CN105652750A - 基于gsm/gprs/gps网络的采棉机群远程状态监测系统 - Google Patents

基于gsm/gprs/gps网络的采棉机群远程状态监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程检测系统，属于农业信息化与精准农业领域。它包括上层计算机监控平台总系统、上层数据远程通信模块、GSM/GPRS/GPS远程通信网络、n个下层单机数据远程通信模块、n个单机智能状态检测子系统、n个单机信息采集模块。本发明灵活性能好，系统稳定性好，成本低，精度高，可靠性高，可应用于精准棉花测产。

Description

基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程状态监测系统
技术领域
本发明属于大型智能农业机械装备制造与自动化技术，同时也涉及到通信技术领域与计算机网络技术领域，特别涉及一种基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程监测系统。采棉机机群设备状态监测与棉产检测技术是一个以采棉机机群、远程网络通信、计算机智能监测为研究对象，融合了传感器技术、控制技术、通信技术、精密仪器仪表技术、信号处理技术、计算机技术、人工智能技术等为一体的综合性研究技术成果。
技术背景
采棉机是大型棉田必不可缺的棉花采摘收获机械，可大幅提高棉花采摘速率，降低劳动成本，但其单机价格昂贵、系统结构复杂，涉及控制、通信、计算机、机械等多个领域。目前，研究开发的瓶颈在于:单机机械结构复杂、故障成因多样化、工程作业地点不固定、工作作业地点环境恶劣以及对整套监测网络成本的经济性预算要求，这些因素使得建立上层实时智能测产与状态监测系统平台的工作变得困难。由于作业环境恶劣，采棉机在工作过程中一旦发生事故少则造成数百万的经济损失（如采棉机着火等），重则会产生严重社会影响。目前，为保证采棉机在作业现场的可靠性，在单机驾驶室内安装状态监控器和实时测产子系统，可实现对其进行状态监视和实时测产。但由于在实际采棉现场，地域辽阔，每个单机的状态不易进行统一监视和管理，因此，需要一种基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群设备远程棉花测产与状态监测系统，以实现采棉区的机群中每个对象进行统一调度和科学管理，实时了解各个单机的工作状态和产量情况，以实现设备的协调性、安全性和可靠性。
发明内容
本发明针对于现有技术中存在的不足和缺陷，提供了一种基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程监测系统。实现多个棉区采棉机作业机群设备的状态监测与产量信息获取。
为达到上述目的，本发明的构思是：包括上层计算机监控平台总系统（1）、上层数据远程通信模块（2）、GSM/GPRS/GPS远程通信网络（3）、n个下层单机数据远程通信模块（4）、n个单机智能状态监测子系统（5）及n个单机信息采集模块（6），即每台采棉机均配有智能测产与状态监测子系统并连接数据无线网络传输模块，通过GSM/GPRS/GPS无线通讯网络可向上层监测中心计算机进行实时数据交换，实现棉花产量的实时在线测量和采棉机群的状态监测。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：一种基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程监测系统，包括上层计算机监控平台总系统、上层数据远程通信模块、GSM/GPRS/GPS远程通信网络、n个下层单机数据远程通信模块、n个单机智能状态监测子系统和n个单机信息采集模块。所述上层计算机监控平台总系统连接上层数据远程通信模块，上层数据远程通信模块通过GSM/GPRS/
GPS远程通信网络与n个下层单机数据远程通信模块无线通信连接，n个下层单机远程通信模块通过n个单机智能状态监测子系统连接n个单机信息采集模块。
所述的单机信息采集模块包括：六对近红外棉花流量传感器和模数转换器，所述的近红外棉花流量传感器负责把棉花实时流量转化为模拟量，然后经模数转换器转换成数字量，最后通过CAN总线发送给单机智能状态监测子系统模块，经模型校正计算出实时产量。
所述的单机智能状态监测子系统模块包括：监控器子系统、自动对行子系统、参数检测子系统、棉花测产子系统和巡航速度自调节子系统。能实现单个采棉机的启动、停止、速度给定以及参数测量、巡航切换、紧急状态监视与报警、棉花实时产量测定、各路吸入门状态监测、离合器状态监测、棉花输送带状态监测、发动机转速监测、采棉头滚筒转速监测等功能。
