農(nóng)機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計

何培雄

摘 要 隨著我國社會主義經(jīng)濟(jì)的快速增長以及科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)的飛速提升，以往的人工操作手段已經(jīng)難以滿足現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)作業(yè)面積的準(zhǔn)確計算和農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼申請流程加快的目標(biāo)?；诖耍嘘P(guān)部門和管理人員可以合理使用物聯(lián)網(wǎng)以及移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)來創(chuàng)建一套完備的農(nóng)機(jī)作業(yè)自動監(jiān)測體系，從而使用農(nóng)機(jī)監(jiān)測終端收集并傳輸相應(yīng)的農(nóng)機(jī)定位信息、狀態(tài)數(shù)據(jù)以及作業(yè)軌跡信息等。

關(guān)鍵詞 農(nóng)機(jī)作業(yè);遠(yuǎn)程監(jiān)測;開發(fā)設(shè)計

中圖分類號：S22;TP873 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.081

近年來，隨著農(nóng)機(jī)作業(yè)面積以及人們品質(zhì)意識的持續(xù)提升，人民群眾和有關(guān)部門對于監(jiān)測深松、整地、播種、收獲等作業(yè)品質(zhì)和輔助農(nóng)業(yè)作業(yè)的需求也在不斷增加。基于此，對現(xiàn)階段農(nóng)機(jī)作業(yè)自動檢測體系的設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行了簡單的闡述，并提出了一系列農(nóng)機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)方案，在一定程度上全面提升農(nóng)機(jī)作業(yè)的檢測品質(zhì)、輔助農(nóng)機(jī)的作業(yè)水準(zhǔn)以及我國居民的生活品質(zhì)。

1 農(nóng)機(jī)作業(yè)自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

在現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，農(nóng)機(jī)作業(yè)自動監(jiān)測體系主要由農(nóng)機(jī)作業(yè)檢測終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)以及管理體系3部分組成。簡單來說，就是通過監(jiān)測終端和傳感器來全面監(jiān)測農(nóng)機(jī)作業(yè)的進(jìn)行情況和實際數(shù)據(jù)，由終端和體系來開展相關(guān)的信息數(shù)據(jù)處理工作，再由傳輸網(wǎng)絡(luò)將各個工作環(huán)節(jié)相互連接，實現(xiàn)互通，從而達(dá)成農(nóng)機(jī)作業(yè)信息自動監(jiān)測和管理的目標(biāo)。

自動監(jiān)測系統(tǒng)的主要工作原理為：監(jiān)測體系中的農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測終端通過收集安裝在農(nóng)機(jī)設(shè)備指定位置的傳感器信息和數(shù)據(jù)，實時獲取農(nóng)機(jī)的作業(yè)參數(shù)，并將這部分信息和數(shù)據(jù)傳輸至管理體系中[1]。而有關(guān)用戶就可以通過管理體系的客戶端對平臺內(nèi)的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，并利用管理體系來對農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測終端發(fā)送指令，進(jìn)而控制農(nóng)機(jī)設(shè)備的啟停。監(jiān)測體系還具有一定的農(nóng)機(jī)作業(yè)異常診斷和報警功能，當(dāng)在開展作業(yè)的過程中出現(xiàn)異常情況時，管理體系便會向工作人員發(fā)出警報，還會通過有關(guān)客戶端和平臺傳輸給用戶。監(jiān)測體系中的客戶端不僅可以通過定制的應(yīng)用程序來訪問管理體系，還可以適當(dāng)查詢相關(guān)農(nóng)機(jī)作業(yè)的信息、農(nóng)機(jī)作業(yè)軌跡、農(nóng)機(jī)作業(yè)實況和農(nóng)機(jī)屬性等數(shù)據(jù)。最為重要的一點是，客戶端的應(yīng)用程序可以在多個平臺上使用，如電腦端、手機(jī)端、平板端以及微信公眾號等，很大程度上提升了用戶開展監(jiān)測工作的便捷性。

1.2 農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測終端

農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測終端主要由微控制設(shè)備、衛(wèi)星定位模塊、無線通信傳輸模塊、信息數(shù)據(jù)儲存模塊、電源處理模塊、報警顯示設(shè)備、作業(yè)情況監(jiān)測設(shè)備、圖像收集設(shè)備和無線通信天線等部分組成。

