CN114550409A - 一种基于家庭农场的机械化种植设备系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于家庭农场的机械化种植设备系统，包括图像采集模块，用于采集作业区域的图像信息；卫星接收机模块，设置在作业机械的外壳上，用于获取作业机械的位置信息；监测中心模块，与图像采集模块连接，用于根据图像信息确定作业机械的位姿信息，并根据图像信息判断作业区域是否存在移动人员，若是，则根据位姿信息和移动人员的位置进行作业范围的确定，若作业范围小于预设安全阈值范围，则发送报警信息；安全监管模块，用于根据报警信息进行报警，并根据位置信息判断作业机械是否超过预设作业范围，若是，则进行报警。本发明能够对作业区域的作业机械和人员进行实时检测并进行报警，提高了机械化种植过程中的安全性。

Description

一种基于家庭农场的机械化种植设备系统

技术领域

本发明涉及农业生产自动化技术领域，特别是涉及一种基于家庭农场的机 械化种植设备系统。

背景技术

家庭农场是以家庭成员为主要劳动力，从事农业规模化、集约化、商品化 生产经营，并以农业为主要收入来源的新型农业经营主体。

但是，东北黑土区由于土地分散经营、种植体系单一、缺少职业农民等特 性导致玉米种植类家庭农场存在如下缺点：

(1)缺乏科学规划、管理不规范；

(4)农业机械在种植作业时的调配效率低；

(5)生产管理过程不标准，使得进行机械化种植的作业机械易发生误伤 人员的事件。

这些缺点制约着家庭农场农业生产的专业化、组织化和社会化水平。因此， 一种基于家庭农场的机械化种植设备系统亟待出现。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于家庭农场的机械 化种植设备系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于家庭农场的机械化种植设备系统，包括：

图像采集模块，用于采集作业区域的图像信息；

卫星接收机模块，设置在作业机械的外壳上，用于获取所述作业机械的位 置信息；

监测中心模块，与所述图像采集模块连接，用于根据所述图像信息确定所 述作业机械的位姿信息，并根据所述图像信息判断所述作业区域是否存在移动 人员，若是，则根据所述位姿信息和所述移动人员的位置进行作业范围的确定， 若所述作业范围小于预设安全阈值范围，则发送报警信息；

安全监管模块，分别与所述监测中心模块和所述卫星接收机模块连接，用 于根据所述报警信息进行报警，并根据所述位置信息判断所述作业机械是否超 过预设作业范围，若是，则进行报警。

优选地，还包括：

家庭农场管理模块，分别与所述监测中心模块和所述安全监管模块连接， 用于获取预设的种植任务，并根据所述种植任务、所述作业机械的位姿信息和 所述位置信息对待作业机械进行工作分配。

优选地，所述家庭农场管理模块具体包括：

工单解析单元，用于根据获取到的所述种植任务进行解析，得到任务工单 信息；所述任务工单信息包括作业机械的数量信息、种类信息和工作区域信息；

现场信息确定单元，用于根据所述位姿信息和所述位置信息确定现场已有 的作业机械的数量、种类和位置；

分配单元，根据所述数量信息、所述种类信息、所述工作区域信息和所述 现场已有的作业机械的数量、种类和位置对所述待作业机械的工序和数量进行 分配；所述待作业机械包括动力拖拉机、打药机、深松机、整地机、六行免耕 播种机、施肥罐车和六行玉米籽粒直收型收割机。

优选地，还包括：

移动终端，与所述家庭农场管理模块连接，用于查找并读取所述任务工单 信息，并根据现场的所述作业机械的工作情况进行实时记录，并将记录结果反 馈至所述安全监管模块；所述安全监管模块根据所述记录结果进行报警。

优选地，所述移动终端通过无线射频模块与所述家庭农场管理模块连接。

优选地，还包括：

数据库模块，与所述分配单元连接，用于存储所述分配单元对所述待作业 机械的工序和数量进行分配的分配结果，以形成历史数据库；所述历史数据库 用于根据任务工单信息匹配最优的分配结果，并将匹配到的分配结果发送至所 述分配单元中。

