CN112034850A - 一种实现农场无人化生产的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种云平台、无人车、作业模块三位一体的农场作业方法，包括以下步骤，管理员根据云端管理平台中的农场地图制定不同作业类型的作业计划，低速农用无人车的作业计划包括作业路线和作业区域；云端管理平台将制定的作业计划下发至配有相关作业模块的低速农用无人车，低速农用无人车解析作业计划指令后执行作业计划；作业执行过程中，低速农用无人车实时检测车辆消耗品情况，同时实时采集数据并将数据反馈至云端管理平台。本发明的有益效果是实现远程指挥、控制无人车，无人车可按照接收作业路线和作业类型进行工作；减少农业生产中的人工投入，实现生产的无人化，提升了农业生产效率，降低生产成本，同时保障了农业生产者的身体健康。
Description
技术领域
本发明涉及智慧农业技术领域，尤其涉及一种实现农场无人化生产的方法。
背景技术
随着我国城镇化与人口老龄化的发展，我国农业面临无人种地、土地撂荒等严重问题。同时，随着技术的发展，无人驾驶技术正落地应用在传统行业。特别是在农业领域，无人驾驶技术的落地应用，能够减少人力投入，降低农业生产成本，提高劳动生产效率，提升我国农业的生产水平。
传统农机仍然需要人工操作，需要人驾驶，进行规避障碍物、采摘、喷洒农药等操作；对人的依赖性大，导致农业生产中人力成本高，同时增加了农业生产成本，此外，在生产过程中，如喷洒农药，会无法避免的对人体产生不良的影响。
发明内容
本发明提供一种实现农场无人化生产的方法，用户可以实现远程指挥、控制无人车，无人车可按照接收作业路线和作业类型进行工作；减少农业生产中的人工投入，实现生产的无人化，提升了农业生产效率，降低生产成本，同时保障了农业生产者的身体健康。
本发明提供的具体技术方案如下：
一种实现农场无人化生产的方法，包括云端管理平台和低速农用无人车，管理员通过云端管理平台实现低速农用无人车的控制；包括以下步骤，
1）管理员根据云端管理平台中的农场地图制定不同作业类型的作业计划，低速农用无人车的作业计划包括作业路线和作业区域；
2）云端管理平台将制定的作业计划下发至相应的低速农用无人车，低速农用无人车解析作业计划指令后执行作业计划；
3）作业执行过程中，低速农用无人车实时检测车辆消耗品情况，同时实时采集数据并将数据反馈至云端管理平台；
其中，步骤1）中，作业路线分别手动路线和牛耕路线，手动路线是在农场地图上打点，根据打点顺序生成有方向的线段，构成作业路线；牛耕路线是云端管理平台根据农场地图的道路情况及低速农用无人车情况在作业区域中生成回形作业路线。
本方案中，为了实现农场的无人化生产，本方案设计了云端管理平台远程控制低速农用无人车，进行作业管理控制，并通过制定作业路线，实现低速农用无人车作业路线规划；本方案中的手动路线是管理员在农场地图上打点生产作业路线，该路线包括低速农用无人车从仓库出发至作业区域起点位置和作业区域内执行作业的路线两部分；牛耕路线主要适用于大田模式，不需要操作者手动规划制定作业路线，作业区域制定后，云端管理平台根据农场道路情况、无人车的转弯半径、路线生成的起始边以及起始方向，可自动生成回形作业路线。
可选的，步骤1）中，农场地图的绘制方法包括以下步骤；
1.1）绘制人员围绕农场进行打点，采集农场坐标；
1.2）处理得到农场的点坐标，将点坐标数据格式转为json格式，坐标系统转为墨卡托坐标系；
1.3）将json格式的点坐标及对应的经纬度坐标上传LSV地图，并将农场地图的图片格式影像上传；
1.4）绘制人员打的坐标点为农场道路参考点，将道路参考点的点要素转化为线要素，形成道路参考线，在道路参考线的基本上增加道宽形成农场道路；
1.5）录入农场基本信息，优化地图图层，形成电子地图。
本技术改进中，主要设计了农场地图的绘制方法；通过农场坐标打点，形成道路参考点、道路参考线和农场道路，形成农场的电子地图；其中道路参考点和农场道路为无人车作业路线和作业区域制定的重要指标。
可选的，所述作业区域是在农场地图的农田范围上打点形成的一个闭合区域，低速农用无人车在到达作业区域后，开启执行作业模式。本技术改进是为了避免无人车的无效作业，即低速农用无人车只有在进入作业区域后才开始作业模式如喷洒农业、采摘等；无人车在非作业区域只根据作业路径前行，不开启作业模式。
可选的，所述打点均为打农场道路参考点，所述农场道路参考点具有吸附功能，在农场地图打点均会吸附到最近的农场道路参考点上。本技术改进中，因人工规划作业路径时，在农场地图打点精准度难以保证，所以设计了道路参考点的吸附功能，避免误点使无人车行驶出道路。
