CN104865874B - 基于北斗导航的智能化农机系统的管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的基于北斗导航的智能化农机管理系统，包括北斗定位通信终端、高性能控制器和行车记录及显示终端，以及智能数据服务中心；特征在于：北斗定位通信终端通过北斗信号定位模块实现农业机械的定位，通过视频监控模块获取农业机械工作现场的画面。本发明的管理方法包括：a).获取农机位置；b).获取图像信息；c).获取农机运行参数；d).运行状态显示；e).数据的远端传输；f).机械故障判断；g).农机密度判断；h).用户信息查询。本发明的智能化农机管理系统及方法，通过对农业机械位置、编号信息的分析，可给出相应农田区域内农机的数量、位置和密度信息，为农业机械户主出车给出合理指导，使农业机械达到优化利用。

Description

基于北斗导航的智能化农机系统的管理方法

技术领域

本发明涉及一种基于北斗导航的智能化农机管理系统及方法，更具体的说，尤其涉及一种可实时采集农机的位置信息、运行状态和工作画面的基于北斗导航的智能化农机管理系统及方法。

背景技术

2010年，我国农机工业生产总值首次突破3000亿元，超越欧盟和美国，成为名副其实的全球第一农机制造大国。到2015年，我省规模以上农机企业实现销售收入2000亿元，年均增长15％；出口交货值达到200亿元，占销售收入的10％；实现利润120亿元，年均增长18%。联合收割机产量达到10万、大中型拖拉机15万台、小型拖拉机100万台，配套农机具与拖拉机的配套比达到1:3。

农机更新换代步伐加快，对关键零部件产业的发展提出了更高要求。新技术、新产品的开发和产业化所需的技术、资金门槛越来越高，投资风险增大。农业结构战略性调整，引发了农业机械技术由产中向产前和产后延伸，农业机械产品的信息化和智能化是关键，而农业机械的位置信息成为农业机械信息化和智能化的基础。卫星导航技术的发展为农业机械位置信息的获取和交换提供了一种可行的解决途径，通过卫星导航技术，能实时的获取农机机械工况，为自动驾驶，故障预警及诊断提供技术支撑。促进可持续发展和环境保护的节约型农业机械需求进一步扩大，数字农业和精准农业技术研究的快速发展。

如果能对农业机械进行智能控制，变粗放型施工为精细化施工；能预警故障，变被动维修为主动维护，将会提高故障诊断及维护的快速性和准确性，延长设备健康使用寿命。如果能通过将多种农业机械设备与物联网连接起来，进行设备的智能化识别、定位、监控和管理与信息的交互，并通过海量信息的价值挖掘，将会实现对农业机械设备的高效、节能、安全、环保的一体化“管、控、营”模式。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可实时采集农机的位置信息、运行状态和工作画面的基于北斗导航的智能化农机管理系统及方法。

本发明的基于北斗导航的智能化农机管理系统，包括安装于农业机械上的北斗定位通信终端、高性能控制器和行车记录及显示终端，以及进行数据存储和分析的智能数据服务中心；其特别之处在于：所述北斗定位通信终端由微控制器、北斗信号定位模块、GPRS通信模块、视频监控模块和CAN通信模块组成，北斗定位通信终端通过北斗信号定位模块接收北斗卫星的信号并实现农业机械的定位，通过视频监控模块获取农业机械工作现场的画面，通过GPRS通信模块将获取的数据上传至智能数据服务中心；

高性能控制器与北斗定位通信终端和行车记录及显示终端均通信连接，高性能控制器由于采集农业机械的运行参数并对其运行状态进行控制；所述行车记录及显示终端由处理器、液晶显示屏和存储模块组成，处理器具有信息采集、数据处理和控制输出的作用，通过液晶显示屏显示农业机械的运行信息。

本发明的基于北斗导航的智能化农机管理系统，所述高性能控制器的控制和检测信号包括、泵送控制和检测、转速控制和检测、支腿控制和检测、减振控制和检测、排量控制和检测、臂架控制和检测、节能控制和检测以及防倾控制和检测。