所述的下层单机数据远程通信模块包括：GPRS/GSM/GPS通信模块、STM32微处理器、SIM卡(a)、天线(a1)和天线(a2)，所述的STM32微处理器和SIM卡(a)分别通过信号线与GPRS/GSM/GPS通信模块相连，GPRS/GSM/GPS无线智能模块上设有天线座(a1)和天线座(a2)，天线(a1)和天线(a2)分别通过天线座(a1)和天线座(a2)与GPRS/GSM/GPS无线智能模块相连；所述的STM32微处理器起对GPRS/GSM/GPS通信模块的控制作用，所述的GPRS/GSM/GPS通信模块实现信息数据的远程无线传输，所述的SIM卡(a)实现电信网对GPRS/GSM/GPS通信模块的识别，所述的天线(a1)是GPS数据接收通道，所述的天线(a2)是GPRS数据传输通道。
所述的上层计算机监控平台总系统包括：监测服务器和接收模块，接收模块与监测服务器通过通讯电缆连接；所述的监测服务器是一台有固定IP地址的计算机，内有接收程序和监控网页管理程序，接收程序用于接收监测数据，监控网页管理程序实现对监测数据和产量信息的管理和发布，所述的接收模块用于系统在GSM工作方式下接受无线数据。
所述的上层数据远程通信模块包括:GSM无线通信模块、SIM卡(b)、天线(b)、通信控制电路和逻辑控制电路，所述的SIM卡(b)和通信控制电路分别通过信号线与GSM无线通信模块相连，天线(b)通过GSM无线通信模块的天线座(b)与GSM无线通信模块相连；所述的GSM无线通信模块用于接收GSM工作方式下的无线数据，所述的SIM卡(b)实现电信网对GSM无线通信模块的身份识别，所述的逻辑控制电路用于对GSM无线通讯模块的时序控制，所述的通讯控制电路实现GSM无线通信模块与监测服务器的数据传输。
本发明的工作原理简述如下：通过信号采集模块获得单台采棉机棉花实时产量，GPS定位模块确定单台采棉机所处位置的经纬度，CAN总线获得单台采棉机各个状态参数，包括：行走速度、采摘面积、机械启动/停止、紧急状态报警、采棉头滚筒转速、发动机转速、各路吸入门状态、离合器状态、棉花输送带状态等，并将其传送到ARM控制器。ARM控制器对这些状态参数进行一系列处理后，一路发送到单机驾驶舱内交互界面显示，另一路通过GSM/GPRS无线通讯模块由通信网络远程发送到异地上层计算机监控平台系统。监控平台的操作人员可以通过界面显示对各个地点的机群进行实时测产监控和状态监控，并在必要时进行科学管理、有效调度、宏观把握。进而也可以通过通信网络发送控制指令对某个采棉机进行紧急命令提示、故障诊断以及机械维护。
发明效果
本发明的优点是：突破了常规单机监测的界限，实现了多点信息采集与监视，多机信息的汇总，便于操作人员进行统一管理、有效调度和宏观把握。数据传输通过GPRS/GSM无线方式，有效避免了大范围通讯电缆的布置，提高可靠性并节约成本，使监控不受地域、周边环境影响，提高了监控的有效性、稳定性和准确性。并且整个系统易于构建,可靠性高,成本低廉，易于工程应用。
附图说明
图1是基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程棉花测产与状态监测系统的结构框图。
图2是图1中下层单机数据远程通信模块、单机智能状态监测子系统和单机信息采集模块之间的连接图。
图3是图1所示系统的下层单机数据远程通信模块结构框图。
图4是图1所示的上层数据远程通信模块结构框图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下：
实施例一：
参见图1～图4，本基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程监测系统，包括上层计算机监控平台总系统（1）、上层数据远程通信模块（2）、GSM/GPRS/GPS远程通信网络（3）、n个下层单机数据远程通信模块（4）、n个单机智能状态监测子系统（5）和n个单机信息采集模块（6）。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述的单机信息采集模块（6）包括：六对近红外棉花流量传感器和模数转换器，所述的近红外棉花流量传感器负责把棉花实时流量转化为模拟量，然后经模数转换器转换成数字量，最后通过CAN总线发送给单机智能状态监测子系统（5），经模型校正计算出实时产量。
所述的单机智能状态监测子系统（5）包括：监控器子系统、自动对行子系统、参数检测子系统、棉花测产子系统和巡航速度自调节子系统，能实现单个采棉机的启动、停止、速度给定以及参数测量、巡航切换、紧急状态监视与报警、棉花实时产量测定、各路吸入门状态监测、离合器状态监测、棉花输送带状态监测、发动机转速监测、采棉头滚筒转速监测等功能。
