CN107918350A - 一种农用机械安全监控方法 - Google Patents

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苏争练
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Abstract

本发明方案涉及农用机械安全监控技术领域，具体提出一种农用机械在线安全监控方法，包括农用机械及安装其上的用以实现对其运行状态进行安全监控的监控装置，所述监控装置包括：为监控装置提供电能的电源模块，感应农用机械的运行状况信息感应模块，主控模块，通讯模块，北斗定位模块，所述感应模块感应到农用机械发生故障时，通过所述北斗定位模块定位所述农用机械的地理位置信息并发送至远程监控中心；还包括防拆感应模块，与所述主控模块电连接，用于感知所述监控装置的安装信息，防止所述监控装置从所述农用机械上拆除。本方案可以及时掌握农用机械故障信息，并进行远传，具有时效性好、信息准确、可应用性强的技术特点。

Description

一种农用机械安全监控方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种农用机械安全监控方法及及农用机械安全监控工控机的方法。
背景技术
我国是传统的农业大国，农业生产历史悠久，南方属水稻集中产区，北方属小麦集中产区，其中东北平原、华北平原、长江中下游平原、四川盆地等地，是重要的粮食产区，随着科学技术的快速发展，我国农业作业生产进入机械化时代，大多数农业作业均采用机械化作业。机械化作业过程中由于受到地域情况、作业条件、操作人员技术等问题经常会出现一些故障及安全问题，因此对于农业机械安全监控对于保障农民人身安全及保障生产顺利进行有重要意义。
现有技术中，在农用机械发生故障时一般采用机械所有者主动联系有关部门上报，同时或者采用导航定位装置获取农用机械的所在地理位置信息，再通过农业机械所有者主动上报或巡访农用机械使用者，了解农业机械信息，完成对农业机械的安全监控。这种方式均采用人工沟通方式进行，与农用机械所有者沟通，常会遇到使用者正在进行生产，无法沟通、使用者与询问者语言交流困难、意外情况下农用机械使用者重伤无法及时将信息告知所有者等等问题；另一方面，农用机械所有者有伪造假现场，谎报发生事故的现象。利用导航定位技术也只能定位机械的地理位置，而无法针对具体的实地故障及具体情况作出有效的判断及分析，因此现有技术中对于农用机械的安全监控技术具有信息可信度较低、时效性差，核实信息的成本高的技术缺点。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，优化现有农用机械安全掌握及监控方法，结合软件算法实现农用机械的具体情况的较为详细的判断，具有时效性好、信息准确、降低成本的技术优点，可应用性强。
本发明方案提出一种农用机械在线安全监控方法，包括农用机械及安装在农用机械上的用以实现对农用机械运行状态进行安全监控的监控装置，所述监控装置包括：
电源模块，用于为所述监控装置提供电能；
感应模块，用于感应农用机械的运行状况信息；
主控模块，连接所述感应模块，用于获取感应模块的感应到的信息，并对信息进行处理与存储；
通讯模块，与所述主控模块电连接，所述感应模块感应到农用机械发生故障时，所述主控模块获取感应到的信息并通过所述通讯模块发送至远程监控中心；
北斗定位模块，所述感应模块感应到农用机械发生故障时，通过所述北斗定位模块定位所述农用机械的地理位置信息并发送至远程监控中心；
防拆感应模块，与所述主控模块电连接，用于感知所述监控装置的安装信息，防止所述监控装置从所述农用机械上拆除，当所述监控装置从所述农用机械上拆除时，所述主控模块通过所述通讯模块将拆除信息发送至远程监控中心。
进一步的方案，所述感应模块包括用于检测农用机械发生侧翻或碰撞信息的加速度传感器。