本发明的基于北斗导航的智能化农机管理系统，包括无线信号塔、便携式差分基站和固定式差分基站，所述北斗定位通信终端通过无线信号塔将采集的农业机械的位置、运行状态和工作画面信息远传至智能数据服务中心；便携式差分基站应用于山区农田、地块分散的场合，根据实际需求进行移动式布设，以确保北斗定位通信终端的准确定位；固定式差分基站设置于地面开阔、土地集中的平原地区，根据实际需求进行固定式布设。

本发明的基于北斗导航的智能化农机管理系统的管理方法，其特别之处在于，通过以下步骤来实现：a).获取农机位置，农业机械上的北斗定位通信终端通过GPRS通信模块接收北斗卫星的信号，计算出农业机械的地理位置信息；b).获取图像信息，北斗定位通信终端通过视频监控模块获取农业机械的现场作业图像，为农业机械的作业状态提供依据；c).获取农机运行参数，高性能控制器获取包括速度、转向角度、作业泵压力信号在内的农业机械的运行参数信号；d).运行状态显示，高性能控制器将采集的农业机械的运行参数信号发送至行车记录及显示终端，并通过液晶显示屏将农业机械的运行参数显示出来，以供驾驶员观察；e).数据的远端传输，高性能控制器首先将农业机械的运行参数传输至北斗定位通信终端，北斗定位通信终端将农业机械的编号、位置信息、工作画面、运行参数通过GPRS通信模块上传至智能数据服务中心中，以便进行存储、记录和分析；f).机械故障判断，智能数据服务中心对上传的运行参数信号进行识别和运算，判断当前的农业机械是否存在机械故障，如果存在，则发出包含故障种类的报警信息至北斗定位通信终端，并通过行车记录及显示终端显示报警信号，在驾驶员超时不关闭农业机械时，则远端关闭农业机械的运行，并派遣相应人员现场维修机械故障；g).农机密度判断，智能数据服务中心根据上传农业机械的位置信息和其编号，计算出相应区域内的农业机械的数量，得出该区域内农业机械的密度；h).用户信息查询，农业机械的驾驶人员通过网络获取智能数据服务中心的数据，获取某些区域内农业机械的位置和密度，以选取农业机械密度较低的区域进行作业，达到合理分配农业机械的目的。

本发明的有益效果是：本发明的基于北斗导航的智能化农机管理系统及方法，通过北斗定位通信终端不仅可获取北斗卫星信号，来实现农业机械的定位，而且还可采集农业机械的现场作业画面，并通过GPRS通信模块将信息进行远距离传输；通过高性能控制器可采集农业机械的运行参数，并可控制农业机械的运行；通过行车记录及显示终端可显示农业机械的运行参数，以供驾驶员参考。

本发明的智能化农机管理系统及方法，通过对农业机械的位置信息、工作画面、运行参数的采集和上传，智能数据服务中心可实现对农业机械的地理位置、运行状态进行实时监控和分析，当农机出现故障时，不仅可发出报警信息，而且还可给出故障种类，以实现对农机的快速维修；而且，通过对农业机械位置、编号信息的分析，可给出相应农田区域内农机的数量、位置和密度信息，为农业机械户主出车给出合理指导，使农业机械达到优化利用。

附图说明

图1为本发明的基于北斗导航的智能化农机管理系统的原理图；

图2为本发明的基于北斗导航的智能化农机管理系统的原理图。

图中：1北斗定位通信终端，2高性能控制器，3行车记录及显示终端，4北斗卫星，5智能数据服务中心，6北斗信号定位模块，7模拟、开关信号模块，8 GPRS通信模块，9 CAN通信模块，10视频监控模块，11液晶显示屏，12处理器，13固态存储器，14内存，15数据存储器，16农业机械，17无线信号塔，18便携式差分基站，19固定式差分基站。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，均给出了本发明的基于北斗导航的智能化农机管理系统的原理图，其包括北斗定位通信终端1、高性能控制器2、行车记录及显示终端3、智能数据服务中心5、无线信号塔17、便携式差分基站18以及固定式差分基站19；所示的北斗定位通信终端1、高性能控制器2和行车记录及显示终端3均设置于农业机械上。北斗定位通信终端1实现农业机械16的定位、工作现场的图像采集以及数据的转发；高性能控制器2实现对农业机械16运行参数的检测和控制，行车记录及显示终端3用于显示农业机械16的运行状态参数，以便驾驶员获取相关信息。