优选地，还包括：

智能导航模块，设置在所述作业机械内部，分别与所述卫星接收机模块和 所述工单解析单元连接，用于根据所述位置信息和所述工作区域信息进行路径 规划，并将规划好的路径进行实时显示。

优选地，还包括：

作业人员招募模块，分别与所述工单解析单元和所述移动终端连接，用于 根据所述任务工单信息确定作业人员需求数量，并根据所述作业人员需求数量 生成招募信息，并发送至各个所述移动终端。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种基于家庭农场的机械化种植设备系统，包括图像采集模 块，用于采集作业区域的图像信息；卫星接收机模块，设置在作业机械的外壳 上，用于获取所述作业机械的位置信息；监测中心模块，与所述图像采集模块 连接，用于根据所述图像信息确定所述作业机械的位姿信息，并根据所述图像 信息判断所述作业区域是否存在移动人员，若是，则根据所述位姿信息和所述 移动人员的位置进行作业范围的确定，若所述作业范围小于预设安全阈值范围， 则发送报警信息；安全监管模块，分别与所述监测中心模块和所述卫星接收机 模块连接，用于根据所述报警信息进行报警，并根据所述位置信息判断所述作 业机械是否超过预设作业范围，若是，则进行报警。通过上述技术方案能够对 作业区域的作业机械和人员进行实时检测并进行报警，提高了机械化种植过程 中的安全性。且在具体实施例中，还能够通过家庭农场管理模块实现了种植任 务的高效分配，提高了农业机械在种植作业时的调配效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例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性 的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的实施例中的基于家庭农场的机械化种植设备系统的 模块连接图。

符号说明：

1-图像采集模块，2-卫星接收机模块，3-监测中心模块，4-安全监管模块， 5-家庭农场管理模块，6-移动终端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性 可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并 不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施 例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其 它实施例相结合。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第 三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包 括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一 系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤，而是可选地还包括没有列 出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤 元。

本发明的目的是提供一种基于家庭农场的机械化种植设备系统，能够对作 业区域的作业机械和人员进行实时检测并进行报警，提高了机械化种植过程中 的安全性，并实现了种植任务的高效分配，提高了农业机械在种植作业时的调 配效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的实施例中的基于家庭农场的机械化种植设备系统的 模块连接图，如图1所示，本发明提供了一种基于家庭农场的机械化种植设备 系统，包括：

图像采集模块1，用于采集作业区域的图像信息；

卫星接收机模块2，设置在作业机械的外壳上，用于获取所述作业机械的 位置信息；

监测中心模块3，与所述图像采集模块1连接，用于根据所述图像信息确 定所述作业机械的位姿信息，并根据所述图像信息判断所述作业区域是否存在 移动人员，若是，则根据所述位姿信息和所述移动人员的位置进行作业范围的 确定，若所述作业范围小于预设安全阈值范围，则发送报警信息；

安全监管模块4，分别与所述监测中心模块3和所述卫星接收机模块2连 接，用于根据所述报警信息进行报警，并根据所述位置信息判断所述作业机械 是否超过预设作业范围，若是，则进行报警。

家庭农场管理模块5，分别与所述监测中心模块3和所述安全监管模块4 连接，用于获取预设的种植任务，并根据所述种植任务、所述作业机械的位姿 信息和所述位置信息对待作业机械进行工作分配。

