CN209281237U - 高精度农机远程监测控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高精度农机远程监测控制系统，包括定位模块、车辆CAN总线通信模块、主控模块、数据传输模块、后台服务器和电源转换及供电切换电路模块；电源转换及供电切换电路模块分别与定位模块、主控模块、数据传输模块和后台服务器电连接，主控模块与定位模块电连接，并通过数据传输模块与后台服务器进行通信，主控模块通过车辆CAN总线通信模块与农机ECU电连接。本实用新型电路结构紧凑，基于北斗/GPRS双模定位，定位精度高，在采集农机发动机数据时，主控模块会在数据传输时与后台服务器采用接收反馈机制，如果无法收到反馈信息，会将数据进行短暂存储，在收到反馈机制后会再次进行传输，保证数据传输的完整性与可靠性。

Description

高精度农机远程监测控制系统

技术领域

本实用新型涉及农机监控技术领域，具体是一种高精度农机远程监测控制系统。

背景技术

随着信息技术的发展和运用，信息化、智能化技术在各个领域得到广泛应用，通过智能化手段对信息进行实时的控制、分析和处理，提高生产效率成为各行业的一种发展趋势。而基于智能模块终端在农业方面大规模的应用也成为一种发展趋势，而传统的农机监测及控制方法也会逐渐被高精度、自动化、智能化的的监测及控制系统所替代。而实现对农机的远程监测及控制，既能方便用户实时监测所拥有的农机实时状态，又能方便厂商售后人员在车辆出现相应故障时，及时配送相应零部件，减少车辆故障率，提供车辆使用效率。

目前，市场有很多应用于汽车定位、数据采集、数据分析、远程控制的模块终端，但是由于汽车和农机硬件电路接口、数据传输协议、工作环境及农机车辆自身原因等因素的限制，用于农机远程监测及控制的产品并不多，市场现有模块终端往往不能做到定位、数据采集、远程控制、数据分析四维一体。而且大部分产品都无法保证实时定位的精确度及数据传输的可靠性，更是无法实现对农机车辆的远程控制。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种高精度农机远程监测控制系统，能够实现对农机远程控制，且定位精度高、数据传输可靠性高。

本实用新型一种高精度农机远程监测控制系统，包括定位模块、车辆CAN总线通信模块、主控模块、数据传输模块、后台服务器和电源转换及供电切换电路模块；定位模块，用于实时采集农机的经度、纬度、高度及速度信息；车辆CAN总线通信模块，用于建立主控模块与农机ECU之间的通信，用于通过农机ECU采集农机发动机参数信息；后台服务器，用于向主控模块发送控制指令；主控模块，内部存储有控制指令代码，用于根据接收到的控制指令向农机ECU发送相应的控制指令代码；用于接收农机位置信息及农机发动机参数信息，并通过数据传输模块上传至后台服务器，电源转换及供电切换电路模块，用于给定位模块、车辆CAN总线通信模块、数据传输模块和主控模块提供电源。

优选地，定位模块为北斗/GPRS双模定位模块，包括GPRS定位模块和北斗定位模块，主控模块型号为STM32F103CBT6主控芯片，包括16个ADC转换通道，UART1、UART2、UART3端口，CAN端口，其中，UART2端口接GPRS定位模块，UART3端口接北斗定位模块，CAN端口通过车辆CAN总线通信模块与农机ECU进行交互通信。

进一步，存储模块，与主控模块相连，用于在主控模块与后台服务器通信中断时，进行短暂的数据存储，在主控模块与后台服务器通信恢复时，将存储的数据信息通过数据传输模块上传至后台服务器。

优选地，数据传输模块型号为SIM800A。

优选地，电源转换及供电切换电路模块，包括车载蓄电池、一级降压电路、二级降压电路、电源充电及电源切换电路、蓄电池、二级降压电路和升压电路，车载蓄电池输出端接一级降压电路降压，以及降压电路输出端经电源充电及电源切换电路分别蓄电池、二级降压电路、升压电路和车辆CAN总线通信模块，蓄电池输出端接二级降压电路、升压电路和车辆CAN总线通信模块输入端，二级降压电路降压输出端分别接数据传输模块和定位模块，升压电路输出端接主控模块输入端。

进一步，定位模块在RF设计时，预留有π型电路，布线采用圆形布线，在底部铺铜完整。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有点：

1.本实用新型主控模块从农机ECU读取农机的参数信息，并传送至后台服务器，以供监控人员及时了解到农机的实时状态，同时工作人员可以通过后台服务器向主控模块发送服务器内部存储的控制指令，主控模块接收到控制指令后，通过车辆CAN总线通信模块向农机ECU发送相应的控制指令代码，由农机ECU根据接收到的控制指令代码，控制相应的执行部件动作，实现了对农机的远程监测和控制。定位精度高，数据传输可靠性高。

2.本实用新型基于北斗/GPRS双模定位，不断修复位置信息，定位精度高。

3.本实用新型设有存储模块，在主控模块与后台服务器信号中断时，对数据进行短暂存储，在信号恢复时，将存储的数据继续传送给服务器，有效地防止了数据丢失，保证了数据传输的完整性和可靠性。

