CN210574277U - 一种基于北斗定位的犁地信息采集终端及监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种基于北斗定位的犁地信息采集终端及监控系统，犁地监控系统包括服务器端、通信网络和设置在耕地犁具上的犁地信息采集终端，所述犁地信息采集终端通过通信网络与服务器端连接；犁地信息采集终端所述犁地信息采集终端包括犁具识别装置、定位模块、无线通信模块、控制器及设置在犁具上的角位移传感器，所述控制器分别与角位移传感器、犁具识别装置、定位模块和无线通信模块连接，采用多传感器融合和互联网通信，实现犁具的互联监控，可精准采集犁具的翻土深度、位置和轨迹信息，可以实现犁地的自动化监控，减少人力成本。

Description

一种基于北斗定位的犁地信息采集终端及监控系统

技术领域

本实用新型涉及智慧农业相关技术领域，具体的说，是涉及一种基于北斗定位的犁地信息采集终端及监控系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

随着农业的发展，各地区农场化和种植大户已有基本规模，现有的耕种方式依然大多数依靠人工或者半自动化的耕种方式，效率低下，不能解放劳动力，制约着农业的发展，大规模的农业生产模式下，农业生产通过种植经验人工控制耕种过程已经不能满足农业现代化的要求。

耕种是农业生产过程中很重要的环节，耕种过程复杂主要包括：犁地、播种、田间管理及采摘等，田间管理又包括浇水、施肥和除草，犁地或者耕种的深度可以直接影响种植物后期的出苗率和产量，发明人发现，现有的采用人工经验控制耕种的深度，一方面很难控制一致性，另一方面，对于大规模生产，效率较低，人工成本比较高。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种基于北斗定位的犁地信息采集终端及监控系统，智能化监控犁地过程，可以实时监测农机设备的翻土深度、位置和轨迹等，实现智慧农业。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种或多个实施例提供了一种基于北斗定位的犁地信息采集终端，设置在犁地设备上，包括犁具识别装置、定位模块、无线通信模块、控制器及设置在犁具上的角位移传感器，所述控制器分别与角位移传感器、犁具识别装置、定位模块和无线通信模块连接。

进一步地，犁地设备包括提供动力的移动设备以及设置移动设备上的犁具，所述犁具包括负载架和设置在负载架末端的犁头，所述移动设备上设置与负载架连接的铰接轴以及带动负载架旋转实现犁头上下移动的液压升降机构，所述角位移传感器设置在负载架上用于检测负载架的倾斜角度。

进一步地，犁具识别装置为二维码扫描器，所述二维码扫描器与控制器连接，每个犁具上设置二维码标签，二维码标签用于存储犁具信息至少包括犁具的编号及犁具类型参数信息。

进一步地，定位模块为北斗定位模块或者GPS定位模块；或者所述无线通信模块为3G无线通信模块或4G无线通信模块。

进一步地，定位模块包括相互连接的射频电路和定位芯片；所述射频电路包括依次连接的耦合器、低噪声放大器和滤波器，所述低噪声放大器用于将接收的信号放大，滤波器用于实现滤波。

进一步地，所述定位芯片多星系卫星定位芯片。

一种犁地监控系统，包括服务器端、通信网络和设置在犁地设备上的犁地信息采集终端，所述犁地信息采集终端通过通信网络与服务器端连接；所述犁地信息采集终端采用上述的一种犁地信息采集终端。

进一步地，所述通信网络为3G或者为4G通信网络。

进一步地，所述犁具为铧式犁、翻转犁、圆盘犁或/和旋耕机。

进一步地，所述服务器端包括数据库服务器和应用服务器，应用服务器包括视频服务器、管理服务器和GIS服务器；

或者，还包括与服务器端连接的客户端，所述客户端为电脑、平板或者为智能手机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型采用多传感器融合和互联网通信，实现犁具的互联监控，可精准采集犁具的翻土深度、位置和轨迹信息，实现犁地的自动化监控，减少人力成本。

(2)本实用新型采用可应用于北斗和GPS的射频电路及芯片，通过同一个模块实现了双系统定位，减少定位时间，可以实现实时定位。

(3)本实用新型设置服务器，将采集的数据收集形成大数据，为智慧农业的研究提供数据支持，还可以对监控区域的设备等进行管理或者统计，如可以定期生成根据省市、县、乡、村、作业车辆的各类统计信息。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限定。

