成整地。該機(jī)型在 2011 年 5 月的農(nóng)機(jī)博覽會(huì)上很受參會(huì)人員的青睞。
（2）彈齒式收膜機(jī)
該機(jī)具工作時(shí)，先由松土器松土和起膜鏟將膜鏟起，然后用彈齒拾膜輪將殘膜收起。該機(jī)具適用于 700mm 和 1000mm 的壟作，適用性較好，收膜率高達(dá) 91.6%。
（3）梳齒滾筒式殘膜回收機(jī)
該機(jī)工作時(shí)，由 20KW 小型拖拉機(jī)懸掛拖帶，先由撿拾滾筒上的片狀勾膜齒進(jìn)行一次撿膜，再由緊跟在后面的摟膜齒進(jìn)行二次摟膜。該機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，殘膜回收率高，便于維護(hù)，符合農(nóng)民的要求
1.3春播前殘膜回收機(jī)械
春播前對(duì)殘膜進(jìn)行回收，此時(shí)的殘膜由于在地里時(shí)間較長(zhǎng)，由于風(fēng)沙等原因作用下使大部分殘膜成為了小碎片，加上播前整地時(shí)間緊，所以此階段殘膜回收作業(yè)難度較大。主要有以下幾種機(jī)型：
(1) CMJ-5 型春秋兩用密排彈齒式殘膜回收機(jī)
該機(jī)的主要用途是在播種前對(duì)地表殘膜進(jìn)行回收。在小四輪拖拉機(jī)的脫引下，機(jī)具上的前排齒和后排齒進(jìn)行摟膜。這種機(jī)具重量輕，不需保養(yǎng)，作業(yè)成本低，深受廣大職工的歡迎。
(2) IMS-450 型彈齒摟膜機(jī)
該機(jī)由農(nóng)七師 127 團(tuán)彈簧廠生產(chǎn)。適用于播前整地后。機(jī)具由輪齒式拖拉機(jī)后懸掛，拖拉機(jī)前進(jìn)中，彈齒入土將殘膜和秸稈雜物撿拾成條，達(dá)到一定數(shù)量后，通過(guò)排膜結(jié)構(gòu)將其卸下。
(3) 4MQ-1.5 型吸氣式殘膜回收機(jī)
該機(jī)工作時(shí)挑膜輪將殘膜挑離地面，至風(fēng)機(jī)吸口處，由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓氣流將殘膜吸入風(fēng)機(jī)，再吸送到集膜箱中。
1.4我國(guó)殘膜回收機(jī)主要存在的問(wèn)題
（1）作業(yè)功能單一，作業(yè)環(huán)節(jié)較長(zhǎng)，殘膜回收率低，通常只有60%—70%，且回收后的殘膜潔凈度極差，膜,稈，土混合相當(dāng)嚴(yán)重，無(wú)法二次利用，形成了新的廢棄物群，加大了運(yùn)輸成本。
（2）機(jī)具作業(yè)速度較低，因而導(dǎo)致生產(chǎn)率底下，經(jīng)濟(jì)效益不明顯，且回收時(shí)間較長(zhǎng)，機(jī)具作業(yè)適應(yīng)性和可靠性較差，難以發(fā)揮機(jī)具效率。
（3）在耕后的耕作層中進(jìn)行殘膜回收時(shí)，對(duì)已耕松的農(nóng)田造成機(jī)械壓實(shí)，因此，為解決這一問(wèn)題，可改為播種前整地時(shí)使用殘膜回收機(jī)械。
（4）耕前的殘膜都較碎小，難以揀拾，迫使在研制殘膜回收機(jī)械時(shí)不得不較密排列其揀拾稈齒，以提高其工作能力，并且進(jìn)行耕前殘膜回收的機(jī)械大都是聯(lián)合作業(yè)機(jī)械，這類機(jī)械機(jī)構(gòu)復(fù)雜，笨重。因此，目前國(guó)內(nèi)與其配套的絕大多數(shù)是中型輪式拖拉機(jī)，在動(dòng)力儲(chǔ)備方面均是較弱環(huán)節(jié)。
2、國(guó)外研究現(xiàn)象以及分析
由于殘膜難降解，對(duì)土地污染嚴(yán)重，因此世界各國(guó)在殘膜回收方面都做了大量的努力,爭(zhēng)取早日解決殘膜污染問(wèn)題。
（1）英國(guó)和前蘇聯(lián)主要采用懸掛式回收機(jī)。在進(jìn)行收膜候時(shí)，松土鏟將壓膜土耕松，然后將殘膜收卷到羊皮網(wǎng)或金屬網(wǎng)上，收好的地膜洗后備用。
（2）以色列在殘膜回收方面的研究起步比較早，主要是利用收卷的方式來(lái)收膜，因?yàn)橐陨惺褂玫牡啬ぽ^厚，強(qiáng)度較大，覆蓋時(shí)間段，所以地膜收凈率非常高。
（3）日本國(guó)家的土壤土質(zhì)疏松，并且使用的地膜在質(zhì)量要求的標(biāo)注較高，覆蓋期大約在 1.5—3個(gè)月，地膜保留較完整，清理起來(lái)較容易。
（4）美國(guó)主要采用卷膜式的殘膜回收機(jī)械，利用卷膜滾將地膜從地表卷起。如 Sawyer 開(kāi)發(fā)的就是這種類型的殘膜回收機(jī)械。
（5）歐洲國(guó)家主要采用高強(qiáng)度，耐老化的地膜。另一方面他們積極研制可降解免收地膜。
