CN104914763A - 农机深松作业远程监管系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种农机深松作业远程监管系统，以解决如何实现对深松作业面积和深松作业质量进行有效监管的问题。该系统包括主控制器及与所述主控制器分别连接的导航装置、距离测量装置和远程传输装置。本发明利用导航装置获取深松作业的位置信息，采用距离测量装置获取该距离测量装置与作业地面之间的距离，主控制器利用位置信息计算出深松作业量，根据距离测量装置与作业地面之间的距离计算出作业深度值，然后利用远程传输装置将位置信息、深松作业量及作业深度值上传至服务器，利用服务器实现对深松作业质量和深松作业量的有效监管。

Description

农机深松作业远程监管系统
技术领域
本发明涉及一种农机深松作业远程监管系统。
背景技术
农机深松整地作业是通过拖拉机牵引深松机或带有深松部件的联合整地机等机具进行行间或全方位深层土壤耕作的机械化整地技术。该深松整地作业可打破犁底层、加厚松土层、改善耕层结构，从而增强土壤蓄水保墒能力和抗旱防涝能力，有效改良土壤，促进农作物增产和农民增收。
农业部《全国农机深松整地作业实施规划(2011-2015年)》要求：农机深松整地作业补贴标准应为当地农机深松整地作业价格的30％-50％，且不低于农机深松整地作业与传统耕整地作业的价格差。还应根据柴油价格变化情况，每年对补贴标准进行动态调整。农机深松整地作业要求作业深度不小于25厘米。2014年我国东北、华北、黄淮海等省区(市)已投入大马力拖拉机、深松机18.8万台(套)，全国年累计完成农机深松整地作业面积1.17亿亩。深松作业补贴采用的是“先作业后补助、先公示后兑现”的原则，由各地方农机管理机构组织人员，对农机深松作业面积和作业深度进行抽检。由于深松作业面积大，采用抽检的方式来确认深松作业面积和作业深度是否达标存在以下缺点：
(1)监管部门无法确定上报的深松作业面积的准确性，从而导致骗补情况的出现；
(2)深松作业结束后，由于抽检时间间隔较长，无法检查深松作业的作业深度是否达标；
(3)无法确认拖拉机是否悬挂非深松作业机具进行作业，骗取深松作业补贴。
针对以上缺点，非常有必要实现对深松作业面积、深松作业质量和深松作业机具的有效监管，避免骗补现象的发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何实现对深松作业量和深松作业质量的有效监管。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种农机深松作业远程监管系统，该系统包括主控制器及与所述主控制器分别连接的导航装置、距离测量装置和远程传输装置；
所述导航装置，用于获取深松作业的位置信息，并将所述位置信息发送至主控制器；
所述距离测量装置，用于实时获取该距离测量装置与作业地面之间的距离值，并将该距离值发送至主控制器；
所述主控制器，用于根据所述位置信息计算深松作业量，并根据所述距离值计算作业深度值；
所述远程传输装置，用于将位置信息、深松作业量及作业深度值上传至服务器。
进一步地，所述距离测量装置包括：
与所述主控制器连接的单片机，用于发射脉冲、接收所述脉冲的回波信号；
与所述单片机的脉冲发射端连接的第一信号处理电路和与所述第一信号处理电路连接的超声波发射探头；
与所述单片机的回波信号接收端连接的第二信号处理电路和与所述第二信号处理电路连接的超声波接收探头；
与所述单片机连接的温度传感器，用于获取当前作业环境温度；
所述单片机根据所述脉冲和所述脉冲的回波信号之间的时间差、当前作业环境温度补偿后的声速计算监测该距离测量装置与作业地面之间的距离。
进一步地，所述系统还包括：
机具识别装置，连接至所述主控制器，用于获取机具信息；
所述主控制器将所述机具信息进行处理，并通过所述远程传输装置上传至服务器。
进一步地，所述系统还包括与主控制器连接的数据存储装置，用于当所述远程传输装置无法进行上传工作时，存储位置信息、作业深度值、深松作业量和机具信息。