具体的，所述图像采集模块1为农业监控摄像头；所述农业监控摄像头设 置在所述作业区域内，并与水平地面距离一定的高度。

可选地，所述监测中心模块3部署有作业机械及人员检测模型，对所述图 像采集单元采集到的图像进行检测，具体部署过程为：

(1)在所述监测中心模块3中进行目标检测模型的安装环境准备；

(2)配置所述目标检测模型的参数；

(3)优化目标检测模型；

(4)最终得到所述作业机械及人员检测模型。

可选地，所述优化所述目标检测模型，具体包括：

准备所述作业机械的图像的样本集和移动人员的图像的样本集；

通过样本集对所述目标检测模型进行训练；

测试训练后的所述目标检测模型的精度；

若所述精度符合预设精度阈值，则确定所述目标检测模型为所述作业机械 及人员检测模型；若不符合所述精度阈值，则重新调整所述目标检测模型的参 数，使测试训练后的目标检测模型的精度在所述精度阈值范围内，从而得到所 述作业机械及人员检测模型。

优选地，所述家庭农场管理模块5具体包括：

工单解析单元，用于根据获取到的所述种植任务进行解析，得到任务工单 信息；所述任务工单信息包括作业机械的数量信息、种类信息和工作区域信息；

现场信息确定单元，用于根据所述位姿信息和所述位置信息确定现场已有 的作业机械的数量、种类和位置；

分配单元，根据所述数量信息、所述种类信息、所述工作区域信息和所述 现场已有的作业机械的数量、种类和位置对所述待作业机械的工序和数量进行 分配；所述待作业机械包括动力拖拉机、打药机、深松机、整地机、六行免耕 播种机、施肥罐车和六行玉米籽粒直收型收割机。

具体的，本实施例中沿着条带旋耕-免耕播种-苗期深松-病虫草害生物防治 -中耕深松-籽粒直收的流程进行标准化生产。

可选地，本实施例中拥有满足农业生产所需的必备农业机械，包括但不限 于动力拖拉机、打药机、深松机等，主要农业生产环节基本实现机械化。

进一步地，为发挥农业机械最大效率，采用整地机+六行免耕播种机+施肥 罐车+六行玉米籽粒直收型收割机，减少机手人员，实现一个机手可顶30-50 个普通劳力。

具体的，所述整地机的耕深和耕宽可根据实际情况进行调整。例如六行浅 旋整地机。

优选地，还包括：

移动终端6，与所述家庭农场管理模块5连接，用于查找并读取所述任务 工单信息，并根据现场的所述作业机械的工作情况进行实时记录，并将记录结 果反馈至所述安全监管模块4；所述安全监管模块4根据所述记录结果进行报 警。

可选地，所述移动终端6包括但不限于手机、移动平板和个人移动计算机 等。

优选地，所述移动终端6通过无线射频模块与所述家庭农场管理模块5连 接。

优选地，还包括：

数据库模块，与所述分配单元连接，用于存储所述分配单元对所述待作业 机械的工序和数量进行分配的分配结果，以形成历史数据库；所述历史数据库 用于根据任务工单信息匹配最优的分配结果，并将匹配到的分配结果发送至所 述分配单元中。

可选地，本实施例中的历史数据库，预先保存有多个预设工序对应的预设 的作业类型信息和对应预设的作业机械的种类和数量信息。将解析出来的需求 的作业相关信息输入至所述历史数据库，通过历史数据库，根据需求的作业相 关信息进行查找，得到预先设置的最优的作业机械的工序和数量，即得到了最 优的分配结果。

优选地，还包括：

智能导航模块，设置在所述作业机械内部，分别与所述卫星接收机模块2 和所述工单解析单元连接，用于根据所述位置信息和所述工作区域信息进行路 径规划，并将规划好的路径进行实时显示。

具体的，所述智能导航模块包括处理器、射频单元和显示单元，所述处理 器通过射频单元与卫星接收机模块2和所述工单解析单元进行无线通信，并通 过显示单元对规划好的路径进行实时显示。

优选地，还包括：

作业人员招募模块，分别与所述工单解析单元和所述移动终端6连接，用 于根据所述任务工单信息确定作业人员需求数量，并根据所述作业人员需求数 量生成招募信息，并发送至各个所述移动终端6。