进一步的方案，所述加速度传感器检测量分为竖直分量a1与水平分量a2，所述农用机械正常行驶时竖直分量a1为重力加速度g，水平分量a2为0；当水平分量a2小于0时，表示农用机械发生倾斜，倾斜角度 arc tan（- a2/a1），
挡竖直分量a1小于或等于0时，表示农用机械发生翻车。
进一步的方案，所述感应模块还包括用于采集农用机械实时温度的温度传感器，所述温度传感器为热敏电阻或铂热电阻或热电偶。
进一步的方案，所述温度传感器实时获取当前农用机械的温度数据T1，并传送至主控模块，与预设在主控模块的温度预设值T0进行比较，当前农用机械的温度数据T1大于温度预设值T0时，判定农用机械发生燃烧事故，所述主控模块通过通讯模块发送农用机械的位置信息至所述远程监控中心。
进一步的方案，所述防拆传感模块包括，信号发生装置及与信号发生装置对应设置的信号感应装置，所述信号发生装置设置在农用机械上，所述信号感应装置设置在监控装置上，当所述信号感应装置未接收到信号发生装置发射的信号时，则判定为所述监控装置从所述农用机械上拆除。
进一步的方案，所述信号发生装置为磁性元件，所述信号接收装置为磁敏元件；或所述信号发生装置为光信号发射装置，所述信号接收装置为光信号接收装置。
进一步的方案，所述主控模块包括PLC控制器。
进一步的方案，所述电源模块为干电池或可充电电池或蓄电池。
进一步的方案，所述通讯模块为GPRS通讯模块。
本方案的有益效果体现在：
1、在农用机械上安装监控装置，实现对农用机械运行状况的实时监测，并可以实时反馈到远程控制中心，实现了对用机械运行状态的安全监控，当农用机械发生故障时，后台可以第一时间了解其位置及状况信息，及时作出应对措施，农机机械安全监控装置能在第一时间识别故障现象，并快速上报给相应监控中心或救援中心，使得农业机械使用者得到及时的救援。具有时效性好、信息准确、降低成本的技术优点，可应用性强。
2、监控装置设置温度、加速度检测功能，可以实现温度检测了解火灾状况，同时可以实现侧翻、碰撞信息监控，及时了解故障信息以作及时应对。
3、加入GPRS通信模块实时监测传输监控，实现了快速、时效，争取了故障处理时间尤其是有人员伤亡情况时，可以快速做出应对处理。
4、设置北斗定位模块可以实时了解农用机械的地理位置信息，方便快速定位，寻找到故障机械。
5、设置防拆感应模块，实现了监控装置的安全配备，不易被拆除，如此就可以保障监控装置的正常装配，保障了其效果的发挥。
附图说明
图1为本发明一种农用机械在线安全监控方法系统框图；
图2为本发明一种农用机械在线安全监控方法系统控制框图；
图3为本发明监控装置加速度传感器在农用机械发生倾斜、翻车时的受力分析图；
图4为本发明监控装置加速度传感器在农用机械发生碰撞时的受力分析图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1及图2所示，本发明方案提出一种农用机械在线安全监控装置10及该装置用于安装在农用机械20用于监控农用机械20运行状态的在线监控方法，具体的本方案包括农用机械20及安装在农用机械20上的用以实现对农用机械20运行状态进行安全监控的监控装置10，所述监控装置10包括：
电源模块102，用于为所述监控装置提供电能；所述电源模块102为干电池或可充电电池或蓄电池。
感应模块103，用于感应农用机械的运行状况信息；
主控模块101，连接所述感应模块103，用于获取感应模块103的感应到的信息，并对信息进行处理与存储；所述主控模块101包括PLC控制器。
通讯模块106，与所述主控模块101电连接，所述感应模块103感应到农用机械发生10故障时，所述主控模块101获取感应到的信息并通过所述通讯模块106发送至远程监控中心30；所述通讯模块106为GPRS通讯模块。
北斗定位模块104，所述感应模块103感应到农用机械20发生故障时，通过所述北斗定位模块104定位所述农用机械20的地理位置信息并发送至远程监控中心30；北斗定位模块104采用GPS北斗定位模块。
