传统微型旋耕机耕作过程依赖于农机操作手主观化、经验化的操作,耕作效果的好坏取决于农机操作手自身水平的高低。同时传统微型旋耕机耕作过程通常无法实现最佳的耕作效果,其根本的原因在于农机操作手无法详细、准确的获取微型旋耕机耕作过程中耕作要素的动态变化,无法对耕作效果进行准确的判断,面对不同的耕作环境无法及时、有效的给出正确的耕作策略。随着新一代信息技术与农业生产领域的深度融合与创新发展,农业生产技术水平突飞猛进,以智慧农业为发展趋势的农业数字革命已经展开。数字孪生作为一种充分利用模型、数据、智能并集成多学科的技术,可以在实体对象全生命周期过程中,发挥连接物理世界和信息世界的桥梁与纽带作用,全面系统的统一物理世界与信息世界的“连接-感知-决策-控制”过程,提供更加实时、高效、智能的服务。为此,本文从数字孪生理论与相关技术出发,结合微型旋耕机的耕作特点,成功实现了基于数字孪生的微型旋耕机耕作过程监控系统的构建。本文的主要工作如下:（1）对数字孪生的定义、内涵、现有的模型架构进行研究分析。对微型旋耕机的耕作效果进行了详细分析,并对微型旋耕机耕作过程的主要任务即土壤切削运动进行了分析,进而得出了影响耕作效果的相关因素。综合数字孪生五维模型与微型旋耕机耕作效果,提出了基于数字孪生的微型旋耕机耕作过程监控系统架构,分析了该系统的主要功能,并对实现该系统的关键技术进行了研究。（2）围绕数字孪生微型旋耕机耕作过程监控系统的虚实结合功能,实现了物理世界与虚拟世界的通信。首先针对不同类型的影响因素进行详细分析,分别采用了不同类型的传感器进行数据采集,并详细阐述了数据采集过程。然后通过分析现有信息通信方法,提出了利用Zig Bee构建无线传感器网络实现对传感器数据汇聚与传输的方法,并借助智能网关实现了无线传感器局域网与互联网间的通信。（3）研究了微型旋耕机耕作效果预测方法,提出了运用多元二次回归分析法构建微型旋耕机耕作效果决策模型的方法。为实现耕作效果决策模型的构建,搭建了微型旋耕机耕作试验台,以土壤质量含水量、土壤坚实度、前进速度、旋耕刀转速、耕深与旋耕刀回转半径为影响因素,切削扭矩、碎土率与土壤支持力三个耕作效果为指标,构建了切削扭矩、碎土率与土壤支持力的多元二次回归模型。随后构建出决策模型并进行了实验验证。实验结果表明:在满足耕作效率的情况下,模型对切削扭矩的平均相对误差为2.87%;对土壤支持力的平均相对误差为7.84%;对碎土率的平均相对误差为1.52%。该结果说明微型旋耕机耕作效果决策模型具有一定准确性和可行性。（4）设计了数字孪生微型旋耕机耕作过程可视化系统以实现实际耕作与虚拟耕作的交互融合。分析了该系统应具备的相关功能,并以C/S架构设计了可视化系统的架构,并阐述了系统的通信流程。随后借助Unity3D平台搭建了虚拟耕作场景并详细描述了搭建过程。最后借助Unity3D平台在虚拟耕作场景的基础上集成了相应的UI组件,利用UI组件实现了从耕作效果、状态监控、状态预警三个功能模块全面、系统的对微型旋耕机耕作过程进行监控。