进一步地，所述系统还包括与主控制器连接的显示装置，用于显示当前的作业深度值。
优选地，所述显示装置为数码管显示装置。
进一步地，所述系统还包括对农机深松作业远程监管系统进行延时启动和延时关机的电源管理装置，所述电源管理装置与主控制器连接。
进一步地，所述系统还包括与主控制器连接的报警装置。
优选地，所述导航装置采用北斗卫星导航系统。
本发明利用导航装置获取深松作业的位置信息，采用距离测量装置获取该距离测量装置与作业地面之间的距离，主控制器根据位置信息计算深松作业量，并根据距离测量装置与作业地面之间的距离计算出作业深度值，然后利用远程传输装置将位置信息、深松作业量及作业深度值上传至服务器，利用服务器实现对深松作业量和深松作业质量的有效监管。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明农机深松作业远程监管系统的一种结构框图；
图2示出了利用本发明获取作业深度值的流程框图；
图3示出了机具识别装置修改参数的流程框图；
图4示出了深松机下落至作业地面时的状态图；
图5示出了深松机提升时的状态图；
图6示出了深松机下降时的状态图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
本发明提供一种农机深松作业远程监管系统，如图1所示，该监管系统包括主控制器及与所述主控制器分别连接的导航装置、距离测量装置和远程传输装置；
所述导航装置，用于获取深松作业的位置信息，并将所述位置信息发送至主控制器；
所述距离测量装置，用于实时获取该距离测量装置与作业地面之间的距离值，并将该距离值发送至主控制器；
所述主控制器，用于根据所述位置信息计算深松作业量，并根据所述距离值计算作业深度值；
所述远程传输装置，用于将位置信息、深松作业量及作业深度值上传至服务器。
本发明利用导航装置获取深松作业的位置信息，采用距离测量装置获取该距离测量装置与作业地面之间的距离，主控制器根据位置信息计算深松作业量，并根据距离测量装置与作业地面之间的距离计算出作业深度值，然后利用远程传输装置将位置信息、深松作业量及作业深度值上传至服务器，利用服务器实现对深松作业质量和深松作业量的有效监管，即通过服务器实现对位置信息、深松作业量、深松作业质量进行有效的监管。本发明实现对位置信息、深松作业质量和深松作业量的智能化、网络化和高效化管理，降低劳动成本，实现对农机深松作业的有效监管。
如图4、5、6所示，当深松机下落到作业地面3时，测得距离测量装置2与作业地面3之间的距离4为H，设定H为初始值。当深松机提升或下降时，测得该距离测量装置与作业地面之间的距离为K。当K>H时，主控制器判定为深松机为提升状态；当K<H时，主控制器判定为深松机为下降状态，并根据农机的速度判断当前深松机是否处于工作状态。当深松机处于工作状态时，作业深度值为D＝K-H。可见，根据距离测量装置，主控制器还可以判断出深松机是否处于工作状态。在图4、5、6中的标记5表示深松铲，标记6表示陷身轮。
主控制器还可以检测距离测量装置是否处于工作状态，对距离测量装置进行故障诊断等。
所述深松作业量即深松作业面积，主控制器根据经度、纬度等位置信息及深松作业的速度、时间等得到深松作业面积，相对于人工上报的方式提高了深松作业面积的准确性，一定程度上减少了骗补的情况出现。同时，本发明实现了实时监测作业深度，相对于传统的人工抽查的方式，避免了由于间隔时间较长无法对深松作业质量进行较准确的检查的问题。作为对上述方案的一种改进，所述导航装置可采用北斗卫星导航系统。作为对上述方案的另一种改进，所述远程传输装置可采用基于通用分组无线服务的远程通信装置即GPRS数据传输系统。
进一步的，如图2所示，所述距离测量装置包括：
与所述主控制器连接的单片机，用于发射脉冲、接收所述脉冲的回波信号；
与所述单片机的脉冲发射端连接的第一信号处理电路和与所述第一信号处理电路连接的超声波发射探头；
