Способ и система для определения механического состояния сельскохозяйственных угодий

1. Способ определения механического состояния сельскохозяйственных угодий, отличающийся тем, что включает этапы:
a) получение с применением измерительного средства (1), размещенного в почвообрабатывающем элементе (2) сельскохозяйственной машины (40), измеренных величин вибрационного сигнала, при этом упомянутый вибрационный сигнал вырабатывается в результате контакта почвообрабатывающего элемента с сельскохозяйственным угодьем во время обработки почвы;
b) отправка средством связи (30) измеренных величин, полученных из вибрационного сигнала, сгруппированных в пакеты данных, в процессорный модуль;
c) превращение процессорным модулем измеренных величин вибрационного сигнала, сгруппированного в пакеты данных, в частотный сигнал;
d) получение сигнала спектральной плотности мощности (PSD), исходя из частотного сигнала;
e) сравнение первого энергетического профиля, который соответствует амплитудным измеренным величинам спектральной плотности мощности PSD-сигнала в определенной полосе частот, с множеством энергетических профилей базы данных, при этом множество энергетических профилей базы данных соотнесено с разными механическими состояниями земельного участка, определенными в зависимости от предшествующих измеренных величин с применением пенетрометра; и
f) определение механического состояния сельскохозяйственного угодья в результате сравнения первого энергетического профиля с множеством энергетических профилей, которые сохраняются в базе данных.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что механические состояния, присвоенные каждому энергетическому профилю в базе данных в зависимости от предшествующих измеренных величин с применением пенетрометра, включают степень твердости и степень пластичности на основе предшествующего измерения с применением пенетрометра.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, который включает этапы:
- отправка измеренных величин измерительного средства в основной узел (31) связи, размещенный в сельскохозяйственной машине;
- отправка информации на основе измеренных величин из основного узла в центральный сервер (35); и
- сохранение на центральном сервере информации на основе измеренных величин, отправленных основным узлом каждой сельскохозяйственной машины.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, который включает определение, с применением процессорного модуля, состояния почвообрабатывающего элемента согласно изменению, выявленному в частоте вращения почвообрабатывающего элемента, при этом состояние почвообрабатывающего элемента выбирают из состояния блокирования почвообрабатывающего элемента или состояния с определенной степенью износа.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, который включает модифицирование, с применением исполнительного механизма, системы для управления физическими параметрами почвообрабатывающего элемента в зависимости от определенного механического состояния сельскохозяйственного угодья, при этом физический параметр выбирают из следующих: рабочая глубина, угол атаки почвообрабатывающего элемента, расстояние между почвообрабатывающими элементами, давление почвообрабатывающего элемента и скорость вращения почвообрабатывающего элемента.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, который включает этап частотного фильтрования, на котором устраняется одна или несколько повторяющихся частот частотного сигнала, что соответствует вибрациям, свойственным работе почвообрабатывающего элемента.
7. Система для определения механического состояния сельскохозяйственного угодья, отличающаяся тем, что включает в себя:
- сельскохозяйственную машину (40) с по меньшей мере одним почвообрабатывающим элементом (2);
- измерительное средство (1), включающее в себя по меньшей мере один акселерометр и гироскоп, расположенный в по меньшей мере одном почвообрабатывающем элементе, выполненное так, чтобы обеспечить измерение вибрационного сигнала, который образуется в результате контакта почвообрабатывающего элемента с сельскохозяйственным угодьем во время этапа обработки почвы;
- основной узел (31) связи, размещенный в сельскохозяйственной машине, выполненный так, чтобы обеспечить прием измеренных величин из измерительного средства; и
- удаленный центральный сервер (35), выполненный так, чтобы обеспечить получение информации, основанной на измеренных величинах, которая отправляется из основного узла каждой сельскохозяйственной машины, и сохранение ее в базе данных, которая сохраняет множество энергетических профилей; и
- процессорный модуль, связанный с измерительным средством через основной узел, выполненный так, чтобы обеспечить группирование в пакеты данных измеренных величин, полученных из вибрационного сигнала; превращение измеренных величин вибрационного сигнала, сгруппированного в пакеты данных, в частотный сигнал; получение спектральной плотности мощности PSD, исходя из частотного сигнала; сравнения первого энергетического профиля, который соответствует амплитудному измерению спектральной плотности мощности PSD-сигнала в определенной полосе частот, с множеством энергетических профилей из базы данных, при этом множество энергетических профилей из базы данных соотнесено с разными механическими состояниями земельного участка, определенными в зависимости от предшествующих измеренных величин с применением пенетрометра; и определения механического состояния сельскохозяйственных угодий в результате сравнения первого энергетического профиля с множеством энергетических профилей, которые сохраняются в базе данных.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что средство связи включает в себя по меньшей мере один промежуточный узел (32), расположенный между измерительным средством и основным узлом (31), выполненный так, чтобы обеспечить прием измеренных величин измерительного средства и пересылку этих измеренных величин в основной узел, действуя как мост.
9. Система по любому из пп. 7, 8, которая включает в себя модуль (30) беспроводной связи, связанный с измерительным средством, размещенным в каждом почвообрабатывающем элементе, выполненный так, чтобы обеспечить отправку измеренных величин измерительных средств в следующий узел, при этом следующий узел выполнен так, чтобы обеспечить прием и передачу беспроводной связью.
10. Система по п. 7, отличающаяся тем, что процессорный модуль включает в себя основной процессор, размещенный в основном узле.
11. Система по п. 8, отличающаяся тем, что процессорный модуль включает в себя по меньшей мере один локальный процессор, размещенный в промежуточном узле.
12. Система по любому из пп. 7-10, отличающаяся тем, что процессорный модуль включает в себя систему управления с по меньшей мере одним приводом, связанным с почвообрабатывающим элементом, выполненную так, чтобы обеспечить изменения физических параметров почвообрабатывающего элемента.
13. Система по любому из пп. 7-12, отличающаяся тем, что основной узел является виртуальным узлом, реализованным в портативном электронном устройстве, которое выбрано из мобильного телефона и электронного планшета.
14. Система по любому из пп. 7-13, отличающаяся тем, что дополнительно содержит модуль геолокации (63), выполненный так, чтобы обеспечить определение местонахождения, где была получена каждая из измеренных величин, полученных из вибрационного сигнала.
15. Система по любому из пп. 7-14, отличающаяся тем, что сельскохозяйственная машина включает в себя трактор и по меньшей мере одно из сельскохозяйственных орудий, таких как культиватор, сеялка, плуг или любое другое сельскохозяйственное орудие, предназначенное для обработки сельскохозяйственной почвы; и при этом почвообрабатывающие элементы сельскохозяйственной машины выбраны из таких как диски, рычаги, лемехи, бороны, муфты, наконечники, отвалы или любой другой элемент, выполненный так, чтобы обеспечить восприятие вибраций во время обработки почвы сельскохозяйственной машиной.