CN109240143A - 一种农机远程监管方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农机远程监管方法，通过对农机的位置数据和振动数据进行综合分析来获取农机工作参数和状态参数，实现农机维修保养规划、工作状态监测、作业质量评估、故障诊断预测和作业量统计的综合监管。本发明同时公开了一种农机远程监管系统，由远程农机监管装置、远程网络中心和客户端组成。远程农机监管装置采集位置数据和振动数据，并将数据上传到远程网络中心。远程网络中心对数据进行分析处理和储存，用户通过客户端访问远程网络中心查看数据。本发明提供的远程农机监管方法和系统适用于大多数农机，安装简单，具有很好的通用性，为农机合作社提供了一种使用方便、功能丰富、实用性强的管理工具。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业机械远程监测技术，尤其是涉及一种对农业机械的位置与工作状态进行远程监测与管理的方法及系统。
背景技术
我国正处于传统农业向现代农业的转型期，建设农机专业合作社是加快推进农业机械化发展的重要途径。据统计，我国农机销售额占据全球40%，早在2011年已经成为全球农机制造大国。但是传统的农户单机作业方式农机利用率低、作业水平参差不齐、是全程机械化的主要制约因素。农机合作社可以把各种不同型号、不同功能的农机有效组合起来，进行统一安排管理，能有效地整合农机资源、提高了农机使用率、有利于统筹部署农机作业、提高作业效率和作业质量。近年来，在国家政策大力扶持下，国内农机合作社发展迅猛，至2016年1月，全国农机合作社已达5.4万家，成为我国农业生产的重要力量。
但是农机合作社运作过程中也面临着一些困难。一方面，农业机械种类品牌及型号规格繁多，使用保养要求不一，且国内农机技术水平相对较低，大部分农机没有行驶里程及作业时间统计装置，农机设备管理基本凭经验进行。第二方面，大部分农机操作机手为农忙时临时招募，技术水平与工作态度不一，作业质量也难以保证，农机合作社希望提高服务水平，但是对每台农机的作业质量进行跟踪和管理难度极大。第三方面，目前农机服务管理较为粗放，分散作业的特点为农机作业量的统计及作业收费的规范管理都带来很大的困难，农户与合作社之间因为收费标准与作业量统计意见不一导致的纠纷时有发生，农机作业过程缺乏有效的记录技术手段，合作社难以掌握每台农机的实际作业情况。
目前国内部分科研机构和企业已在某些收割机、播种机等农机上开发研制了作业参数在线及远程监测装置，这些装置通过在农机上安装各种传感器对转速、温度等特定参数进行监测，主要用于单机的状态监测与预警，对于农机使用的监管作用不大。同时这些监测装置往往为某个特定机型量身定制，且安装过程复杂。但是由于农机种类规格繁多，这些装置基本不可能应用到其它类型的农机上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种安装和使用方便、适应于用大多数农机的监管系统，为农机合作社在农机维修保养、故障诊断、作业量统计、作业质量监测方面实现对多种不同农机的统一实时监测和远程管理。
为此目的，本发明提出了一种农机远程监管方法及系统。
本发明所提供的农机远程监管方法通过综合分析农机的位置数据与振动数据实现，包括：通过连续记录农机的实时位置，获得农机行驶轨迹，并统计农机行驶里程；根据农机在停止、行驶以及作业时振动频率的区别，通过记录农机振动的频率对农机的基本工作状态进行判断，并且对作业状态下的里程进行记录，以记录农机作业日志与统计农机累计作业里程；根据农机在不同负荷情况下振动频率与振动力的区别，对农机的工作负荷进行估算与记录；根据所记录的累计行驶里程、累计作业里程，结合特定农机维修保养要求，制定农机维修保养计划，适时发出农机维修保养提示； 根据农机行驶轨迹记录、农机工作负荷记录对农机作业质量进行分析评价与监测，作为判断和提高农机作业质量的依据；根据农机相关部件在磨损和故障等非正常状态下的振动频率变化规律，对农机部分故障进行诊断或预测； 通过连续记录农机在作业状态下的位置，获得农机作业轨迹，绘制并记录农机作业区域图，并计算农机作业面积；将每台农机的作业区域、作业时间、作业面积数据保存在数据库中，为管理者提供数据查询、统计及分析服务。
应用所述的农机远程监管方法，所述的农机远程监管系统包括：农机远程监管装置，远程网络中心和客户端，农机远程监管装置安装在农机上，采集农机的位置与振动数据并通过互联网上传到远程网络中心，远程网络中心用于接收、储存、分析及处理多个农机远程监管装置上传的数据，用户通过客户端访问所述远程网络中心查看数据。
所述的农机远程监管装置包括：GPS定位装置、振动传感器、单片机系统、GPRS通讯装置、太阳能供电系统、显示报警单元、防水外壳、强磁铁安装底座。
