CN109615282A - 一种基于大数据的移动智能农机管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能农机领域，公开了一种基于大数据的移动智能农机管理系统，系统包括动力机RFID电子标签、作业机具RFID电子标签、移动车载终端数据采集系统、机手手机App、Internet网络、云计算平台、云存储平台和终端用户平台；移动车载终端数据采集系统将数据通过蓝牙上传至机手手机App，在共享融合机手手机中的地理位置和环境参数后，利用GPRS移动网络技术通过Internet网络再上传至云计算平台进行处理，并融合大数据后储存在云存储平台，终端用户平台通过Internet网络访问云存储平台的数据。本系统是基于大数据的智能农机管理系统，可大幅度提高农机信息化管理水平及农机的利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及农机管理系统领域，尤其是涉及一种基于大数据的移动智能农机管理系统。
背景技术
农业机械化和农机装备是转变农业发展方式、提高农村生产力的重要基础，没有农业机械化，就没有农业农村现代化。近年来，我国农机制造水平稳步提升，农机装备总量持续增长，农机作业水平快速提高，农业生产已从主要依靠人力畜力转向主要依靠机械动力，进入了机械化为主导的新阶段，截止2014 年底，我国农机总动力达10.76 亿kw，平均每亩耕地的农机总动力39.68kw，全国农作物耕种收综合机械化率达到70%。
全国农机产品虽然型式多样，但任然不能满足生产的需要，机具作业环境复杂，需要更为可靠的农机产品和优质的服务，操作人员文化水平不高，农机维修保养困难，农机化水平在全国地区发展不平衡，农机使用安全等问题亟待解决。
随着物联网技术、智能化技术等高精尖技术的飞速进步，已经在包括农业机械在内的现代农业生产中得到了广泛应用。农机智能化是精准农业和数字农业的发展要求，并已成为农机发展必然趋势。因此，随着农机数量的增长以及农机智能化发展，对加强农机的智能化、信息化管理提出了更高的要求。
以物联网、云计算等新兴信息技术为依托，发达国家大力发展数字农业、智能农业、智慧农业，将信息技术与农艺技术、农业环境、农业经营、农业生产深度融合，农业信息化进入了一个全新的发展阶段。建立起以计算机技术为基础，3S 技术和通讯技术为主要手段，物联网和云计算为辅助的多层次、人机结合的农业机械化信息系统成为可能，有助于农业生产管理部门的信息共享，能及时有效地提供准确的信息，为政府调控市场和农村经济发展提供了宏观决策服务，指导了各级农机管理部门和相关农业生产部门，是引导农业机械化健康发展的重要措施和手段；同时，也会促进农机生产、经营和服务活动的开展，另外，通过发展农业机械化信息事业，还会推进农业经济发展和新兴产业的建设。
利用现代化的信息技术，建立健全智慧农机综合管理平台的服务管理功能和决策支持体系，对于加强农机信息化宏观调控和微观指导，进一步促进农业机械化、信息化的发展，具有十分重要的理论意义和实际意义。
将 3S技术、物联网、云计算和 B2C 模式引入到智慧农机综合管理平台中，为农业机械化和信息化工作提供新的手段和方法，提高了现代化农业生产的效率，促进了农机化与信息化的融合，将会给政府提供更加有效的监管手段，协调了农机组织的任务分配，服务了农民，促进全国农业现代化和信息化的快速发展。
发明内容
有鉴于此，本发明是利用物联网技术，以大数据为基础，以云计算和智能专家系统为手段，提出了一种基于大数据的移动智能农机管理系统，该系统集成了人机管理、作业管理、作业调度、远程监控（作业过程远程监控和机组技术状态远程监控）、电商平台、决策支持、维修专家系统等功能，将农机使用者、管理机构、设计与生产企业、售后维修、配件供应、作业对象等有机的联系起来，实现联动，实现数据信息互联共享，提高农机作业质量与效率，实现农机“一站式”综合服务，使农机管理进入大数据时代。