防拆感应模块105，与所述主控模块101电连接，用于感知所述监控装置10的安装信息，防止所述监控装置10从所述农用机械20上拆除，当所述监控装置10从所述农用机械20上拆除时，所述主控模块101通过所述通讯模块106将拆除信息发送至远程监控中心。
所述感应模块103包括用于检测农用机械20发生侧翻或碰撞信息的的加速度传感器1031。
所述加速度传感器1031检测量分为竖直分量a1与水平分量a2，所述农用机械20正常行驶时竖直分量a1为重力加速度g，水平分量a2为0；当水平分量a2小于0时，表示农用机械20发生倾斜，倾斜角度 arc tan（- a2/a1），挡竖直分量a1小于或等于0时，表示农用机械20发生翻车。
所述感应模块103还包括用于采集农用机械20实时温度的温度传感器1032，所述温度传感器1032为热敏电阻或铂热电阻或热电偶。
所述温度传感器1032实时获取当前农用机械20的温度数据T1，并传送至主控模块101，与预设在主控模块101的温度预设值T0进行比较，当前农用机械20的温度数据T1大于温度预设值T0时，判定农用机械20发生燃烧事故，这里所说的农用机械20的温度是机械表面的整体温度，所述主控模块101通过通讯模块106发送农用机械20的位置信息至所述远程监控中心30。本实施方案，优选温度预设值T0为80度，既保证夏天高温不会报警，也满足了当发生火灾时会及时传递信息。
所述防拆传感模块105包括信号发生装置1051及与信号发生装置1051对应设置的信号感应装置1052，所述信号发生装置1051设置在农用机械20上，所述信号感应装置1052设置在监控装置10上，当所述信号感应装置1052未接收到信号发生装置1051发射的信号时，则判定为所述监控装置10从所述农用机械20上拆除。
所述信号发生装置1051为磁性元件，所述信号接收装置1052为磁敏元件；比如磁铁与磁敏传感器等，或所述信号发生装置1051为光信号发射装置，所述信号接收装置1052为光信号接收装置。例如红外对管等。
例如，当监控装置10设置在农用机械上20时，磁敏传感器会接受到磁铁的磁信号，此时防拆传感模块105会发送数据到主控模块101，说明监控装置10已经安装在农用机械20上，当磁敏传感器接收不到磁铁发出的磁信号时，则说明监控装置10已经远离农用机械20，则会传输到主控模块101，主控模块101会通过通讯模块106传输到远程监控中心30提醒工作人员，监控装置10遭到意外或认为拆除。应及时采取相应的措施。结合防拆功能规避了人为的拆除互换作假现象发生。
如图3及图4所示，具体操作过程中，在水平面上，在农用机械20上
安装监控装置10，并对其进行标定激活，激活后防拆功能开始进行拆除事件扑捉。
监控装置10设置加速度传感器1031实时获取当前三轴的加速度，主控模块101也即MCU控制器实时的读取三轴加速度数据，并通过去除农用机械20工作振动的软件算法，得到当前真实的三轴加速度数据。根据当前三轴的加速度数据对比农用机械20在水平面上的三轴加速度数据，计算得到当前农用机械20的运行状态。主控模块101根据预先植入参数，判定是否属于测斜、以及测斜角度和方向；是否发生了碰撞、以及碰撞力度和方位；是否发生了翻车。
主控模块101在判定发生了不安全事件后，立即启动GPS/北斗定位模块获取当前地理位置信息。方便准确及时找到故障发生地。
主控模块101在获取当前地理位置信息后，启动通讯模块106（本方案中具体采用GPRS通信模块），组建事件说明报文，并将事件说明报文按照预先设定通讯参数发送出去。
远程监控中心30或者农用机械管理人员接收到农用机械安全监控工控机出送过来的事件说明报文，立即组织救援工作。
主控模块101实时获取防拆装置的信息，一旦发现被拆除，立即将此事件上报，并系统进入锁死状态，停止其他业务的处理工作。