農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測終端的主要功能有以下4點。1）GPS定位：用戶通過GPS以及GPRS可以進(jìn)行24 h的定位，還可以通過監(jiān)測終端來查詢農(nóng)機(jī)設(shè)備的當(dāng)前位置、行駛速度以及行駛情況等數(shù)據(jù)。2）故障診斷：農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測終端可以對農(nóng)機(jī)機(jī)具開展一定的故障診斷和報警工作。3）遠(yuǎn)程控制：在特殊狀況下，如農(nóng)機(jī)被盜走，用戶可以通過監(jiān)測終端來對農(nóng)機(jī)設(shè)備實施遠(yuǎn)程鎖定或者斷油等手段，待農(nóng)機(jī)設(shè)備找回后再通過終端進(jìn)行解鎖或者恢復(fù)供油。4）防拆功能：此功能為個性化功能，用戶可以根據(jù)自身的需求來有選擇性地安裝，若監(jiān)測終端被非法拆除，他人無法啟動農(nóng)機(jī)設(shè)備，這樣一來，可以確保農(nóng)機(jī)設(shè)備的安全。

2 農(nóng)機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)方案

2.1 北斗/GPS傳感器

在農(nóng)機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中利用M8N傳感模塊，不僅可以同步運(yùn)轉(zhuǎn)北斗/GPS，獲取和跟蹤不同的GNSS體系，還可以同時接受北斗和GPS信號。與此同時，在衛(wèi)星信號較差時，傳感模塊也會具有非常高的穩(wěn)定性和精確性[2]。除此之外，此模塊還具有內(nèi)置的智能自動切換功能，可以根據(jù)衛(wèi)星的可視性和穩(wěn)定性來自主切換操作模式，為農(nóng)機(jī)作業(yè)的位置定位、作業(yè)速度、作業(yè)面積計算等工作提供精確的數(shù)據(jù)和信息。

2.2 深度傳感器

在現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，農(nóng)機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的深度傳感器要盡可能利用高精確度的九軸姿態(tài)傳感器，不僅可以在低能耗的情況下快速解決軸間差問題，還可以根據(jù)三軸陀螺、三軸加速度以及三軸磁場數(shù)據(jù)等信息來精確計算深度作業(yè)的情況，從而為農(nóng)機(jī)設(shè)備的行駛提供準(zhǔn)確的方向角、俯仰角等姿態(tài)數(shù)據(jù)。除此之外，經(jīng)過九軸姿態(tài)傳感器處理后的姿態(tài)角等數(shù)據(jù)信息會顯示在主控制設(shè)備上，還會通過主控制設(shè)備傳輸?shù)椒?wù)器中，并在服務(wù)器中完成信息數(shù)據(jù)的顯示以及運(yùn)動軌跡的描繪。

2.3 輔助傳感器

輔助傳感器要利用高頻率、高精度的超聲波傳感器，可以和農(nóng)機(jī)機(jī)具相配合來高效開展深松深度的輔助監(jiān)測工作。其有效的監(jiān)測范圍應(yīng)該在1～5 m，精確度為1 mm。輔助傳感器可以通過發(fā)出超聲波信號和反饋信號的時間差來獲取距離信息，進(jìn)而在通過高速芯片處理之后轉(zhuǎn)換為所需要的數(shù)據(jù)和電壓，并進(jìn)行儲存[3]。

2.4 視頻監(jiān)測

在當(dāng)前的農(nóng)機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測體系中，利用畫質(zhì)清晰、防抖動、可夜視的視頻監(jiān)測設(shè)備對于用戶實時觀察作業(yè)有著非常關(guān)鍵的作用和現(xiàn)實意義。其中，前置和后置視頻監(jiān)測設(shè)備可以把影像以及圖片傳輸至主控制設(shè)備上儲存，而且主控制設(shè)備還會實時傳輸?shù)皆品?wù)器中。在視頻監(jiān)測設(shè)備接收到指令或者開啟指令后，就會實時開展抓拍、上傳以及存儲工作。

2.5 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)云平臺

用戶利用綜合性強(qiáng)、便捷高效、快速使用的自主開發(fā)云平臺，不僅可以達(dá)到信息監(jiān)測的目的，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、剖析、整合以及輸出等功能。綜合而言，監(jiān)測系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺主要利用是的B/S架構(gòu)，可以通過瀏覽器來登錄，這在很大程度上方便了用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測工作[4]。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺還可以在接收主控設(shè)備傳輸?shù)男畔⒅?，及時開展存儲、剖析、整合和輸出報表等工作。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段的農(nóng)機(jī)作業(yè)自動檢測體系整體利用了物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，實現(xiàn)了農(nóng)機(jī)作業(yè)面積自動檢測以及精確計算的工作目標(biāo)。同時，以農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)為基礎(chǔ)收集的農(nóng)機(jī)廠家、經(jīng)銷企業(yè)、農(nóng)機(jī)產(chǎn)品、農(nóng)機(jī)合作社以及農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)對象等農(nóng)機(jī)行業(yè)的數(shù)據(jù)和信息，在一定程度上擴(kuò)大了農(nóng)事服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸應(yīng)用范圍，這對于創(chuàng)建“全程機(jī)械化+綜合農(nóng)事”的信息化服務(wù)體系和促進(jìn)農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級而言有著非常關(guān)鍵的作用和現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：趙中正）