4.本实用新型电路结构紧凑，体积小巧，功耗低，具有很强的扩展性，可以针对不同的客户需求进行功能扩展，且系统稳定性高。

附图说明

图1是本实用新型电路原理框图；

图2是本实用新型在主控模块部分电路原理图；

图3是本实用新型车辆CAN总线通信模块部分电路原理图；

图4是本实用新型数据传输模块部分电路原理图；

图5是本实用新型数据传输模块部分电路原理图；

图6是本实用新型电源转换及供电切换电路电原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如1图、图2和图3所示，本实用新型一种高精度农机远程监测控制系统，包括北斗/GPRS双模定位模块、车辆CAN总线通信模块、主控模块、数据传输模块、后台服务器和电源转换及供电切换电路模块，北斗/GPRS双模定位模块与主控模块相连，主控模块通过数据传输模块与后台服务器进行通信，通过车辆CAN总线通信模块与农机ECU相连，其中，北斗/GPRS双模定位模块包括GPRS定位模块和北斗定位模块，主控模块内部存储有控制指令代码，包括开机不限速、开机限速、关机不限速，主控模块采用STM32F103CBT6主控芯片，包括16个ADC转换通道、UART1、UART2、UART3端口以及CAN端口，所述主控模块的UART3 端口与北斗定位模块进行通信交互，UART2端口与GPRS定位模块进行通信交互，UART1端口用于程序的更新下载，CAN端口通过车辆CAN总线通信模块与农机ECU的CAN端口相连，车辆CAN总线通信模块通过农机ECU实时采集农机发动机的参数信息，并将采集到的参数信息传送至主控模块，主控模块通过数据传输模块实时上传至后台服务器。

北斗/GPRS双模定位模块，用于实时采集农机的位置信息，包括经度、纬度、高度及速度信息，通过北斗定位模块和GPRS定位双模定位校准机制，有效地提高了定位精度；该模块的冷启动平均时间为35s，温启动平均时间为32s，热启动平均时间为1s，精度小于2.5m，该模块RF设计时，即射频设计，预留了π型电路，用于阻抗及驻波匹配调试；同时微带线至天线的连接点尽可能短，布线采用圆形布线，在底部铺铜完整，有效地保证了射频链路的稳定性。

后台服务器，用于通过数据传输模块向主控模块发送控制指令，该控制指令包括开机不限速、开机限速、关机不限速。

主控模块，用于接收北斗/GPRS双模定位模块及农机ECU传送的数据信息，并通过数据传输模块上传至后台服务器，用于根据接收到的控制指令向农机ECU发送相应的控制指令代码。

如图4和图5所示，数据传输模块采用SIM800A，支持4频GSM/GPRS，工作频段广泛，可以适应不同的频段进行数据传输，保证了数据传输的完整性与可靠性。数据传输模块采用低功耗设计，在休眠模式下耗电流可低至1毫安。该模块在以最大功率发射时，电流峰值瞬间最高可达到2A，为防止VBAT有较大的电压跌落，在VBAT引脚处并联了100uF、470uF 的钽电容和2.2uF、100nF的陶瓷电容，钽电容可进行VBAT引脚的稳压，而且陶瓷电容可有效滤除高频干扰。数据传输模块还具备稳压作用，保证产品在以最大功率发射时的大电流需求。同时在PCB板布局时，上述电容尽可能地靠近模块的VBAT引脚，且走线尽可能宽用以减小压降。数据传输模块的主要功能就是，将主控模块接收的农机位置信息以及农机发动机参数信息传输至后台服务器，实现了对农机的远程监控。

如图6所示，电源转换及供电切换电路模块，用于给定位模块、车辆CAN总线通信模块、数据传输模块和主控模块提供电源，包括车载蓄电池、一级降压电路、二级降压电路、电源充电及电源切换电路、蓄电池、二级降压电路和升压电路，车载蓄电池输出端接一级降压电路降压，以及降压电路输出端经电源充电及电源切换电路分别蓄电池、二级降压电路、升压电路和车辆CAN总线通信模块，蓄电池输出端接二级降压电路、升压电路和车辆 CAN总线通信模块输入端，二级降压电路降压输出端分别接数据传输模块和定位模块，升压电路输出端接主控模块输入端。

工作原理，车载蓄电池输出48V电压，经一级降压电路降压至24V，输入至电源充电及电源切换电路，电源充电及电源切换电路将电压转换24V电压转换为12V电压后，为二级降压电路、升压电路和车辆CAN总线通信模块提供电源，同时给蓄电池充电，电源充电及电源切换电路和蓄电池输出的12V电压，经二级降压电路降压后输出5V电压，给数据传输模块和定位模块供电，经升压电路升压后输出电压范围为12v-24v电压，给主控模块供电，蓄电池同时给车辆CAN总线通信模块进行供电。

当农机正常运行时，由车载蓄电池为本控制系统供电，同时给蓄电池充电；当农机断电时，由本控制系统自带的蓄电池为本控制系统进行供电，保证了本系统实时对农机发动机状态及农机位置的监控。