所述GPS定位装置，包括GPS模块与GPS天线，用于接收GPS卫星信号，获取农机实时位置数据，并传送到单片机系统。
所述振动传感器，用于测量农机的振动数据，所采集的振动数据包括振动频率与振动力的数据，并实时传送到所述单片机系统，根据农机在停车、行驶、作业时振动频率的区别对农机基本工作状态进行判断，并根据农机在不同工作负荷情况下振动频率与振动力的区别对农机工作负荷进行估算。
所述单片机系统，用于对GPS数据和振动数据进行分析与解算，得到农机实时的位置信息与工作状态数据，并发送到远程网络中心。
所述GPRS通讯装置，包括GPRS模块与GPRS天线，用于实现所述农机远程监管装置与远程网络中心的数据通讯，将所述单片机系统输出的实时位置信息与工作状态数据发送到远程网络中心，并接收由远程网络中心传送过来的指令。
所述太阳能供电系统，包括太阳能电池、内置锂电池及电源管理模块，用于为所述农机远程监管装置提供电源，农机作业时太阳能电池产生电力为所述农机远程监管装置供电并给内置锂电池充电，内置锂电池在太阳能电池供电不足时为所述农机远程监管装置提供电力，电源管理模块在所述单片机系统控制下可切断所述农机远程监管装置中各模块的供电，在农机长期不用时使所述农机远程监管装置进入休眠状态以节省电力。
所述显示报警单元包括状态显示灯组和报警蜂鸣器，状态显示灯组包括电源状态灯、GPS信号状态灯、GPRS工作状态灯、错误信息灯，用于显示所述农机远程监管装置中各功能模块的状态以便于操作人员观察，报警蜂鸣器用于在出现特定问题时发出报警声以提醒操作人员处理。
所述防水外壳，用于容纳与保护所述农机远程监管装置各组成部分，采用全封闭结构，可满足防水、防尘、防腐蚀的要求，以适应农机室外全天候作业的特点。
所述强磁铁底座，用于快速将所述农机远程监管装置安装在农机上，可通过强磁铁吸附在农机的铁质结构上实现快速安装，同时也提供安装螺纹孔以实现更为可靠的安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是,本发明提供的远程农机监管方法和系统具有很好的通用性，适用于大多数农机的远程监管；远程农机监管装置的安装过程非常简单，不需要改变农机原有结构，不需提供电源，只需要吸附在农机顶部即可；相对于现有技术侧重于农机特定部件运行参数的监测，本发明实现了对于多种农机维修保养规划、作业状态监测、作业质量评价、作业面积计量以及故障诊断预测的综合统一远程监管，为农机合作社提供了一种使用方便、功能丰富、实用性强的管理工具。
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。
图1所示为农机远程监管方法原理图。
图2所示为农机远程监管装置实施例结构示意图：1-GPS天线，2-太阳能电池，3-防水外壳，4-状态显示灯组，5-蜂鸣报警器，6-主电路板，7-内置锂电池，8-强磁铁，9-安装螺纹孔，10-强磁铁底座，11-GPRS天线。
图3所示为农机远程监管装置功能模块图。
图4所示为农机远程监管系统网络结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
本发明中农机远程监管装置实施例结构如图2所示，防水外壳3内部设置有主电路板6、内置锂电池7和蜂鸣报警器5，主电路板6上设置有GPS模块、GPRS模块、振动传感器、单片机系统及电源管理模块，蜂鸣报警器5安装防水外壳底板内部，通过底板上的小孔发出声音；GPS天线1和太阳能电池2设置在防水外壳3顶部，GPRS天线11设置在防水外壳3侧面，状态显示灯组4安装在防水外壳另一侧面；强磁铁底座10设置在防水外壳3的底板外部，强磁铁底座10中间设置有一块强磁铁8用于吸附在农机上，四周设置有4个安装螺纹孔9以提供更牢固的安装。
安装农机远程监管装置时，选择农机顶部外壳或其它上方没有遮挡物体的水平表面，将强磁铁底座10上强磁铁8吸附在铁质表面即可，如农机最佳安装位置不是铁质表面或者需要更为牢固的安装，可以使用强磁铁底座10上的安装螺纹孔9进行安装。
相关参数与设置预先写入单片机系统中，用户无须对农机远程监管装置进行任何设置与操作，只需要将农机远程监管装置安装在农机上，它将自动投入工作。