可选的，所述低速农用无人车停放在仓库中，仓库到农场的每条道路的路线是内置于云端管理平台的；当低速农用无人车执行牛耕路线时，先通过内置路线实现仓库到牛耕路线的起点位置，然后再根据牛耕路线进行作业。本技术方案中，将仓库至农场的每条道路的路线内置于平台中，一方面是低速农用无人车在执行牛耕路线时，需要无人车自动前往牛耕路线的起点，另一方面是当无人车因各种原因返厂（即返回仓库）时，也需行驶至道路后，自动返回仓库。
可选的，所述低速农用无人车在执行作业时，不同的作业种类在农场地图上显示不同的颜色；已作业的作业区与未作业的作业区颜色不同，即已作业的作业区会进行变色。本技术改进中，为了便于管理员直观区分不同作业类型、及低速农用无人车已作业区域和未作业区域，通过颜色进行区分。
可选的，所述管理员可点击正在执行作业的低速农用无人车返厂，或低速农用无人车的消耗品需补给时可向云端管理平台申请返厂，确认返厂后，关闭作业，直行或倒车到最近道路返厂。本技术改进中，若管理员因故让低速农用无人车返厂、或无人车因异常需返厂，确认返厂操作执行后，无人车行至最近道路后根据内置路径返厂。
可选的，所述作业类型包括采摘、喷药、除草作业模块；所述低速农用无人车搭载不同作业模块实现不同作业种类类型。本技术改进中，无人车可搭载不同的作业模块，实现一车多功能，一车多用。
本发明的有益效果：用户可以实现远程指挥、控制无人车，无人车可按照接收作业路线和作业类型进行工作；减少农业生产中的人工投入，实现生产的无人化，提升了农业生产效率，降低生产成本，同时保障了农业生产者的身体健康。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的农场地图（未显示地图背景图）示意图；
图2为本发明实施例的作业路线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合图1~图2对本发明实施例的进行详细的说明。
参考图1、2所示，一种实现农场无人化生产的方法，包括云端管理平台和低速农用无人车，管理员通过云端管理平台实现低速农用无人车的控制；包括以下步骤，
1）管理员根据云端管理平台中的农场地图制定不同作业类型的作业计划，低速农用无人车的作业计划包括作业路线和作业区域；其中，所述作业区域是在农场地图的农田范围上打点形成的一个闭合区域，低速农用无人车在到达作业区域后，开启执行作业模式；作业区域仅限于农田范围，超过农田范围点击失效，不可规划。
2）云端管理平台选择已上线的符合该作业类型的车辆进行派单，将制定的作业计划下发至相应的低速农用无人车，低速农用无人车解析作业计划指令后执行作业计划。低速农用无人车基于卫星导航判断是否进入作业区域，若进入则执行作业计划。
3）作业执行过程中，低速农用无人车实时检测车辆消耗品情况，同时实时采集数据并将数据反馈至云端管理平台。
其中，步骤1）中，作业路线分别手动路线和牛耕路线，手动路线是在农场地图上打点，每点击一个地方便生成一个点，根据打点的顺序，相邻两点间可自动生成有方向的线段，双击即可生成作业路线；牛耕路线是云端管理平台根据农场地图的道路情况及低速农用无人车情况在作业区域中生成回形作业路线。
步骤1）中，农场地图的绘制方法包括以下步骤；
1.1）绘制人员使用RTK围绕农场进行打点，采集农场坐标，误差范围在±5cm；
1.2）利用Q—Gis和Arcmap处理得到的点坐标，将数据格式从csv转换为shp，再转为json，坐标系统由WGS84转为墨卡托；得到经纬度坐标，进而确定所做地图区域的边界和大小；
1.3）将上一步中的json格式的点坐标及对应的经纬度坐标上传LSV地图，并下载jpg或png格式的影像作为地图背景，下载tiff格式的影像图并将之上传到Arcmap中，此过程中也需将WGS84坐标转为墨卡托，得到精确的经纬度坐标；
1.4）绘制人员打的坐标点为农场道路参考点，将道路参考点的点要素转化为线要素，形成道路参考线，再通过Q—Gis将shp数据转化为Geojson格式供地图配置所用，在道路参考线的基本上增加道宽形成农场道路；
1.5）录入农场基本信息（包括农场名称、农场边界、中心点、面积等农场基本信息等），地图影像、道路参考线、道路参考点等文件均为一个图层，上传后可调整排序形成电子地图。此外，Geojosn格式的图层还包括道路、建筑物、鱼塘、指挥中心、障碍物等，可定制化配置。