为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种基于大数据的移动智能农机管理系统，包括：动力机RFID电子标签、作业机具RFID电子标签、移动车载终端数据采集系统、机手手机App、Internet网络、云计算平台、云存储平台和终端用户平台。
进一步地，所述移动车载终端数据采集系统由无线连接装置、STM32F407ZGT6单片机、SD卡存储模块、CAN适配器、CAN接口、作业机具数据采集系统和OBDⅡ接口构成。
进一步地，所述无线连接装置是包含蓝牙模块、wifi模块、北斗+GPS模块、GPRS模块和RFID读写模块，其目的是通过无线连接实现数据的无线传输。
进一步地，所述STM32F407ZGT6单片机的I/O口分别与蓝牙模块、wifi模块、北斗+GPS模块、GPRS模块）、RFID读写模块、CAN适配器、SD卡存储模块连接。
进一步地，所述机手手机App由共享手机环境状态实时参数数据模块、A-GPS数据模块、移动车载终端数据采集系统上传数据接收模块和手机终端应用模块组成，其目的是共享机手手机中环境状态实时参数数据（天气、地磁、海拔高度、大气压力、加速度）、A-GPS数据，与移动车载终端数据采集系统上传数据接收模块的数据进行融合。
进一步的，所述云计算平台是由大数据数据库、GIS系统、信息处理系统、信息管理系统、决策支持系统、故障诊断专家系统六个子系统组成，且每个子系统相互连接，数据共享。
进一步的，所述终端用户平台由远程监控系统平台、机手管理平台、农户应用平台、农机使用企业平台、销售企业平台、农机电商平台、设计与生产企业平台、维修企业平台、农机管理平台九个子平台组成，且各子平台相互连接，数据共享，各用户平台可以通过网络访问云计算平台，读取相关数据及时了解相关动态。
进一步的，所述Internet网络分别与机手手机App、云计算平台、云存储平台和终端用户平台连接；所述云存储平台，一端与云计算平台连接，另一端又与Internet网络连接，但云存储平台与云计算平台可以双向通信，而存储平台与Internet网络是单向通信。
进一步地，所述动力机RFID电子标签是永久固定在每一台动力机上，存储动力机相关信息，是动力机身份识别的依据；所述作业机具RFID电子标签是永久固定在每一台作业机具上，存储作业机具的相关信息，是作业机具身份识别的依据。
进一步地，所述OBDⅡ接口是通过CAN适配器与STM32F407ZGT6单片机连接，其目的是OBDⅡ接口与动力机电控系统的OBDⅡ接口连接，获取动力机的所有技术状态参数，并通过CAN适配器传给STM32F407ZGT6单片机。
进一步地，所述作业机具数据采集系统用以收集作业机具的技术状态参数，通过CAN接口与CAN适配器连接后，将其所采集到的作业机具的技术状态参数上传给STM32F407ZGT6单片机。
进一步地，SD卡存储模块是用于存储STM32F407ZGT6单片机所获得的所有数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）利用物联网、数据共享等技术手段，将农机使用者、管理机构、设计与生产企业、售后维修、配件供应、作业对象等置于同一网络平台，快速联动，提高农机作业服务的效率和服务质量，实现农机高效、优质、低耗、安全运用；
（2）为大数据提供基础数据，同时还共享大数据，使农机管理进入大数据和智能化时代，提出了一种新的农机管理信息系统模式；
（3）利用大数据等先进技术手段进行农机信息化管理，有利于推进我国农业现代化发展，提升农机智能化管理水平，提高农机作业效率和服务能力，合理整合并利用数据资源，避免农机资源浪费。
附图说明
图1 是本发明的系统连接图；
图2是本发明的移动车载终端数据采集系统连接图；
图3是本发明的机手手机APP系统构成图；
图4是本发明的云计算平台连接图；
图5是本发明的终端用户平台连接图。