上述技术方案中，本实用新型采用一级降压电路输出端接电池充电及电源切换电路输入端的电路设计，不仅为二级降压电路、升压电路和车辆CAN总线通信模块提供了电源，还具备防反冲功能，而且该设计减少了元器件种类和数目，进而降低了产品的硬件成本。二级降压电路采用压差较低的LDO，保证了输出电容的ESR满足特定范围，输出稳定可靠，纹波较小，升压电路将3.3V升压为5V，其输入电容保证了输入纹波和噪声较小，降低了噪声、减小了功耗，并提高了电源转换效率。电池充电及电源切换电路为蓄电池进行充电，并在农机断电后将电源切换至蓄电池供电，保证了电路的正常工作，从而保证了系统的稳定性和可靠性。

为确保数据传输的可靠性和完整性，本实用新型还包括存储模块，与主控模块相连，用于在主控模块与后台服务器通信中断时，进行短暂的数据存储，在主控模块与后台服务器通信恢复时，将存储的数据信息通过数据传输模块传送至后台服务器。

工作时，北斗/GPRS双模定位模块实时采集农机的位置信息，车辆CAN总线通信模块与农机ECU相连，实时采集农机发动机参数信息，包括农机发动机转速、冷却液温度、机油压力、扭矩、燃油消耗等参数，北斗/GPRS双模定位模块和车辆CAN总线通信模块实时将采集到的数据信息传送至主控模块，主控模块再将接收到的数据信息通过数据传输模块上传至服务器。为确保数据传输的可靠性和稳定性，在进行数据传输过程中，本系统采用接收反馈机制，即每次数据传输时，主控模块都会向后台服务器发送请求信号，后台服务器收到请求信号后，会给出一个反馈信号，如主控模块接收到反馈信号，说明传输线路正常，主控模块将接收到的数据信息上传至后台服务器，如主控模块未接收到反馈信号，则说明传输线路异常，主控模块将接收到的数据信息传送至存储模块，进行短暂的存储，同时不断地向后台服务器发送请求信号，直到接收到后台服务器给出的反馈信号，主控模块才会再次将存储在存储模块中的数据信息上传至后台服务器，并进行正常的信息传输，有效地防止了数据丢失，保证了传输传输的可靠性和完整性。

当需要对农机进行远程控制时，工作人员通过后台服务器向主控模块发送控制指令，主控模块会根据接收到的控制指令，通过车辆CAN总线通信模块向农机ECU发送相应的控制指令代码，农机ECU接收到控制指令代码后，控制相应的执行部件动作，从而实现了对农机的远程控制。

Claims (5)

1.一种高精度农机远程监测控制系统，其特征在于，包括定位模块、车辆CAN总线通信模块、主控模块、数据传输模块、后台服务器和电源转换及供电切换电路模块；

定位模块，用于实时采集农机的经度、纬度、高度及速度信息；

车辆CAN总线通信模块，用于建立主控模块与农机ECU之间的通信，用于通过农机ECU采集农机发动机参数信息；

后台服务器，用于向主控模块发送控制指令；

主控模块，内部存储有控制指令代码，用于根据接收到的控制指令向农机ECU发送相应的控制指令代码；用于接收农机位置信息及农机发动机参数信息，并通过数据传输模块传送至后台服务器，

电源转换及供电切换电路模块，用于给定位模块、车辆CAN总线通信模块、数据传输模块和主控模块提供电源；

电源转换及供电切换电路模块，包括车载蓄电池、一级降压电路、二级降压电路、电源充电及电源切换电路、蓄电池、二级降压电路和升压电路，车载蓄电池输出端接一级降压电路降压，以及降压电路输出端经电源充电及电源切换电路分别蓄电池、二级降压电路、升压电路和车辆CAN总线通信模块，蓄电池输出端接二级降压电路、升压电路和车辆CAN总线通信模块输入端，二级降压电路降压输出端分别接数据传输模块和定位模块，升压电路输出端接主控模块输入端。

2.根据权利要求1所述的一种高精度农机远程监测控制系统，其特征在于，定位模块为北斗/GPRS双模定位模块，包括GPRS定位模块和北斗定位模块，主控模块型号为STM32F103CBT6主控芯片，包括16个ADC转换通道，UART1、UART2、UART3端口，CAN端口，其中，UART2端口接GPRS定位模块，UART3端口接北斗定位模块，CAN端口通过车辆CAN总线通信模块与农机ECU进行交互通信。

3.根据权利要求1或2所述的一种高精度农机远程监测控制系统，其特征在于，还包括存储模块，与主控模块相连，用于在主控模块与后台服务器通信中断时，进行短暂的数据存储，在主控模块与后台服务器通信恢复时，将存储的数据信息通过数据传输模块上传至后台服务器。

4.根据权利要求3所述的一种高精度农机远程监测控制系统，其特征在于，数据传输模块型号为SIM800A。

5.根据权利要求1所述的一种高精度农机远程监测控制系统，其特征在于，定位模块在RF设计时，预留有π型电路，布线采用圆形布线，在底部铺铜完整。