綜上所述，本課題研究的是一種適用于苗期可收獲后殘膜回收機(jī)，可將覆蓋在地表的殘膜，分為三個(gè)區(qū)，即中間收膜部分，兩邊收膜部分，中間收膜部分用于回收兩壟之間的殘膜，而兩邊埋在土里的殘膜則通過(guò)兩邊收膜部分進(jìn)行回收。
三、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可靠性分析
3.1、分區(qū)式殘膜收獲機(jī)工作過(guò)程
機(jī)具與拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛聯(lián)接，作業(yè)時(shí)拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)置于懸浮狀態(tài)，該分區(qū)式殘膜回收機(jī)上的四個(gè)邊架將該分區(qū)式殘膜回收機(jī)分為中間收膜部分和兩邊收膜部分。在中間收膜部分的邊架兩端上裝有切膜裝置，將在距離棉桿根部 2cm 處的薄膜切開(kāi)，安裝在兩邊架之間的收膜裝置將切斷的兩壟之間的殘膜回收起來(lái)。對(duì)于收取邊膜的部分也是同樣在拖拉機(jī)的牽引下，切膜裝置將薄膜在距離棉桿根部2cm的地方切斷，然后起膜裝置將埋在土里的邊膜鏟于地表，后邊的收膜裝置將其卷起，待拖拉機(jī)到達(dá)田間地頭的時(shí)候，液壓系統(tǒng)將分區(qū)式殘膜回收機(jī)提升起來(lái)通過(guò)卸膜裝置卸膜，完成一次收膜過(guò)程。
(1)設(shè)計(jì)一款分區(qū)式殘膜收獲機(jī)，以小型拖拉機(jī)為牽引動(dòng)力。
(2)改變以往殘膜回收機(jī)械效率低的現(xiàn)狀，提高其回收率。
（3）提高機(jī)具的作業(yè)速度，進(jìn)一步提高其生產(chǎn)率，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益。
(4)改變復(fù)雜結(jié)構(gòu)，降低成本，實(shí)現(xiàn)普及。
3.2可靠性分析
本裝置主要對(duì)殘膜進(jìn)行回收，能對(duì)混合物進(jìn)行簡(jiǎn)單的分離，綜合國(guó)內(nèi)殘膜回收機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析，國(guó)內(nèi)殘膜回收技術(shù)比較成熟，本課題主要介紹了要設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題以及思路。綜上所述，該設(shè)計(jì)是可行的。
四、課題研究的關(guān)鍵內(nèi)容及其解決思路
4.1、課題的研究?jī)?nèi)容
該機(jī)械動(dòng)力源為小型拖拉機(jī)，通過(guò)拖拉機(jī)動(dòng)力輸出工作。包括框架，切膜裝置，起膜裝置，收膜裝置，卸膜裝置幾部分組成，研究過(guò)程如下：
（1）分區(qū)式殘膜回收機(jī)的工作原理，根據(jù)大學(xué)學(xué)習(xí)的農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)以及農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)管理學(xué)知識(shí)。
(2)分區(qū)式殘膜回收機(jī)的整體框架的研究，框架是整個(gè)機(jī)械的支撐裝置。查找相關(guān)文獻(xiàn)專利說(shuō)明。
(3)進(jìn)行起膜裝置的研究，重點(diǎn)是起膜工具的研究，這一部分用來(lái)將膜掀起。
(4)進(jìn)行切膜裝置的合理設(shè)計(jì)，這一部分用來(lái)切膜分膜。
(5)對(duì)收膜裝置及卸膜的研究，這是用來(lái)回收膜及卸掉膜。
(6)最后進(jìn)行整體的改進(jìn)，提高回收效率，保證回收質(zhì)量。
4.2、關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路
(1)起膜工具及起膜角度的設(shè)計(jì)，查閱資料以及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，做出合理的方案。
(2)初步確定回收裝置的設(shè)計(jì)，主要是回收工具及其分布。
(3)殘膜回收機(jī)起膜角度進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。
(4)殘膜回收機(jī)裝配方案 ,以符合起膜要求, 對(duì)起膜裝置的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析。