图中：1是动力机RFID电子标签，2是作业机具RFID电子标2签，3是移动车载终端数据采集系统，3.1为无线连接装置，3.1.1为蓝牙模块，3.1.2为WIFI模块，3.1.3为北斗+GPS模块，3.1.4为GPRS模块，3.1.5为RFID读写模块，3.2为STM32F407ZGT6单片机，3.3为SD卡存储模块，3.4为CAN适配器，3.5为CAN接口，3.6为作业机具数据采集系统，3.7为OBDⅡ接口，4是机手手机App，4.1为共享手机环境状态实时参数数据模块，4.2为A-GPS数据模块，4.3为移动车载终端数据采集系统上传数据接收模块，4.4为手机终端应用模块，5是Internet网络，6是云计算平台，6.1为大数据数据库，6.2是GIS系统，6.3是信息处理系统，6.4是信息管理系统，6.5是决策支持系统，6.6是故障诊断专家系统，7是云存储平台，8是终端用户平台，8.1是远程监控系统平台，8.2是机手管理平台，8.3是农户应用平台、8.4是农机使用企业平台，8.5是销售企业平台，8.6是农机电商平台、8.7是设计与生产企业平台、8.8是维修企业平台、8.9是农机管理平台。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。
如图1所示，一种基于大数据的移动智能农机管理系统与方法，包括：动力机RFID电子标签1、作业机具RFID电子标签2、移动车载终端数据采集系统3、机手手机App4、Internet网络5、云计算平台6、云存储平台7和终端用户平台8。
其中，移动车载终端数据采集系统3通过RF无线射频技术分别与动力机RFID电子标签1、作业机具RFID电子标签2连接，并进行数据传递，移动车载终端数据采集系统3通过蓝牙技术和机手手机App4连接，并实现数据传递。
其中，机手手机App4通过GPRS移动网络技术与Internet网络5连接。
其中，Internet网络5分别与云计算平台6、云存储平台7和终端用户平台8直接连接，且Internet网络5与云计算平台6和终端用户平台8是双向通信，而与云存储平台7是单向通信；云计算平台6和云存储平台7直接连接，可以双向通信。
其中，动力机RFID电子标签1是永久固定在每一台动力机上，存储动力机相关信息，是动力机身份识别的依据；作业机具RFID电子标签2是永久固定在每一台作业机具上，存储作业机具的相关信息，是作业机具身份识别的依据。
如图2所示，移动车载终端数据采集系统3由无线连接装置3.1、STM32F407ZGT6单片机3.2、SD卡存储模块3.3、CAN适配器3.4、CAN接口3.5、作业机具数据采集系统3.6和OBDⅡ接口3.7组成。
其中无线连接装置3.1包含蓝牙模块3.1.1、wifi模块3.1.2、北斗+GPS模块3.1.3、GPRS模块3.1.4和RFID读写模块3.1.5。
其中，STM32F407ZGT6单片机3.2与RFID读写模块3.1.5连接，其目的是分别读取动力机RFID电子标签1和作业机具RFID电子标签2，自动识别动力机和作业机具并获得相关信息。
其中，作业机具数据采集系统3.6采集作业机具的相关技术信息和作业信息，所获数据通过CAN接口3.5上传至CAN适配器3.4，最后通过CAN适配器3.4上传至STM32F407ZGT6单片机3.2。
其中， OBDⅡ接口3.7当与动力机控制系统的OBDⅡ输出口连接时，读取动力机的相关技术参数和工作参数，并将这些参数经CAN适配器3.4上传至STM32F407ZGT6单片机3.2。
其中，STM32F407ZGT6单片机3.2一方面将所获得的所有实时参数传递给SD卡存储模块3.3进行储存，同时也将所获得的所有实时参数通过蓝牙模块3.1.1上传到机手手机APP4；如果STM32F407ZGT6单片机3.2通过蓝牙模块3.1.1与机手手机App4连接不成功，则移动车载终端数据采集系统3直接通过GPRS模块3.1.4与Internet网络5连接，并将STM32F407ZGT6单片机3.2所获得的所有实时参数直接上传至Internet网络5，再由Internet网络5上传至云计算平台6。