图1是根据一个或多个实施方式的系统的框图；

图2是本实用新型实施例犁具的结构示意图；

图3是本实用新型实施例定位模块射频电路的电路图；

其中，1、第一高度，2、第二高度，1'、第三高度，2'、第四高度，3、第一深度，4、第二深度5、角位移传感器，6、液压升降机构，7、负载架，8、犁头。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，一种基于北斗定位的犁地监控系统，包括服务器端、通信网络和设置在犁地设备上的犁地信息采集终端，所述犁地信息采集终端通过通信网络与服务器端连接；所述犁地信息采集终端包括犁具识别装置、定位模块、无线通信模块、控制器及设置在犁具的角位移传感器，所述控制器分别与角位移传感器、犁具识别装置、定位模块和无线通信模块连接。

犁地设备可以包括提供动力的移动设备以及设置移动设备上的犁具，所述移动设备一般可以为拖拉机、施耕机等，犁具属于磨损部件，可以根据损坏情况进行更换，安装在犁具上的角位移传感器采集犁具的旋转角度，通过犁具的机械结构可以获得犁地深度。犁具识别装置可以识别犁具的信息，将采用的犁具的信息发送至控制器，可以用于识别犁具的合法性。

作为一种可以实现的结构，如图2所示，所述犁具包括负载架7 和设置在负载架7末端的犁头8，所述移动设备上设置与负载架7连接的铰接轴以及带动负载架7旋转实现犁头8上下移动的液压升降机构6，所述角位移传感器5设置在负载架7上用于检测负载架7的倾斜角度。

负载架7的末端有第一高度1至第二高度2，对应的犁头8的末端由第三高度1'至第四高度2',对应的犁地深度由第一深度3至第二深度4，可见在犁具结构固定的情况下，犁地深度可以直接通过检测负载架7的角度直接反应，犁地深度和负载架7的角度具有对应关系，由负载架7的角度可以获得犁地深度。

作为一种可以实现的结构，所述通信网络为2.5G、3G、4G通信网络等，通过网络运营商设置的通信基站传输至服务器端；所述无线通信模块为3G、4G通信模块或者GPRS无线通信模块。基于通用分组无线服务(general packet radio service，GPRS)技术的无线通信模块，用于与远程客户数据服务中心的数据通信，将采集到的信息上传至远程客户数据服务中心，并下载服务中心的相关数据。

进一步地，犁具可以为铧式犁、翻转犁、圆盘犁和旋耕机等。

犁具识别装置为二维码扫描器，所述二维码扫描器与控制器连接，每个犁具上设置二维码标签，贴在犁具不受阳光直射的部位，待安装或者更换犁具时，只需扫描二维码即可完成犁具识别。

服务器端存储犁具的犁具编号及犁具类型参数信息，二维码标签存储犁具信息包括犁具的编号及犁具类型参数信息，当犁具安装到拖拉机等移动设备之后，通过扫描二维码获得犁具信息。

定位模块可以为北斗定位模块或者GPS定位模块，包括射频电路和定位芯片；可以采用多星系卫星定位芯片实现，具体的可以采用 MT3333芯片，MT3333是多合一的多星系卫星定位系统单芯片(SoC)，支持GPS,GLONASS,北斗系统,Galileo，支持DGPS、AGPS，最大更新率达到10Hz。卫星定位模块内部集成北斗卫星定位和全球定位系统GPS卫星定位芯片，实时精确定位并采集农机坐标和移动速度等作业参数，根据实时定位的位置信息可以获得农机运行轨迹和耕作面积。

MT3333供电电压2.8-4.3V，典型值3.3V，内部集成1路SMPS 和3路LDO。MT3333可用TCXO或无源晶振提供参考时钟，本实施例选用16.368MHz的TCXO作为参考时钟，同时外接一个32.768KHz的晶振作为RTC时钟。

本实施例以北斗定位说明定位信息，北斗卫星采集北斗定位模块的信息，将信号传输至北斗基准站CDR播发系统生成播发信号，定位模块接收播发信号将播发信号传输至控制器。

射频电路包括依次连接的耦合器、低噪声放大器和滤波器，所述低噪声放大器用于将接收的信号放大，滤波器用于实现滤波。所述耦合器为RF耦合器。

作为一种可以实现的结构，射频电路可以如图3所示，低噪声放大器LNA可以选用美信的MAX2659。MAX2659是高增益、低噪声放大器，工作电压1.6-3.6V，工作电流低至4.1mA。滤波器可以选用TDK 的B4327。B4327中心频率1582.4MHz，可用通带71MHz，可连接的定位系统包括GPS、北斗系统、GLONASS和Galileo，元件尺寸1.4x1.1mm， 5pin贴片封装。