（5）卸膜部分的研究，參照以往回收機(jī)械進(jìn)行改造。
五、完成本課題所必須的工作條件
（1）知識(shí)方面：運(yùn)用具備的學(xué)科知識(shí)，如農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，機(jī)械綜合設(shè)計(jì)，機(jī)械制造基礎(chǔ)等。
（2）硬件方面：有個(gè)人計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)等查閱工具，查閱有關(guān)資料選擇相關(guān)參數(shù)及材料,設(shè)計(jì)殘膜回收機(jī)構(gòu)。
（3）軟件知識(shí)：運(yùn)用塔里木大學(xué)圖書(shū)館各種在線網(wǎng)絡(luò)資源，搜集相關(guān)資料。
（4）運(yùn)用Solidworks，pore軟件，繪制三維零件圖和裝配圖。
（5）運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行仿真。
六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
6.1工作方案：
1.查找大量關(guān)于殘膜回收機(jī)原理設(shè)計(jì)出分區(qū)式殘膜回收機(jī)的雛形。
2.繪制所有零部件并查閱相關(guān)說(shuō)明，各零部件尺寸要達(dá)到合適效果。
3.組裝裝配圖并生成三維立體模型，觀察效果并加以改進(jìn)。
6.2進(jìn)度計(jì)劃
第 一 周：查找分區(qū)式殘膜回收機(jī)的相關(guān)資料并且熟悉課題內(nèi)容。
第 二 周：撰寫開(kāi)題報(bào)告，制定總體方案。
第三周至第八周：設(shè)計(jì)分區(qū)式殘膜回收機(jī)裝置的三維實(shí)體模型圖，并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。
第 九 周：殘膜回收裝置進(jìn)行切膜設(shè)計(jì)和起膜設(shè)計(jì)。
第 十 周：撰寫畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問(wèn)題。
第十一周：編寫答辯提綱，準(zhǔn)備答辯。
第十二周：答辯
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學(xué)生簽名
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
為農(nóng)業(yè)機(jī)械提供位置數(shù)據(jù)測(cè)量
Herman Speckmann
原文來(lái)源:Federal Agricultural Research Centre Braunschweig (FAL), Institute for Biosystems Engineering, Bundesallee 50, D-38116 Braunschweig, Germany
摘要
農(nóng)業(yè)機(jī)械、車輛需要位置數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)和控制執(zhí)行最佳工作位置。位置數(shù)據(jù)也被需要用在像精細(xì)農(nóng)作這樣的應(yīng)用上。位置數(shù)據(jù)的必要的準(zhǔn)確性、分辨率和頻率依照不同的應(yīng)用而變化。只有一個(gè)系統(tǒng),安裝在中央車輛(例句、拖拉機(jī)),應(yīng)該提供對(duì)每項(xiàng)任務(wù)的位置數(shù)據(jù)。
提出的關(guān)于中央系統(tǒng)的基本概念是位置數(shù)據(jù)按照特定應(yīng)用程序計(jì)算并且直接被傳送到它需要被應(yīng)用到的那個(gè)點(diǎn)上。這片論文闡述了測(cè)量的基本原理和位置數(shù)據(jù)的計(jì)算，還對(duì)現(xiàn)有的傳送數(shù)據(jù)的農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。它集中建議了一個(gè)提供和轉(zhuǎn)移位置數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。被討論的解決方案是以農(nóng)業(yè)BUS（總線）系統(tǒng)為基礎(chǔ)(DIN 9684, ISO 11783). ? 2000 Elsevier Science B.V. 版權(quán)所有.