所述打点均为打农场道路参考点，所述农场道路参考点具有吸附功能（使用openlayers实现），在农场地图打点均会吸附到最近的农场道路参考点上。打点的范围仅限于道路参考点及道路参考线上的点，非道路参考点、非道路参考线上的点不可点击，避免误点让车辆行驶出道路，误伤人员。
所述低速农用无人车停放在仓库中，仓库到农场的每条道路的路线是内置于云端管理平台的；当低速农用无人车执行牛耕路线时，先通过内置路线实现仓库到牛耕路线的起点位置，然后再根据牛耕路线进行作业。
所述低速农用无人车在执行作业时，不同的作业种类在农场地图上显示不同的颜色；已作业的作业区与未作业的作业区颜色不同，即已作业的作业区会进行变色。此外，作业指令会显示在云端管理平台的作业执行页面的指令列表中，作业执行页面会显示该农场当前作业指令状态为待执行、正在执行、暂停的所有作业指令，点击某条指令便可查看该车辆在地图上对指令的执行状况，可实时监控车辆所处位置、作业路线、行驶速度、偏移量等信息。
所述作业类型包括采摘、喷药、除草作业模块；所述低速农用无人车搭载不同作业模块实现不同作业种类类型。例如，执行采摘作业时，低速农用无人车搭载智能机械臂，与无车人车的传感设备和摄像设备配合，实现成熟果实的采摘；执行喷药作业时，无人车搭载喷药风机模块，该模块包括水箱药箱喷头等，实现喷药作业的完成。
所述管理员可点击正在执行作业的低速农用无人车返厂，或低速农用无人车的消耗品需补给时可向云端管理平台申请返厂，确认返厂后，关闭作业，直行或倒车到最近道路返厂。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种实现农场无人化生产的方法，包括云端管理平台和低速农用无人车，管理员通过云端管理平台实现低速农用无人车的控制；包括以下步骤，
1）管理员根据云端管理平台中的农场地图制定不同作业类型的作业计划，低速农用无人车的作业计划包括作业路线和作业区域；
2）云端管理平台将制定的作业计划下发至相应的低速农用无人车，低速农用无人车解析作业计划指令后执行作业计划；
3）作业执行过程中，低速农用无人车实时检测车辆消耗品情况，同时实时采集数据并将数据反馈至云端管理平台；
其中，步骤1）中，作业路线分别手动路线和牛耕路线，手动路线是在农场地图上打点，根据打点顺序生成有方向的线段，构成作业路线；牛耕路线是云端管理平台根据农场地图的道路情况及低速农用无人车情况在作业区域中生成回形作业路线。
2.根据权利要求1所述的实现农场无人化生产的方法，其特征在于，步骤1）中，农场地图的绘制方法包括以下步骤；
1.1）绘制人员围绕农场进行打点，采集农场坐标；
1.2）处理得到农场的点坐标，将点坐标数据格式转为json格式，坐标系统转为墨卡托坐标系；
1.3）将json格式的点坐标及对应的经纬度坐标上传LSV地图，并将农场地图的图片格式影像上传；
1.4）绘制人员打的坐标点为农场道路参考点，将道路参考点的点要素转化为线要素，形成道路参考线，在道路参考线的基本上增加道宽形成农场道路；
1.5）录入农场基本信息，优化地图图层，形成电子地图。
3.根据权利要求1所述的实现农场无人化生产的方法，其特征在于，所述作业区域是在农场地图的农田范围上打点形成的一个闭合区域，低速农用无人车在到达作业区域后，开启执行作业模式。
4.根据权利要求1所述的实现农场无人化生产的方法，其特征在于，所述打点均为打农场道路参考点，所述农场道路参考点具有吸附功能，在农场地图打点均会吸附到最近的农场道路参考点上。
5.根据权利要求1所述的实现农场无人化生产的方法，其特征在于，所述低速农用无人车停放在仓库中，仓库到农场的每条道路的路线是内置于云端管理平台的；当低速农用无人车执行牛耕路线时，先通过内置路线实现仓库到牛耕路线的起点位置，然后再根据牛耕路线进行作业。
6.根据权利要求1所述的实现农场无人化生产的方法，其特征在于，所述低速农用无人车在执行作业时，不同的作业种类在农场地图上显示不同的颜色；已作业的作业区与未作业的作业区颜色不同，即已作业的作业区会进行变色。
7.根据权利要求1所述的实现农场无人化生产的方法，其特征在于，所述管理员可点击正在执行作业的低速农用无人车返厂，或低速农用无人车的消耗品需补给时可向云端管理平台申请返厂，确认返厂后，关闭作业，直行或倒车到最近道路返厂。
8.根据权利要求1所述的实现农场无人化生产的方法，其特征在于，所述作业类型包括采摘、喷药、除草作业模块；所述低速农用无人车搭载不同作业模块实现不同作业种类类型。
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