本实施例采用可应用于北斗和GPS的射频电路及芯片，通过同一个模块实现了双系统定位，减少定位时间，可以实现实时定位。

还包括设置在犁地设备上的摄像头和显示屏，所述摄像头和显示屏分别与控制器连接。显示屏可以设置在犁地设备的驾驶室内，操作人员可以在驾驶室的显示屏上直观的观测到犁具是否深入土壤耕作。

控制器可以分别接收犁具识别装置识别的犁具识别信息、角位移传感器采集的犁具翻土的深度信息和定位模块的位置信息，将接收到的信息发送至服务器端。

控制器可以选用STM32F412系列单片机。考虑到模块尺寸较小，可以选用F412系列中WLCSP64封装，尺寸仅有3.623x3.651mm。但 WLCSP64封装球间距仅有0.4mm，管脚不好扇出，因此可以采用PCB 封装减少焊盘的方式，留出空间方便走线。

犁地信息采集终端的工作电源可以采用可充电电源，通过连接市电进行充电。

服务器端包括数据库服务器和应用服务器，应用服务器接收到数据后传输至数据库进行存储，数据库服务器可以为DB服务器，应用服务器包括用于接收视频数据的视频服务器、管理服务器和GIS服务器，视频服务器用于处理视频数据。管理服务器根据接收的犁具识别信息、犁具翻土的深度信息和定位模块的位置信息处理生成该犁具的位置移动信息以及每个位置的犁地深度、耕地亩数信息通过电脑或手机客户端展示出来；GIS服务器根据管理服务器的处理结果，生成GIS 地图显示在电脑或手机客户端上。

可以在监控区域的每个犁具上设置犁地信息采集终端，犁地信息采集终端分别与服务器端连接生成多传感器网络，从而实现整个监控区域的自动化犁地，不需要人工介入，对产生的数据信号可以设定阈值，超出设定的范围生成相应的报警信息发送至客户端，客户端可以为电脑、平板或者为智能手机。

服务器端通过收集的数据形成大数据，为智慧农业系统提供数据信息，同时可以根据数据信息统计监控区域的农机设备的各类统计数据，可以根据数据配置相应的设备，同时可以通过统一调度减少设备的闲置率，实现农业生产的智能化。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种基于北斗定位的犁地信息采集终端，设置在犁地设备上，其特征是：包括犁具识别装置、定位模块、无线通信模块、控制器及设置在犁具上的角位移传感器，所述控制器分别与角位移传感器、犁具识别装置、定位模块和无线通信模块连接，犁地设备包括提供动力的移动设备以及设置移动设备上的犁具,所述犁具包括负载架和设置在负载架末端的犁头，所述移动设备上设置与负载架连接的铰接轴以及带动负载架旋转实现犁头上下移动的液压升降机构，所述角位移传感器设置在负载架上用于检测负载架的倾斜角度。

2.如权利要求1所述的一种基于北斗定位的犁地信息采集终端，其特征是：犁具识别装置为二维码扫描器，所述二维码扫描器与控制器连接，每个犁具上设置二维码标签，二维码标签用于存储犁具信息至少包括犁具的编号及犁具类型参数信息。

3.如权利要求1所述的一种基于北斗定位的犁地信息采集终端，其特征是：定位模块为北斗定位模块或者GPS定位模块；或者所述无线通信模块为3G无线通信模块或4G无线通信模块。

4.如权利要求1所述的一种基于北斗定位的犁地信息采集终端，其特征是：定位模块包括相互连接的射频电路和定位芯片；所述射频电路包括依次连接的耦合器、低噪声放大器和滤波器，所述低噪声放大器用于将接收的信号放大，滤波器用于实现滤波。

5.如权利要求4所述的一种基于北斗定位的犁地信息采集终端，其特征是：所述定位芯片为多星系卫星定位芯片。

6.一种犁地监控系统，其特征是：包括服务器端、通信网络和设置在犁地设备上的犁地信息采集终端，所述犁地信息采集终端通过通信网络与服务器端连接；所述犁地信息采集终端采用如权利要求1-5任一项所述的一种基于北斗定位的犁地信息采集终端。

7.如权利要求6所述的一种犁地监控系统，其特征是：所述通信网络为3G或者为4G通信网络。

8.如权利要求6所述的一种犁地监控系统，其特征是：所述犁具为铧式犁、翻转犁、圆盘犁或/和旋耕机。

9.如权利要求6所述的犁地监控系统，其特征是：所述服务器端包括数据库服务器和应用服务器，应用服务器包括视频服务器、管理服务器和GIS服务器；

或者，还包括与服务器端连接的客户端，所述客户端为电脑、平板或者为智能手机。

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