1.前言
位置指導(dǎo)的目的是給生長(zhǎng)在農(nóng)田里一個(gè)固定的區(qū)域上的莊稼帶來(lái)增產(chǎn)的方法。莊稼或者它們?cè)谵r(nóng)田里所處的位置是指導(dǎo)的重要參照。
位置數(shù)據(jù)被用來(lái)指導(dǎo)農(nóng)用車、實(shí)現(xiàn)控制和支持精耕農(nóng)業(yè)。準(zhǔn)確性、分辨率和頻率取決于他們的具體應(yīng)用。
必須強(qiáng)調(diào)的是本文沒(méi)有合適的解決這個(gè)問(wèn)題的傳感器來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)。更確切的說(shuō),這里研究的問(wèn)題是參照移動(dòng)單位的一定的位置進(jìn)行了一個(gè)位置信號(hào)產(chǎn)生,但是這個(gè)位置和需要的位置數(shù)據(jù)并不是完全一致的。此外，位置信息有可能在同一時(shí)間被需要用于幾種目的， 車輛和工具組合的結(jié)構(gòu)可能會(huì)經(jīng)常改變。
正如 Freyberger 和 Jahns (1999), Wilson (1999)所提到的， 測(cè)量系統(tǒng)可以是一個(gè)絕對(duì)定位系統(tǒng),比如Bell(1999)描述的衛(wèi)星系統(tǒng)，或者是一個(gè)相對(duì)的系統(tǒng)，比如Debain et al. (1999), Hague et al. (1999)描述的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。它可能也包括輔助傳感器。
傳感器只有在參考具體位置情況下測(cè)量位置，比如相機(jī)的安裝點(diǎn)、天線的底部。在接下來(lái)的描述中，這個(gè)位置被稱為測(cè)量點(diǎn)。由于各種原因,這位置測(cè)點(diǎn)的是預(yù)先設(shè)定好的，意味著衛(wèi)星天線將盡可能安裝在拖拉機(jī)的車頂上以便減少測(cè)量不到的區(qū)域。攝像機(jī)將會(huì)安裝在有保障最佳視覺(jué)的位置。粗糙或傾斜的表面引起的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致測(cè)量位置和運(yùn)動(dòng)表面的位置不同。例如，一輛車頂上裝有衛(wèi)星天線的車輛，大約3.5m，駕駛在10°的斜坡表面，傾斜方向造成的區(qū)別相差60cm。圖1闡述了這個(gè)情形。在這個(gè)例子中，計(jì)算一個(gè)參考點(diǎn)的位置可能更適當(dāng)一些。貝爾(1999)提出把拖拉機(jī)的后方軸的中點(diǎn)作為參考點(diǎn)。表面上的一個(gè)點(diǎn)，例如，后方軸中間的下垂直面似乎顯得更適合與某些應(yīng)用。像一些應(yīng)用，比如控制實(shí)現(xiàn)，工具的一定點(diǎn)的位置可能最終重要。這個(gè)點(diǎn)將被稱作目標(biāo)點(diǎn)。
在某些情況下位置數(shù)據(jù)需要用于不同的目的，分別為每個(gè)目的以一種獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量位置不是很有效。當(dāng)位置測(cè)量只有一次時(shí)多個(gè)硬件可以避免,同時(shí)工具上其他點(diǎn)的位置或者工具也被計(jì)算。假如位置和方法被測(cè)量，實(shí)驗(yàn)測(cè)量和空間向量之間的地點(diǎn)測(cè)點(diǎn)的計(jì)算是眾所周知的，那么這種情況是可能的。如果兩個(gè)點(diǎn)嚴(yán)格耦合,這意味著兩點(diǎn)都在拖拉機(jī)上、兩點(diǎn)之間的向量是常數(shù),一個(gè)簡(jiǎn)單的矩陣運(yùn)算就能產(chǎn)生結(jié)果。如果這些點(diǎn)沒(méi)被嚴(yán)格耦合,這意味著,例如,一處拖拉機(jī),另一個(gè)是在附加工具上，矢量是可變的。額外的測(cè)量成為必要用來(lái)建立兩點(diǎn)之間的向量或必須應(yīng)用其他原理計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的位置。
2.數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移
通過(guò)計(jì)量點(diǎn)上的測(cè)量位置和方法，在車輛或工具上任何點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)可以被計(jì)算出來(lái)。計(jì)算結(jié)果可以被測(cè)量系統(tǒng)(中央數(shù)據(jù)處理)或由請(qǐng)求目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的各個(gè)系統(tǒng)(分布式數(shù)據(jù)處理)計(jì)算出來(lái)。
2.1 分布式數(shù)據(jù)處理
在分布式數(shù)據(jù)的情況下，測(cè)量系統(tǒng)僅作為智能傳感器服務(wù)。它測(cè)量需要的位置和計(jì)算，和提供這些未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)。頻率和精度等特點(diǎn)取決于請(qǐng)求的單位。這個(gè)單位執(zhí)行所有處理來(lái)計(jì)算位置。單位必須知道測(cè)點(diǎn)的位置和各有關(guān)參數(shù)。這樣處理的好處是測(cè)量裝置可以相對(duì)簡(jiǎn)單。另一方面,每個(gè)請(qǐng)求的單位需要的充分的能力來(lái)履行這一運(yùn)算。
2.2 中央數(shù)據(jù)處理