所示的北斗定位通信终端1由微控制器以及与其相连接的北斗信号定位模块6、GPRS通信模块8、CAN通信模块9、视频监控模块10以及模拟、开关信号模块7，微控制器实现信号采集、数据运算和控制输出的作用。北斗信号定位模块6用于接收北斗卫星4发送的信号，以确定出农业机械16的位置信息；北斗定位通信终端1通过视频监控模块10拍摄农业机械16现场的工作画面，通过GPRS通信模块8可将采集的位置信息、现场画面上传至智能数据服务中心5，在智能数据服务中心5中对数据进行分析和处理。

同时，北斗定位通信终端集无线电接收技术、智能控制技术、智能检测技术于一体，为适应各类农业机械工作的复杂恶劣环境，北斗定位通信终端1的设计应充分考虑了防水、防盐雾、防腐蚀、对抗强振动、强阳光、强电磁干扰、潮湿、多粉尘等恶劣条件的影响。北斗定位通信终端1采集各类农业机械的北斗导航定位信息、运行状态、视频图像等数据，并将这些数据打包后通过无线通信系统或者北斗导航系统发送到智能数据服务中心5。智能数据服务中心5将接收到的数据存入数据库，一方面供用户查询，另一方面供故障诊断系统访问，另外，智能数据服务中心5也可以通过无线网络对各类农业机械发送相关的控制命令，实现远程控制。

所示的行车记录及显示终端3由液晶显示屏11、处理器12和存储模块组成，存储模块分为固态存储器13、内存14和数据存储器15；处理器12具有采集、运算和处理作用，液晶显示屏11对农业机械16的运行状态数据进行显示，以供驾驶人员进行观察。所示的高性能控制器2用于采集农业机械16的运行参数，高性能控制器2的控制和检测信号包括、泵送控制和检测、转速控制和检测、支腿控制和检测、减振控制和检测、排量控制和检测、臂架控制和检测、节能控制和检测以及防倾控制和检测。

行车记录及显示终端3的显示可利用层叠玻璃、高可靠性背光源等，解决农业机械用仪表显示器防水、强阳光可视、宽工作温度范围等关键问题，研制高性能、高可靠行车记录及显示终端。行车记录及显示终端3设计由外壳结构、液晶模块、背光模块、电气模块和防水模块等部分组成；且各模块具有相对独立功能，接口简单，可组合、可测试，各模块之间接口标准、连接简化。农高性能控制器2除了具备传统农业机械控制器的控制功能，还具有较强的数据处理与输出功能，可对设备的状态进行评估。

本发明的基于北斗导航的智能化农机管理系统的管理方法，通过以下步骤来实现：

a).获取农机位置，农业机械（16）上的北斗定位通信终端（1）通过GPRS通信模块（8）接收北斗卫星（4）的信号，计算出农业机械的地理位置信息；

b).获取图像信息，北斗定位通信终端（1）通过视频监控模块（10）获取农业机械（16）的现场作业图像，为农业机械的作业状态提供依据；

c).获取农机运行参数，高性能控制器（2）获取包括速度、转向角度、作业泵压力信号在内的农业机械（19）的运行参数信号；

d).运行状态显示，高性能控制器（2）将采集的农业机械的运行参数信号发送至行车记录及显示终端（3），并通过液晶显示屏（11）将农业机械的运行参数显示出来，以供驾驶员观察；

e).数据的远端传输，高性能控制器（2）首先将农业机械（16）的运行参数传输至北斗定位通信终端（1），北斗定位通信终端将农业机械的编号、位置信息、工作画面、运行参数通过GPRS通信模块（8）上传至智能数据服务中心（5）中，以便进行存储、记录和分析；

f).机械故障判断，智能数据服务中心（5）对上传的运行参数信号进行识别和运算，判断当前的农业机械（16）是否存在机械故障，如果存在，则发出包含故障种类的报警信息至北斗定位通信终端，并通过行车记录及显示终端显示报警信号，在驾驶员超时不关闭农业机械时，则远端关闭农业机械（16）的运行，并派遣相应人员现场维修机械故障；

g).农机密度判断，智能数据服务中心根据上传农业机械的位置信息和其编号，计算出相应区域内的农业机械（16）的数量，得出该区域内农业机械的密度；

h).用户信息查询，农业机械（16）的驾驶人员通过网络获取智能数据服务中心（5）的数据，获取某些区域内农业机械的位置和密度，以选取农业机械密度较低的区域进行作业，达到合理分配农业机械的目的。