与所述单片机的回波信号接收端连接的第二信号处理电路和与所述第二信号处理电路连接的超声波接收探头；
与所述单片机连接的温度传感器，用于获取当前作业环境温度；
所述单片机根据所述脉冲和所述脉冲的回波信号之间的时间差、根据当前作业环境温度补偿后的声速计算监测该距离测量装置与作业地面之间的距离。
一般情况下，超声波发射探头、超声波接收探头均面对当前的作业地面，即超声波发射探头发射的超声波、超声波接收探头接收的超声波与当前地面垂直。
单片机发射脉冲，脉冲经第一信号处理电路到达超声波发射探头，驱动超声波发射探头发出超声波，超声波被地面反射后，被超声波接收探头接收，超声波接收探头发出回波信号，回波信号经第二信号处理电路到达单片机。当单片机发出脉冲时，启动内部的定时器，当单片机收到回波信号时，中止定时器，通过脉冲和回波信号之间的时间差表征超声波的传输时间。
由常识可知，声速的传播是受温度影响的，本发明通过温度传感器采集当前作业环境温度，并将该当前作业环境温度传送给单片机，单片机对声速进行补偿处理，根据经过补偿后的声速和超声波的传输时间计算距离测量装置与作业地面之间的距离，这样得到的距离值才是准确的。
本发明根据实际情况选择适合的第一信号处理电路、第二信号处理电路。例如，第一信号处理电路包括调制器及与所述调制器连接的振荡器，其中调制器与单片机的脉冲发射端连接，振荡器与超声波发射探头连接。第二信号处理电路包括锁相环检测电路及与锁相环检测电路连接的信号放大电路，其中锁相环检测电路与单片机的回波信号接收端连接，信号放大电路与超声波接收探头连接。
距离测量装置可采用防水防尘的距离测量装置。如图4、5、6所示，将距离测量装置2安装于深松机的横梁1上，对距离测量装置与作业地面之间的距离实时采集，并将采集到的数据发送至主控制器上。本发明采用超声波传播这种非接触式的测量手段，相对于传统的接触式的测量手段，减少了作业环境对距离测量装置的影响，提高了耕深监测系统的稳定性，由此延长了其使用寿命。
进一步地，如图1所示，该监管系统还可以包括获取机具信息的机具识别装置，所述机具识别装置与主控制器连接，主控制器将所述机具信息通过所述远程传输装置上传至服务器。
将机具识别装置安装于深松机上，对深松机的机具星号、作业幅宽等机具信息进行自动识别，并将识别出的机具信息发送至主控制器中，主控制器再将机具信息进行处理后，通过远程传输装置上传至服务器，由此实现对机具的管理。由于本发明具有自动识别机具信息的能力，所以避免了一些农机手悬挂非深松作业机具进行作业，骗取深松作业补贴。
如图3所示，本发明支持串口和远程两种方式修改机具识别参数：
串口修改方式：通过主控制器与机具识别装置内单片机之间的串口进行通信，将机具信息经过该单片机的数据处理后写入带电可擦可编程只读存储器即EEPROM中。
远程修改方式：用户在客户端配置相应的机具识别参数，该机具识别参数经过服务器、远程传输装置传输至主控制器，主控制器对数据进行处理后，通过串口将数据传输到机具识别装置的单片机内，该单片机对数据处理后写入带电可擦可编程只读存储器即EEPROM中。
进一步地，如图1所示，该监管系统还可以包括与主控制器连接的数据存储装置，用于在无线传输装置无法进行上传工作时，存储位置信息、深松作业面积、作业深度值和/或机具信息。
监管系统在使用过程中会出现一些故障，例如远程传输装置无法对相关数据进行实时传输，或者传输信号较弱，这时就有可能造成数据的丢失。本发明采用数据存储装置对相关数据进行存储，避免了数据丢失的发生。
进一步地，如图1所示，该监管系统还可以包括与主控制器连接的显示装置，用于显示当前的作业深度值。
在实际中，显示装置可采用数码管显示装置。
显示装置实时显示当前的作业深度，农机手根据当前作业深度调整深松机的作业状态，使一块地的作业深度尽量保持一致，提高深松作业质量。
进一步地，如图1所示，该监管系统还可以包括对农机深松作业远程监管系统进行延时启动和延时关机的电源管理装置，所述电源管理装置与主控制器连接。