測(cè)量單位被擴(kuò)展包括計(jì)算目標(biāo)位置的各個(gè)組件。這個(gè)測(cè)量和處理系統(tǒng)形成了一個(gè)所謂的位置和導(dǎo)航服務(wù)的單元，這個(gè)單元提供任何目標(biāo)點(diǎn)的最終位置數(shù)據(jù)。在這種情況下,只有一個(gè)測(cè)量與處理系統(tǒng)是必要的，即使位置數(shù)據(jù)必須被更多的用戶要求。這樣做，只有PNS必須知道所有相關(guān)的參數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
2.3 數(shù)據(jù)傳送
無(wú)論數(shù)據(jù)在哪里處理，一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸是必要的。對(duì)于這樣一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)是適當(dāng)?shù)?。為了用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,存在一個(gè)在移動(dòng)單位和固定農(nóng)場(chǎng)電腦之間傳輸數(shù)據(jù)的汽車。農(nóng)業(yè)總線系統(tǒng)(LBS)也已被標(biāo)準(zhǔn)化以便能在網(wǎng)路的各個(gè)電子單元（LBS節(jié)點(diǎn)或BUS節(jié)點(diǎn)）之間進(jìn)行信息交換。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，系統(tǒng)管理，數(shù)據(jù)對(duì)象和常見(jiàn)任務(wù)的服務(wù)程序（Speckmann andJahns, 1999）。
LBS以DIN9684(DIN,1989–1998)作為標(biāo)準(zhǔn)。目前,正在努力建立一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(Nienhaus,1993)，ISO 11783，為了這個(gè)目的，像LBS，ISO 11783也將定義一個(gè)農(nóng)業(yè)BUS作為一個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械交換數(shù)據(jù)的開(kāi)放系統(tǒng)，特別是在拖拉機(jī)-執(zhí)行工具的組合和從移動(dòng)單位到靜止不動(dòng)的農(nóng)場(chǎng)計(jì)算機(jī)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是基于控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)協(xié)議(CAN; BOSCH, 1991)。市場(chǎng)上有相應(yīng)的硬件設(shè)備。
在LBS中,為一般位置數(shù)據(jù)(地理位置:經(jīng)度、緯度、高度,或軌道位置)的傳輸定義了數(shù)據(jù)對(duì)象。這標(biāo)準(zhǔn)允許定義的額外的數(shù)據(jù)對(duì)象,例如多維的距離，方向和速度。沒(méi)有幾何實(shí)施參數(shù)的數(shù)據(jù)對(duì)象目前存在在LBS中。ISO 11783提供，在第7部分(信息實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層），實(shí)施航行偏移的第一個(gè)定義。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有定義數(shù)據(jù)在哪里進(jìn)行處理。因此，關(guān)于BUS中哪個(gè)單元計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，哪個(gè)或那些單元測(cè)量數(shù)據(jù)不具體。
LBS提供所謂的LBS服務(wù)來(lái)執(zhí)行常見(jiàn)任務(wù)。LBS服務(wù)是為L(zhǎng)BS的參與者頻繁地執(zhí)行復(fù)發(fā)的任務(wù)的功能單元。LBS用戶站就是這樣的一項(xiàng)服務(wù)。這是一個(gè)為用戶提供輸入和輸出BUS上節(jié)點(diǎn)(BUS參與者)處置的數(shù)據(jù)中央接口。另一項(xiàng)服務(wù)提供在移動(dòng)單位和固定的電腦，農(nóng)場(chǎng)的電腦之間的數(shù)據(jù)交換。一些服務(wù)在LBS中被定義但尚未有詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)，例如診服務(wù)斷或“Ortung und Navigation”（位置和導(dǎo)航），將在下面作為PNS被討論。在圖2中，一個(gè)典型的農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方案展示了一個(gè)拖拉機(jī)-噴霧器的組合。這個(gè)圖表包括物理BUS線路，即骨干網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)BUS上，參與單元如拖拉機(jī)的電子控制單元(ECUs)、霧化器被連接協(xié)作起來(lái)。另外，兩項(xiàng)LBS服務(wù)也被連接到BUS上。一項(xiàng)服務(wù)代表LBS用戶站。另外一項(xiàng)是位置和導(dǎo)航服務(wù)，即位置數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理系統(tǒng)。
2.4 分布式和中央數(shù)據(jù)處理的比較
一個(gè)分布式數(shù)據(jù)處理，農(nóng)業(yè)BUS，根據(jù)DIN 9684 或者ISO 11783， 定義了在測(cè)量系統(tǒng)和任何參賽者之間必要的數(shù)據(jù)交換；獨(dú)自地，任何一個(gè)ECU。每一個(gè)ECU怎樣得到計(jì)算機(jī)位置數(shù)據(jù)計(jì)算必要的幾何和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的問(wèn)題保持開(kāi)放。每一個(gè)ECU知道從各自的結(jié)合點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的參數(shù)，但它不知道從結(jié)合點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的參數(shù)。這些參數(shù)必須由其他ECU提供。沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象或請(qǐng)求數(shù)據(jù)的程序。對(duì)于分布式數(shù)據(jù)處理，這些定義必須補(bǔ)充。