所述的下层单机数据远程通信模块（4）包括:GPRS/GSM/GPS通信模块、STM32微处理器、SIM卡(a)、天线(a1)和天线(a2)，所述的STM32微处理器和SIM卡(a)分别通过信号线与GPRS/GSM/GPS通信模块相连，GPRS/GSM/GPS无线智能模块上设有天线座(a1)和天线座(a2)，天线(a1)和天线(a2)分别通过天线座(a1)和天线座(a2)与GPRS/GSM/GPS无线智能模块相连；所述的STM32微处理器起对GPRS/GSM/GPS通信模块的控制作用，所述的GPRS/GSM/GPS通信模块实现信息数据的远程无线传输，所述的SIM卡(a)实现电信网对GPRS/GSM/GPS通信模块的识别，所述的天线(a1)是GPS数据接收通道，所述的天线(a2)是GPRS数据传输通道。
所述的上层计算机监控平台总系统（1）包括:监测服务器和接收模块，所述的接收模块与监测服务器通过通讯电缆连接；所述的监测服务器是一台有固定IP地址的计算机，内有接收程序和监控网页管理程序，接收程序用于接收监测数据，监控网页管理程序实现对监测数据和产量信息的管理和发布，所述的接收模块用于系统在GSM工作方式下接受无线数据。
所述的上层数据远程通信模块（3）包括:GSM无线通信模块、SIM卡(b)、天线(b)、通信控制电路和逻辑控制电路，所述的SIM卡(b)和通信控制电路分别通过信号线与GSM无线通信模块相连，天线(b)通过GSM无线通信模块的天线座(b)与GSM无线通信模块相连；所述的GSM无线通信模块用于接收GSM工作方式下的无线数据，所述的SIM卡(b)实现电信网对GSM无线通信模块的身份识别，所述的逻辑控制电路用于对GSM无线通讯模块的时序控制，所述的通讯控制电路实现GSM无线通信模块与监测服务器的数据传输。
实施例三：
如图1所示，本实施例包括：n个单机信息采集模块（6）、n个单机智能状态监测子系统（5）、n个下层单机数据远程通信模块（4）、GSM/GPRS/GPS远程通信网络（3）、上层数据远程通信模块（2）及上层计算机监控平台总系统（1）。单机信息采集模块得到棉花实时产量，通过CAN总线分别反馈到各个采棉机单机智能状态监测子系统，单机监测系统通过RS232/485电路获得采棉机的各个状态信息，再将所有信息通过GSM/GPRS/GPS远程通信网络向上层计算机监控平台总系统传递。计算机监控平台可接收多个下层采棉机状态信息，并进行信息反馈。
如图2所示，本实施例中单机监控系统是建立于ARM构架的硬件体系之上，通过单机信息采集模块经CAN总线获得单台采棉机棉花实时产量，GPS接收模块确定单台采棉机所处位置的经纬度，RS232/485总线获得单台采棉机各个状态参数，包括：行走速度、采摘面积、机械启动/停止、紧急状态报警、采棉头滚筒转速、发动机转速、各路吸入门状态、离合器状态和棉花输送带状态等，并将其传送到下层单机远程通信模块的STM32微处理器，该微处理器对这些状态参数进行一系列处理后，一路发送到驾驶舱采棉机单机监控界面显示，另一路通过GSM/GPRS远程通信模块由通信网络远程发送到异地上层计算机监控平台系统。监控平台的操作人员可以通过界面显示对各个地点的机群进行实时测产监控和状态监控，并在必要时进行科学管理、有效调度、宏观把握。进而也可以通过通信网络发送控制指令对某个采棉机进行紧急命令提示、故障诊断以及机械维护。所述的STM32微处理器的具体型号为STM32F407。
如图3所示，本实施例中下层单机数据远程通信模块包括:GPRS/GSM/GPS通信模块、STM32微处理器、SIM卡(a)、天线(a1)和天线(a2)，所述的STM32微处理器和SIM卡(a)分别通过信号线与GPRS/GSM/GPS通信模块相连，GPRS/GSM/GPS通信模块上设有天线座(a1)和天线座(a2)，天线(a1)和天线(a2)分通过天线座(a1)和天线座(a2)与GPRS/GSM/GPS无线智能模块相连。所述的STM32微处理器起对GPRS/GSM/GPS通信模块的控制作用；所述的GPRS/GSM/GPS通信模块实现信息数据的远程无线传输，其具体型号为SIM908；所述的SIM卡(a)实现电信网对GPRS/GSM/GPS通信模块的识别；所述的天线(a1)是GPS接收通道；所述的天线(a2)是GPRS数据传输通道。
如图4所示，本实施例中上层数据远程通信模块包括:GSM无线通信模块、SIM卡(b)、天线(b)、通信控制电路、逻辑控制电路，SIM卡(b)和通信控制电路分别通过信号线与GSM无线通讯模块相连，天线(b)通过GSM无线通信模块的天线座(b)与GSM无线通信模块相连。所述的GSM无线通信模块用于接收GSM工作方式下的无线数据；所述的SIM卡(b)实现电信网对GSM无线通信模块的身份识别，所述的逻辑控制电路用于对GSM无线通信模块的时序控制；所述的通信控制电路实现GSM无线通信模块与监测服务器的数据传输。

Claims (6)