Claims (1)

1.一种基于北斗导航的智能化农机管理系统的管理方法，智能化农机管理系统包括安装于农业机械（16）上的北斗定位通信终端（1）、高性能控制器（2）和行车记录及显示终端（3），以及进行数据存储和分析的智能数据服务中心（5）；所述北斗定位通信终端由微控制器、北斗信号定位模块（6）、GPRS通信模块（8）、视频监控模块（10）和CAN通信模块（9）组成，北斗定位通信终端通过北斗信号定位模块接收北斗卫星（4）的信号并实现农业机械的定位，通过视频监控模块获取农业机械工作现场的画面，通过GPRS通信模块将获取的数据上传至智能数据服务中心（5）；

高性能控制器（2）与北斗定位通信终端（1）和行车记录及显示终端（3）均通信连接，高性能控制器用于采集农业机械的运行参数并对其运行状态进行控制；所述行车记录及显示终端由处理器（12）、液晶显示屏（11）和存储模块组成，处理器具有信息采集、数据处理和控制输出的作用，通过液晶显示屏显示农业机械的运行信息；

所述高性能控制器（2）的控制和检测信号包括泵送控制和检测、转速控制和检测、支腿控制和检测、减振控制和检测、排量控制和检测、臂架控制和检测、节能控制和检测以及防倾控制和检测；

包括无线信号塔（17）、便携式差分基站（18）和固定式差分基站（19），所述北斗定位通信终端（1）通过无线信号塔将采集的农业机械（16）的位置、运行状态和工作画面信息远传至智能数据服务中心（5）；便携式差分基站应用于山区农田、地块分散的场合，根据实际需求进行移动式布设，以确保北斗定位通信终端的准确定位；固定式差分基站设置于地面开阔、土地集中的平原地区，根据实际需求进行固定式布设；

其特征在于，智能化农机管理系统的管理方法通过以下步骤来实现：

a).获取农机位置，农业机械（16）上的北斗定位通信终端（1）通过GPRS通信模块（8）接收北斗卫星（4）的信号，计算出农业机械的地理位置信息；

b).获取图像信息，北斗定位通信终端（1）通过视频监控模块（10）获取农业机械（16）的现场作业图像，为农业机械的作业状态提供依据；

c).获取农机运行参数，高性能控制器（2）获取包括速度、转向角度、作业泵压力信号在内的农业机械（19）的运行参数信号；

d).运行状态显示，高性能控制器（2）将采集的农业机械的运行参数信号发送至行车记录及显示终端（3），并通过液晶显示屏（11）将农业机械的运行参数显示出来，以供驾驶员观察；

e).数据的远端传输，高性能控制器（2）首先将农业机械（16）的运行参数传输至北斗定位通信终端（1），北斗定位通信终端将农业机械的编号、位置信息、工作画面、运行参数通过GPRS通信模块（8）上传至智能数据服务中心（5）中，以便进行存储、记录和分析；

f).机械故障判断，智能数据服务中心（5）对上传的运行参数信号进行识别和运算，判断当前的农业机械（16）是否存在机械故障，如果存在，则发出包含故障种类的报警信息至北斗定位通信终端，并通过行车记录及显示终端显示报警信号，在驾驶员超时不关闭农业机械时，则远端关闭农业机械（16）的运行，并派遣相应人员现场维修机械故障；

g).农机密度判断，智能数据服务中心根据上传农业机械的位置信息和其编号，计算出相应区域内的农业机械（16）的数量，得出该区域内农业机械的密度；

h).用户信息查询，农业机械（16）的驾驶人员通过网络获取智能数据服务中心（5）的数据，获取某些区域内农业机械的位置和密度，以选取农业机械密度较低的区域进行作业，达到合理分配农业机械的目的。