另外,對(duì)于中央數(shù)據(jù)處理，一定要知道測(cè)量點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)之間所有的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。此外，方法必需被定義以便使用中央服務(wù)計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。一個(gè)位置和導(dǎo)航服務(wù)需要擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)，但以下的優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際使用中是至關(guān)重要的。
● 為了確定目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù),相應(yīng)的控制單元(ECU)只有一個(gè)對(duì)話伙伴網(wǎng)絡(luò)。它獨(dú)立工作于各自的網(wǎng)絡(luò)配置，僅僅發(fā)送自己的參數(shù)和只接受它特定位置數(shù)據(jù)。
● PNS從所有的ECU上接受參數(shù)。它知道所有一切幾何條件和車輛-工具組合的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。因此，任何目標(biāo)點(diǎn)位置的確定是可能的。
● 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義了計(jì)算程序和明確的提出了目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
● 計(jì)算位置數(shù)據(jù)的計(jì)算性能完全由PNS提供。沒(méi)有計(jì)算能力需要用于這個(gè)目的。
在前一節(jié)提到，提供位置和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的服務(wù)已經(jīng)在LBS的計(jì)劃中。在下文中，將提到PNS的一個(gè)試?yán)鉀Q方案。
3.一項(xiàng)定位和導(dǎo)航服務(wù)的提議
此時(shí)，應(yīng)當(dāng)指出，下面的PNS的介紹是一項(xiàng)建議。它提供了一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行討論，這可能導(dǎo)致這個(gè)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化。
3.1 PNS的主要特征
PNS的特征首先依賴于它的使用目的。從前面所講的，很明顯的是，測(cè)量的位置數(shù)據(jù)在一個(gè)地點(diǎn)，用在不同的地點(diǎn)。為了提供需要的數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)車輛，控制工具的位置和協(xié)助任何一種精耕農(nóng)業(yè)，下面的條件必須滿足：
PNS提供有關(guān)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
PNS提供有關(guān)參考點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
PNS提供有關(guān)目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
這項(xiàng)服務(wù)的特點(diǎn)如下：
1.數(shù)據(jù)的請(qǐng)求和傳播的方式已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)被LBS (DIN 9684)定義和將被ISO 11783標(biāo)準(zhǔn)化。因此，它將不會(huì)在此討論。在下面,LBS將作為一種標(biāo)準(zhǔn)化的農(nóng)業(yè)BUS系統(tǒng)被使用。
2.數(shù)據(jù)的容量、準(zhǔn)確性、頻率和范圍是由數(shù)據(jù)的目的決定的。
3.滿足這些要求的硬件和軟件不應(yīng)被規(guī)范,應(yīng)該取決于生產(chǎn)廠家。
3.2關(guān)于位置數(shù)據(jù)測(cè)量和計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)的影響
各種測(cè)量系統(tǒng)和PNS中用于決定位置數(shù)據(jù)的方法不再標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)?；谛l(wèi)星,機(jī)器視覺(jué)、慣性導(dǎo)航、地磁或這些情況的組合可能被應(yīng)用。作為一種結(jié)果,生產(chǎn)企業(yè)可以決定如何產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)，只要他滿足了規(guī)定的要求和準(zhǔn)確性。
3.3 PNS在農(nóng)業(yè)BUS系統(tǒng)中的整合