本发明中农机远程监管装置功能模块图如图3所示，GPS模块获取农机实时位置数据并传送至单片机系统，振动传感器获取农机振动的频率与振动力数据并传送至单片机系统，单片机系统对接收到的位置和振动数据进行分析解算，获得农机实时的位置与工作状态信息并通过GPRS模块上传到远程网络中心；太阳能电池2为农机远程监管装置提供电力并为内置锂电池7充电，当太阳能电池电力不足时，则内置锂电池7为农机远程监管装置提供电力，电源管理模块在单片机系统的控制下可以切断GPS模块、GPRS模块及振动传感器的电力供应，在农机长期不使用时进入休眠状态以达到节省电力的目的；状态显示灯组4包括电源状态灯、GPS信号状态灯、GPRS工作状态灯和错误信息灯，通过每个灯的打开、关闭、不同颜色的切换及不同频率的闪烁来显示不同的状态信息,蜂鸣报警器5在农机已达到维修保养提醒条件、工作负荷过大、严重偏离预定路径或作业质量不符合要求等特定条件下发出报警,提醒操作员处理。
图4所示为农机远程监管系统网络结构图，农机远程监管装置通过GPRS模块连接Internet网络，并通过Internet网络将数据上传至远程网络中心。在远程网络中心设置有数据接收软件、数据处理分析软件和数据库系统，可以对每台远程农机监管装置提交的数据进行接收、分析、处理和储存，具体内容如图1所示，包括：通过连续记录农机的实时位置，获得农机行驶轨迹，并统计农机行驶里程；根据农机在停止、行驶以及作业时振动频率的区别，通过记录农机振动的频率对农机的基本工作状态进行判断，并且对作业状态下的里程进行记录，以记录农机作业日志与统计农机累计作业里程；根据农机在不同负荷情况下振动频率与振动力的区别，对农机的工作负荷进行估算与记录；根据所记录的累计行驶里程、累计作业里程，结合特定农机维修保养要求，制定农机维修保养计划，适时发出农机维修保养提示；
根据农机行驶轨迹记录、农机工作负荷记录对农机作业质量进行分析评价与监测，作为判断和提高农机作业质量的依据；根据农机相关部件在磨损和故障等非正常状态下的振动频率变化规律，对农机部分故障进行诊断或预测；通过连续记录农机在作业状态下的位置，获得农机作业轨迹，绘制并记录农机作业区域图，并计算农机作业面积；将每台农机的作业区域、作业时间、作业面积数据保存在数据库中，为管理者提供数据查询、统计及分析服务。
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 (6)
1.一种农机远程监管方法及系统，其特征在于，所述农机远程监管方法通过对农机的位置数据与振动数据进行综合分析实现，包括：
通过连续记录农机的实时位置，获得农机行驶轨迹，并统计农机行驶里程；
根据农机在停止、行驶以及作业时振动频率的区别，通过记录农机振动的频率对农机的基本工作状态进行判断，并且对作业状态下的里程进行记录，以记录农机作业日志与统计农机累计作业里程；
根据农机在不同负荷情况下振动频率与振动力的区别，对农机的工作负荷进行估算与记录；
根据所记录的累计行驶里程、累计作业里程，结合特定农机维修保养要求，制定农机维修保养计划，适时发出农机维修保养提示；
根据农机行驶轨迹记录、农机工作负荷记录对农机作业质量进行分析评价与监测，作为判断和提高农机作业质量的依据；
根据农机相关部件在磨损和故障等非正常状态下的振动频率变化规律，对农机部分故障进行诊断或预测；
通过连续记录农机在作业状态下的位置，获得农机作业轨迹，绘制并记录农机作业区域图，并计算农机作业面积；
将每台农机的作业区域、作业时间、作业面积数据保存在数据库中，为管理者提供数据查询、统计及分析服务。
2.根据权利要求1所述的一种农机远程监管系统，其特征在于，包括农机远程监管装置，远程网络中心和客户端，农机远程监管装置安装在农机上，采集农机的位置与振动数据并通过互联网上传到远程网络中心，远程网络中心用于接收、储存、分析及处理多个农机远程监管装置上传的数据，用户通过客户端访问所述远程网络中心查看数据。
3.根据权利要求2所述的一种农机远程监管装置，其特征在于，包括：GPS定位装置、振动传感器、单片机系统、GPRS通讯装置、太阳能供电系统、显示报警单元、防水外壳、强磁铁安装底座，GPS装置用于采集位置数据，振动传感器用于采集工作状态数据，数据经单片机系统处理后由GPRS通讯装置上传到远程网络中心,太阳能供电系统为装置提供工作电源。
4.根据权利要求3所述的一种农机远程监管装置，其特征在于，所述太阳能供电系统包括太阳能电池、内置锂电池和电源管理模块，所述农机远程监管装置主要由太阳能电池供电，太阳能电池电力不足时由内置锂电池供电，电源管理模块在可将系统切换到休眠状态。
5.根据权利要求3所述的一种农机远程监管装置，其特征在于，所述显示报警单元包括状态显示灯组和蜂鸣报警器，所述显示灯组采用LED发光二级管，包括电源状态灯、GPS信号状态灯、GPRS工作状态灯、错误信息灯，所述蜂鸣报警器用于在特定状态下提醒操作员。
6.根据权利要求3所述的一种农机远程监管装置，其特征在于，所述强磁铁底座包括强磁铁和安装螺纹孔，可提供吸附快速安装和螺纹固定安装两种安装方式。
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