水平面上时，加速度传感器1031感知的Y轴最大，数值为一个重力加速度。X轴基本为零。标定X小于0时，发生左侧倾斜，根据tgθ = - X/Y，可求取θ角度值，θ即为左侧倾斜角度；右侧同理。当Y轴感知的数值为负值时，即表示翻车。水平面上，没有碰撞时，加速度传感器1031感知的Y轴最大，数值为一个重力加速度。X、Z轴基本为零。标定X小于0时，发生左侧碰撞；
标定Z大于0时，发生前碰撞。识别X、Z轴瞬间变化量很大，且Y轴变化量很小，判断为碰撞，监测到的X、Z轴加速度瞬间最大变化量为撞击力度数据。
本方案在农业机械安全演练大会上，将监控装置10安装于农用机械20上具体安装于轮距1500mm的拖拉机的前挡风玻璃上，设置倾斜角度为10度时，拖拉机的右侧车轮登上高度为350mm支架时，成功上报，左侧倾斜，角度12°。可见本方案具有较为良好的应用效果。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种农用机械在线安全监控方法，包括农用机械及安装在农用机械上的用以实现对农用机械运行状态进行安全监控的监控装置，其特征在于：所述监控装置包括：
电源模块，用于为所述监控装置提供电能；
感应模块，用于感应农用机械的运行状况信息；
主控模块，连接所述感应模块，用于获取感应模块的感应到的信息，并对信息进行处理与存储；
通讯模块，与所述主控模块电连接，所述感应模块感应到农用机械发生故障时，所述主控模块获取感应到的信息并通过所述通讯模块发送至远程监控中心；
北斗定位模块，所述感应模块感应到农用机械发生故障时，通过所述北斗定位模块定位所述农用机械的地理位置信息并发送至远程监控中心；
防拆感应模块，与所述主控模块电连接，用于感知所述监控装置的安装信息，防止所述监控装置从所述农用机械上拆除，当所述监控装置从所述农用机械上拆除时，所述主控模块通过所述通讯模块将拆除信息发送至远程监控中心。
2.如权利要求1所述的农用机械在线安全监控方法，其特征在于：所述感应模块包括用于检测农用机械发生侧翻或碰撞信息的的加速度传感器。
3.如权利要求2所述的农用机械在线安全监控方法，其特征在于：所述加速度传感器检测量分为竖直分量a1与水平分量a2，所述农用机械正常行驶时竖直分量a1为重力加速度g，水平分量a2为0；当水平分量a2小于0时，表示农用机械发生倾斜，倾斜角度 arc tan（- a2/a1），挡竖直分量a1小于或等于0时，表示农用机械发生翻车。
4.如权利要求1所述的农用机械在线安全监控方法，其特征在于：所述感应模块还包括用于采集农用机械实时温度的温度传感器，所述温度传感器为热敏电阻或铂热电阻或热电偶。
5.如权利要求4所述的农用机械在线安全监控方法，其特征在于： 所述温度传感器实时获取当前农用机械的温度数据T1，并传送至主控模块，与预设在主控模块的温度预设值T0进行比较，当前农用机械的温度数据T1大于温度预设值T0时，判定农用机械发生燃烧事故，所述主控模块通过通讯模块发送农用机械的位置信息至所述远程监控中心。
6.如权利要求1所述的农用机械在线安全监控方法，其特征在于：所述防拆传感模块包括，信号发生装置及与信号发生装置对应设置的信号感应装置，所述信号发生装置设置在农用机械上，所述信号感应装置设置在监控装置上，当所述信号感应装置未接收到信号发生装置发射的信号时，则判定为所述监控装置从所述农用机械上拆除。
7.如权利要求6所述的农用机械在线安全监控方法，其特征在于：所述信号发生装置为磁性元件，所述信号接收装置为磁敏元件；或所述信号发生装置为光信号发射装置，所述信号接收装置为光信号接收装置。
8.如权利要求1所述的农用机械在线安全监控方法，其特征在于：所述主控模块包括PLC控制器。
9.如权利要求1所述的农用机械在线安全监控方法，其特征在于：所述电源模块为干电池或可充电电池或蓄电池。
10.如权利要求1所述的农用机械在线安全监控方法，其特征在于：所述通讯模块为GPRS通讯模块。
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