在LBS中整合定位和導(dǎo)航服務(wù)存在一些好處，因?yàn)樵S多特性已經(jīng)被定義。LBS已經(jīng)包括在PNS的選項(xiàng)作為試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。它允許實(shí)現(xiàn)服務(wù)作為一個(gè)獨(dú)立的物理單位或者為另外一個(gè)物理單位的邏輯單位。BUS接口和BUS協(xié)議的物理性能(DIN 9684, part 2)已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)定義。為L(zhǎng)BS中服務(wù)的集成，系統(tǒng)的功能的定義是果斷的(DIN 9684，part3)。他們?cè)贚BS中定義節(jié)點(diǎn)的性能。第三部分也給了LBS服務(wù)一般的定義。
一項(xiàng)LBS服務(wù)形成與LBS參與者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。LBS參與者使用服務(wù)時(shí)不會(huì)被其它使用者影響，一個(gè)LBS參與者也不能影響其他參與者對(duì)服務(wù)的使用。所有進(jìn)一步PNS的定義還不規(guī)范。
3.4 PNS操作的一般模式
PNS設(shè)計(jì)應(yīng)用以下的基本假設(shè)：
1.每一個(gè)ECU的只知道它自己的參數(shù)，包括參考點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)位置、車輛類型或軸距的坐標(biāo)和數(shù)量。
2.只有ECU根據(jù)工作條件可以定義必要的時(shí)間間隔,準(zhǔn)確度和位置數(shù)據(jù)的分辨。
3.每一個(gè)ECU的可以選擇不同的任意時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)。
4.參數(shù)和計(jì)算和提供的位置數(shù)據(jù)的方法將會(huì)在田野機(jī)械開(kāi)始運(yùn)作過(guò)程之前被定義。
5.PNS提供了一些程序?yàn)閷?shí)施標(biāo)準(zhǔn)和車輛類型計(jì)算位置數(shù)據(jù)。
6.位置數(shù)據(jù)自動(dòng)（周期性）地或根據(jù)需求被提供。
為了滿足這些要求,服務(wù)窗口提供適當(dāng)?shù)墓ぞ?，同時(shí) ECUs 決定如何使用及使用哪個(gè)工具。這意味這它們定義一個(gè)或者多個(gè)任務(wù)。這樣一項(xiàng)任務(wù)基本上代表了一個(gè)命令表，包括激活具體工具使用的命令。這些任務(wù)被送到PNS，隨后PNS執(zhí)行這些任務(wù)。一個(gè)ECU的不同的任務(wù)相互獨(dú)立的被執(zhí)行。
圖3闡明了PNS與一個(gè)ECU之間的數(shù)據(jù)傳遞。同時(shí)，也顯示了PNS的主要部分。PNS的這些工具包括位置測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，以及一系列處理這些數(shù)據(jù)的程序方法。程序如下：
1. 計(jì)算位置數(shù)據(jù)(位置程序)；
2. 計(jì)算位置數(shù)據(jù)值的平均值,最大值、最小值和積分的方法(算術(shù)程序)；
3. 輸入和輸出數(shù)據(jù)(傳輸程序)；
4. 傳遞數(shù)據(jù)到ECU（傳遞程序）；
5. 控制數(shù)據(jù)處理（數(shù)據(jù)控制程序）；
為了這些方法的執(zhí)行，ECU必須定義相應(yīng)的參數(shù)。它同時(shí)也定義位置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)對(duì)象。
PNS的主要工具是一項(xiàng)執(zhí)行ECU定義的任務(wù)的程序系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，程序系統(tǒng)解釋任務(wù)指令，調(diào)動(dòng)相應(yīng)的方法，計(jì)算要求的位置以及把數(shù)據(jù)送到ECU（電子控制單元）。
為了一項(xiàng)任務(wù)的定義，ECU生成一個(gè)任務(wù)庫(kù)。一個(gè)務(wù)庫(kù)主要是一系列調(diào)動(dòng)PNS的程序法或者調(diào)動(dòng)內(nèi)嵌的任務(wù)庫(kù)的指令。各種參數(shù)被定義并且放置在參數(shù)庫(kù)里。為了存儲(chǔ)被計(jì)算的位置數(shù)據(jù)，ECU必需定義數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)必需在激發(fā)相應(yīng)任務(wù)程序之前通過(guò)BUS從ECU傳送到達(dá)PNS。
3.5 PNS預(yù)定義的程序
PNS預(yù)定義的程序是一些處理位置數(shù)據(jù)或者控制數(shù)據(jù)處理的程序。不同的程序執(zhí)行不同的功能。不同的程序被一些獨(dú)特的標(biāo)識(shí)符區(qū)別。這些程序被稱為“內(nèi)部任務(wù)”（任務(wù)庫(kù)）。他將會(huì)成為標(biāo)準(zhǔn)的一部分用來(lái)定義標(biāo)識(shí)符，功能規(guī)格和調(diào)用程序規(guī)格。
3.5.1 位置程序
位置程序（計(jì)算位置數(shù)據(jù)的程序）是計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。這些方法計(jì)算從最初的位置(輸入位置數(shù)據(jù)、資料的參考點(diǎn)的數(shù)據(jù)或以前計(jì)算的數(shù)據(jù)）到一種新的點(diǎn)的位置(輸出的位置數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的目標(biāo)點(diǎn)或作為中間結(jié)果)。位置程序能夠滿足不同結(jié)構(gòu)位置的計(jì)算（考慮一、二或三維模型，嚴(yán)格耦合點(diǎn)，幾個(gè)基本類型車輛的不嚴(yán)格耦合點(diǎn)，工具和車輛-工具的結(jié)合）。這些程序從有關(guān)ECU執(zhí)行定義的參數(shù)庫(kù)得到他們的實(shí)際參數(shù)(目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo),車輛的長(zhǎng)度、寬度、高度、類型或軸距)這是確定的有關(guān)實(shí)施ECU的。