作为一种可选的实施方式，本实施例中的作业人员以家庭成员为主，季节 性雇工为辅，无常年雇工或常年雇工数量不超过家庭务农人员数量。家庭农场 主应为具有丰富农业生产经验或接受过相关农业教育、培训的人员。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明能够对作业区域的作业机械和人员进行实时检测并进行报警， 提高了机械化种植过程中的安全性。

(2)本发明通过家庭农场管理模块实现了种植任务的高效分配，提高了 农业机械在种植作业时的调配效率。

(3)本发明通过东北黑土区玉米种植类家庭农场实际建设、生产运营经 验集成了现有成熟的家庭农场建设与管理办法，实现其规范、有序、健康发展。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是 与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于 实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较 简单，相关之处参见装置部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施 例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变 之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于家庭农场的机械化种植设备系统，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于采集作业区域的图像信息；

卫星接收机模块，设置在作业机械的外壳上，用于获取所述作业机械的位置信息；

监测中心模块，与所述图像采集模块连接，用于根据所述图像信息确定所述作业机械的位姿信息，并根据所述图像信息判断所述作业区域是否存在移动人员，若是，则根据所述位姿信息和所述移动人员的位置进行作业范围的确定，若所述作业范围小于预设安全阈值范围，则发送报警信息；

安全监管模块，分别与所述监测中心模块和所述卫星接收机模块连接，用于根据所述报警信息进行报警，并根据所述位置信息判断所述作业机械是否超过预设作业范围，若是，则进行报警。

2.根据权利要求1所述的基于家庭农场的机械化种植设备系统，其特征在于，还包括：

家庭农场管理模块，分别与所述监测中心模块和所述安全监管模块连接，用于获取预设的种植任务，并根据所述种植任务、所述作业机械的位姿信息和所述位置信息对待作业机械进行工作分配。

3.根据权利要求2所述的基于家庭农场的机械化种植设备系统，其特征在于，所述家庭农场管理模块具体包括：

工单解析单元，用于根据获取到的所述种植任务进行解析，得到任务工单信息；所述任务工单信息包括作业机械的数量信息、种类信息和工作区域信息；

现场信息确定单元，用于根据所述位姿信息和所述位置信息确定现场已有的作业机械的数量、种类和位置；

分配单元，根据所述数量信息、所述种类信息、所述工作区域信息和所述现场已有的作业机械的数量、种类和位置对所述待作业机械的工序和数量进行分配；所述待作业机械包括动力拖拉机、打药机、深松机、整地机、六行免耕播种机、施肥罐车和六行玉米籽粒直收型收割机。

4.根据权利要求3所述的基于家庭农场的机械化种植设备系统，其特征在于，还包括：

移动终端，与所述家庭农场管理模块连接，用于查找并读取所述任务工单信息，并根据现场的所述作业机械的工作情况进行实时记录，并将记录结果反馈至所述安全监管模块；所述安全监管模块根据所述记录结果进行报警。

5.根据权利要求4所述的基于家庭农场的机械化种植设备系统，其特征在于，所述移动终端通过无线射频模块与所述家庭农场管理模块连接。

6.根据权利要求3所述的基于家庭农场的机械化种植设备系统，其特征在于，还包括：

数据库模块，与所述分配单元连接，用于存储所述分配单元对所述待作业机械的工序和数量进行分配的分配结果，以形成历史数据库；所述历史数据库用于根据任务工单信息匹配最优的分配结果，并将匹配到的分配结果发送至所述分配单元中。

7.根据权利要求3所述的基于家庭农场的机械化种植设备系统，其特征在于，还包括：

智能导航模块，设置在所述作业机械内部，分别与所述卫星接收机模块和所述工单解析单元连接，用于根据所述位置信息和所述工作区域信息进行路径规划，并将规划好的路径进行实时显示。

8.根据权利要求4所述的基于家庭农场的机械化种植设备系统，其特征在于，还包括：

作业人员招募模块，分别与所述工单解析单元和所述移动终端连接，用于根据所述任务工单信息确定作业人员需求数量，并根据所述作业人员需求数量生成招募信息，并发送至各个所述移动终端。

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