如图3所示，机手手机App4由共享手机环境状态实时参数数据模块4.1、A-GPS数据模块4.2、移动车载终端数据采集系统上传数据接收模块4.3和手机终端应用模块4.4组成。
其中，共享手机环境状态实时参数数据模块4.1是共享机手手机中环境状态实时参数（天气、地磁、海拔高度、大气压力、加速度）。
其中，A-GPS数据模块为提取的机手手机A-GPS数据。将手手机中的环境状态实时参数、A-GPS数据和移动车载终端数据采集系统上传数据模块4.3的数据合并后，通过GPRS移动网络上传至云计算平台6进行处理。
其中，手机终端应用模块4.4是表明机手手机既是数据上传的装置，亦是一个应用终端，可接受终端用户平台、云计算平台的相关数据。
如图4所示，云计算平台6是由大数据数据库6.1、GIS系统6.2、信息处理系统6.3、信息管理系统6.4、决策支持系统6.5、故障诊断专家系统6.6六个子系统组成，且每个子系统相互连接，数据共享。
如图5所示，终端用户平台8由远程监控系统平台8.1、机手管理平台8.2、农户应用平台8.3、农机使用企业平台8.4、销售企业平台8.5、农机电商平台8.6、设计与生产企业平台8.7、维修企业平台8.8、农机管理平台8.9九个子平台组成，且各子平台相互连接，数据共享，可实时远程监控设备的技术状态和使用作业情况，为合理配置作业机具、机具维修保养、作业方法、作业调度以及跨区域作业等提供依据；将农机使用者、管理机构、设计与生产企业、售后维修、配件供应、作业对象等置于同一网络平台，快速联动，提高农机作业服务的效率和服务质量，实现农机高效、优质、低耗、安全运用。
本移动智能农机管理系统工作时，移动车载终端数据采集系统3中的蓝牙模块3.1.1通过蓝牙技术自动与机手手机App4连接，完成农机机手的自动注册；然后，通过RFID读写模块3.1.5与读取动力机RFID电子标签1和作业机具RFID电子标签2的信息，实现对动力机和作业机具的身份识别，同时自动完成机具的注册，实现人（农机机手）、机（移动农机）的实时管理；作业机具数据采集系统3.6采集的作业机具的实时工作和性能参数，通过与之相连的CAN接口3.5上传至CAN适配器3.4，再由CAN适配器3.4上传至STM32F407ZGT6单片机3.2；OBDⅡ接口3.7与动力机控制系统的OBDⅡ接口相连，读取其实时工作和性能参数，并将获得的实时参数上传至与之相连的CAN适配器3.4，再由CAN适配器3.4上传至STM32F407ZGT6单片机3.2；北斗+GPS模块3.1.3也将地理位置信息上传至STM32F407ZGT6单片机3.2，STM32F407ZGT6单片机3.2将所有获得的数据，一方面是存储在SD卡存储模块3.3中，同时也将数据通过蓝牙模块3.1.1，利用蓝牙无线连接技术，将数据上传至机手手机App4，共享机手手机中环境状态实时参数（天气、地磁、海拔高度、大气压力、加速度）、A-GPS数据，连同STM32F407ZGT6单片机3.2上传来的数据一起，通过3G或4G移动网络上传至Internet网络5，再由Internet网络5上传至云计算平台6，云计算平台6将所获得的数据进行处理和管理，并将结果储存在云存储平台7中，终端用户平台8中的所有分平台通过Internet网络5直接访问云存储平台7，获取相关数据，实现各自的功能，同时也将各分平台的实时数据通过Internet网络5上传至云计算平台6，云计算平台6将所获得的所有数据进行处理和管理，并将结果储存在云存储平台7中，终端用户平台8中的所有分平台通过Internet网络5直接访问云存储平台7，如此反复。