电源管理装置采用宽压输入、延时启动、延时关机、ACC控制启动的处理方式，避免启动或关闭机具时蓄电池电压不稳对该监管系统造成影响，也避免防止该监管系统的持续供电对蓄电池造成影响，延长蓄电池和该监管系统的使用寿命。
进一步地，如图1所示，该监管系统还可以包括与主控制器连接的报警装置。
当出现导航装置无法定位、或远程传输装置无法传输数据、或距离测量装置无法正常工作等故障时，报警装置报警。报警装置的报警方式可任意选择，例如蜂鸣报警、闪光报警等。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)采用导航装置获取深松作业面积，提高了准确性，减少了骗补的情况出现；
(2)采用距离测量装置测量数据并由主控制器处理，得到作业深度值，实现了对作业深度的实时监测，提高了检查深松作业质量的准确性。
(3)距离测量装置采用非接触式测量方法，提高了耕深监测系统的稳定性；
(4)本发明通过机具识别装置对机具进行识别，避免了一些农机手悬挂非深松作业机具进行作业，骗取深松作业补贴；
(5)本发明通过数据存储装置存储相关数据，避免了数据的丢失；
(6)本发明通过显示装置显示当前的作业深度，使农机手实时调整作业深度，提高深松作业质量。
(7)本发明通过电源管理装置控制监管系统的开启和关闭，延长蓄电池和该监管系统的使用寿命。
(8)当有故障发生时，通过报警装置进行报警，提供工作人员进行检查维修。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种农机深松作业远程监管系统，其特征在于，包括主控制器及与所述主控制器分别连接的导航装置、距离测量装置和远程传输装置；
所述导航装置，用于获取深松作业的位置信息，并将所述位置信息发送至主控制器；
所述距离测量装置，用于实时获取该距离测量装置与作业地面之间的距离值，并将该距离值发送至主控制器；
所述主控制器，用于根据所述位置信息计算深松作业量，并根据所述距离值计算作业深度值；
所述远程传输装置，用于将位置信息、深松作业量及作业深度值上传至服务器。
2.根据权利要求1所述的农机深松作业远程监管系统，其特征在于，所述距离测量装置包括：
与所述主控制器连接的单片机，用于发射脉冲、接收所述脉冲的回波信号；
与所述单片机的脉冲发射端连接的第一信号处理电路和与所述第一信号处理电路连接的超声波发射探头；
与所述单片机的回波信号接收端连接的第二信号处理电路和与所述第二信号处理电路连接的超声波接收探头；
与所述单片机连接的温度传感器，用于获取当前作业环境温度；
所述单片机根据所述脉冲和所述脉冲的回波信号之间的时间差、当前作业环境温度补偿后的声速计算监测该距离测量装置与作业地面之间的距离。
3.根据权利要求2所述的农机深松作业远程监管系统，其特征在于，还包括：
机具识别装置，连接至所述主控制器，用于获取机具信息；
所述主控制器将所述机具信息进行处理，并通过所述远程传输装置上传至服务器。
4.根据权利要求3所述的农机深松作业远程监管系统，其特征在于：还包括与主控制器连接的数据存储装置，用于当所述远程传输装置无法进行上传工作时，存储位置信息、作业深度值、深松作业量和机具信息。
5.根据权利要求1-4任一所述的农机深松作业远程监管系统，其特征在于：还包括与主控制器连接的显示装置，用于显示当前的作业深度值。
6.根据权利要求5所述的农机深松作业远程监管系统，其特征在于：所述显示装置为数码管显示装置。
7.根据权利要求1-4任一所述的农机深松作业远程监管系统，其特征在于：还包括对农机深松作业远程监管系统进行延时启动和延时关机的电源管理装置，所述电源管理装置与主控制器连接。
8.根据权利要求1-4任一所述的农机深松作业远程监管系统，其特征在于：还包括与主控制器连接的报警装置。
9.根据权利要求1-4任一所述的农机深松作业远程监管系统，其特征在于：所述导航装置采用北斗卫星导航系统。
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