圖4顯示了使用一個(gè)位置程序的一段任務(wù)庫(kù)。PNS的程序系統(tǒng)執(zhí)行這個(gè)程序庫(kù)。在任務(wù)庫(kù)的某一點(diǎn)上，它發(fā)現(xiàn)調(diào)用位置程序的指令。這個(gè)調(diào)用指令包括特定程序的標(biāo)識(shí)符和有關(guān)參數(shù)庫(kù)的引用。這時(shí)，程序系統(tǒng)擁有由以上的操作產(chǎn)生的實(shí)際位置數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在它使用這些實(shí)際數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù),和引用參數(shù)庫(kù)用于位置程序。然后，它執(zhí)行特定的程序。該程序使用指定的參數(shù)計(jì)算輸出的位置數(shù)據(jù)。然后，它返回到程序系統(tǒng)。位置程序的輸出數(shù)據(jù)成為新的實(shí)際位置數(shù)據(jù)。程序系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行下面的指令。
3.5.2 算術(shù)程序
算術(shù)方法被用來(lái)計(jì)算位置數(shù)據(jù)的平均值,最大值、最小值或者積分值。一個(gè)算術(shù)程序從程序系統(tǒng)的實(shí)際位置數(shù)據(jù)或從特定數(shù)據(jù)庫(kù)得到位置輸入數(shù)據(jù)。它使用在調(diào)用指令里決定的參數(shù)庫(kù)中的參數(shù)計(jì)算輸出位置數(shù)據(jù)。然后，計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)被定義的數(shù)據(jù)庫(kù)里。
圖5展示了一個(gè)算術(shù)程序使用的例子。在任務(wù)庫(kù)的某一點(diǎn)上，它發(fā)現(xiàn)調(diào)用算術(shù)程序的指令。這個(gè)調(diào)用包括具體程序的標(biāo)識(shí)符,一個(gè)有關(guān)參數(shù)庫(kù)的引用,一個(gè)目的數(shù)據(jù)庫(kù)的引用和源數(shù)據(jù)庫(kù)選擇性的引用。這個(gè)程序系統(tǒng)采用實(shí)際數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)用于程序計(jì)算。根據(jù)調(diào)用規(guī)格,算術(shù)程序從程序系統(tǒng)(沒(méi)有定義的數(shù)據(jù)庫(kù)參考)或一種數(shù)據(jù)資源(數(shù)據(jù)資源I)得到輸入數(shù)據(jù)。它計(jì)算被要求的值并把計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)里（數(shù)據(jù)庫(kù)II）。計(jì)算參數(shù)是從定義的參數(shù)庫(kù)中得到的。程序發(fā)揮到程序系統(tǒng)并繼續(xù)執(zhí)行。實(shí)際的位置數(shù)據(jù)沒(méi)有被改變。
3.5.3 傳輸程序
PNS定義了三種類型的傳輸程序。輸入程序是用來(lái)裝載作為實(shí)際位置數(shù)據(jù)的確定的數(shù)據(jù)庫(kù)位置數(shù)據(jù)到PNS的程序系統(tǒng)。輸出程序存儲(chǔ)實(shí)際位置數(shù)據(jù)到一個(gè)在調(diào)用指令里預(yù)先定義了的數(shù)據(jù)庫(kù)。輸入/輸出程序被用來(lái)從一個(gè)源數(shù)據(jù)庫(kù)到目的數(shù)據(jù)庫(kù)之間傳輸數(shù)據(jù)。
圖6顯示了一個(gè)使用輸入和輸出程序的例子。輸入程序的調(diào)用指令包括具體程序的標(biāo)識(shí)符和源數(shù)據(jù)庫(kù)的引用。在執(zhí)行輸入程序之前，程序系統(tǒng)為程序提供源數(shù)據(jù)庫(kù)的引用。然后，程序執(zhí)行和得到位置數(shù)據(jù)，并將它作為實(shí)際位置數(shù)據(jù)返回給程序系統(tǒng)。以前的實(shí)際位置數(shù)據(jù)被損壞。系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行。對(duì)于輸出程序的使用，實(shí)際位置數(shù)據(jù)與目的位置數(shù)據(jù)庫(kù)提供參考。輸出程序?qū)?shí)際數(shù)據(jù)放到目的數(shù)據(jù)庫(kù)并返回到程序系統(tǒng)。實(shí)際位置數(shù)據(jù)仍然有效。
3.5.4 傳遞程序
傳遞程序發(fā)送具體的位置數(shù)據(jù)到ECU。源數(shù)據(jù)在調(diào)用指令(或一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或程序系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù))里被定義。當(dāng)執(zhí)行一個(gè)傳遞程序時(shí)，它得到具體的位置數(shù)據(jù)并傳送到ECU。
3.5.5 數(shù)據(jù)控制程序
數(shù)據(jù)控制程序控制一個(gè)任務(wù)庫(kù)的執(zhí)行。程序流程是控制時(shí)間或距離。PNS的程序系統(tǒng)調(diào)查任務(wù)庫(kù)。假如確定的時(shí)間間隔已過(guò)期或已超出距離限制，程序?qū)?zhí)行下列指令。否則，程序系統(tǒng)跳到數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)尾。