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于大数据的移动智能农机管理系统，其特征在于：包括动力机RFID电子标签（1）、作业机具RFID电子标签（2）、移动车载终端数据采集系统（3）、机手手机App（4）、Internet网络（5）、云计算平台（6）、云存储平台（7）和终端用户平台（8）；所述移动车载终端数据采集系统（3）由无线连接装置（3.1）、STM32F407ZGT6单片机（3.2）、SD卡存储模块（3.3）、CAN适配器（3.4）、CAN接口（3.5）、作业机具数据采集系统（3.6）和OBDⅡ接口（3.7）构成；所述STM32F407ZGT6单片机（3.2）的I/O口分别与蓝牙模块（3.1.1）、wifi模块（3.1.2）、北斗+GPS模块（3.1.3）、GPRS模块（3.1.4）、RFID读写模块（3.1.5）、CAN适配器（3.4）、SD卡存储模块（3.3）连接；所述机手手机App（4）由共享手机环境状态实时参数数据模块（4.1）、A-GPS数据模块（4.2）、移动车载终端数据采集系统上传数据接收模块（4.3）和手机终端应用模块（4.4）组成，其目的是共享机手手机中环境状态实时参数数据（天气、地磁、海拔高度、大气压力、加速度）、A-GPS数据，与移动车载终端数据采集系统上传数据接收模块（4.3）的数据进行融合；所述云计算平台（6）是由大数据数据库（6.1）、GIS系统（6.2）、信息处理系统（6.3）、信息管理系统（6.4）、决策支持系统（6.5）、故障诊断专家系统（6.6）六个子系统组成，且每个子系统相互连接，数据共享；所述终端用户平台（8）由远程监控系统平台（8.1）、机手管理平台（8.2）、农户应用平台（8.3）、农机使用企业平台（8.4）、销售企业平台（8.5）、农机电商平台（8.6）、设计与生产企业平台（8.7）、维修企业平台（8.8）、农机管理平台（8.9）九个子平台组成，且各子平台相互连接，数据共享；所述Internet网络（5）分别与机手手机App（4）、云计算平台（6）、云存储平台（7）和终端用户平台（8）连接；所述云存储平台（7），一端与云计算平台（6）连接，另一端又与Internet网络（5）连接，但云存储平台（7）与云计算平台（6）可以双向通信，而存储平台（7）与Internet网络（5）是单向通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的移动智能农机管理系统，其特征在于：所述动力机RFID电子标签（1）是永久固定在每一台动力机上，存储动力机相关信息，是动力机身份识别的依据。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的移动智能农机管理系统，其特征在于：所述作业机具RFID电子标签（2）是永久固定在每一台作业机具上，存储作业机具的相关信息，是作业机具身份识别的依据。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的移动智能农机管理系统，其特征在于：所述无线连接装置(3.1)是包含蓝牙模块（3.1.1）、wifi模块（3.1.2）、北斗+GPS模块（3.1.3）、GPRS模块（3.1.4）和RFID读写模块（3.1.5）。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的移动智能农机管理系统，其特征在于：所述OBDⅡ接口（3.7）是通过CAN适配器（3.4）与STM32F407ZGT6单片机（3.2）连接，其目的是OBDⅡ接口（3.7）与动力机电控系统的OBDⅡ接口连接，获取动力机的所有技术状态参数，并通过CAN适配器（3.4）传给STM32F407ZGT6单片机（3.2）。
6.根据权利要求1所述的一种基于大数据的移动智能农机管理系统，其特征在于：所述作业机具数据采集系统（3.6）用以收集作业机具的技术状态参数，通过CAN接口（3.5）与CAN适配器（3.4）连接。
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