1.一种基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程监测系统，包括上层计算机监控平台总系统（1）、上层数据远程通信模块（2）、GSM/GPRS/GPS远程通信网络（3）、n个下层单机数据远程通信模块（4）、n个单机智能状态监测子系统（5）和n个单机信息采集模块（6）；其特征在于：所述上层计算机监控平台总系统（1）连接上层数据远程通信模块（2），上层数据远程通信模块（2）通过GSM/GPRS/GPS远程通信网络（3）与n个下层单机数据远程通信模块（4）无线通信连接，n个下层单机远程通信模块（4）通过n个单机智能状态监测子系统（5）连接n个单机信息采集模块（6）；工作过程：通过n个单机信息采集模块（6），获得各台采棉机的棉花实时产量，再通过CAN总线分别发送给各台单机智能状态监测子系统（5）；各单机智能状态监测子系统（5）通过CAN总线和RS232/485总线获得各台采棉机的各个状态参数，并将其发送到下层单机数据远程通信模块（4）中的STM32微处理器，让该处理器对这些数据进行一系列处理后，一路发送到采棉机单机监控界面（8），另一路通过GSM/GPRS远程通信模块发送到GSM/GPRS/GPS远程通信网络（3），再通过上层数据远程通信模块（2）接收来自通信网络的数据，并发送到上层计算机监控平台总系统（1）。
2.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程监测系统，其特征在于：
所述的单机信息采集模块（6）包括：六对近红外棉花流量传感器和模数转换器，所述的近红外棉花流量传感器负责把棉花实时流量转化为模拟量，然后经模数转换器转换成数字量，最后通过CAN总线发送给单机智能状态监测子系统（5），经模型校正计算出实时产量。
3.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程监测系统，其特征在于：
所述的单机智能状态监测子系统（5）包括：监控器子系统、自动对行子系统、参数检测子系统、棉花测产子系统和巡航速度自调节子系统，能实现单个采棉机的启动、停止、速度给定以及参数测量、巡航切换、紧急状态监视与报警、棉花实时产量测定、各路吸入门状态监测、离合器状态监测、棉花输送带状态监测、发动机转速监测、采棉头滚筒转速监测等功能。
4.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程监测系统，其特征在于：
所述的下层单机数据远程通信模块（4）包括:GPRS/GSM/GPS通信模块、STM32微处理器、SIM卡(a)、天线(a1)和天线(a2)，所述的STM32微处理器和SIM卡(a)分别通过信号线与GPRS/GSM/GPS通信模块相连，GPRS/GSM/GPS无线智能模块上设有天线座(a1)和天线座(a2)，天线(a1)和天线(a2)分别通过天线座(a1)和天线座(a2)与GPRS/GSM/GPS无线智能模块相连；所述的STM32微处理器起对GPRS/GSM/GPS通信模块的控制作用，所述的GPRS/GSM/GPS通信模块实现信息数据的远程无线传输，所述的SIM卡(a)实现电信网对GPRS/GSM/GPS通信模块的识别，所述的天线(a1)是GPS数据接收通道，所述的天线(a2)是GPRS数据传输通道。
5.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程监测系统，其特征在于：
所述的上层计算机监控平台总系统（1）包括:监测服务器和接收模块，所述的接收模块与监测服务器通过通讯电缆连接；所述的监测服务器是一台有固定IP地址的计算机，内有接收程序和监控网页管理程序，接收程序用于接收监测数据，监控网页管理程序实现对监测数据和产量信息的管理和发布，所述的接收模块用于系统在GSM工作方式下接受无线数据。
6.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS/GPS网络的采棉机群远程监测系统，其特征在于：
所述的上层数据远程通信模块（3）包括:GSM无线通信模块、SIM卡(b)、天线(b)、通信控制电路和逻辑控制电路，所述的SIM卡(b)和通信控制电路分别通过信号线与GSM无线通信模块相连，天线(b)通过GSM无线通信模块的天线座(b)与GSM无线通信模块相连；所述的GSM无线通信模块用于接收GSM工作方式下的无线数据，所述的SIM卡(b)实现电信网对GSM无线通信模块的身份识别，所述的逻辑控制电路用于对GSM无线通讯模块的时序控制，所述的通讯控制电路实现GSM无线通信模块与监测服务器的数据传输。
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Application publication date: 20160608