甘蔗聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程信息平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

馬志艷，李江華，章霞東，莫建霖

(1. 湖北工業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械工程研究設(shè)計(jì)院，武漢市，430068； 2. 廣西農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院有限公司，南寧市，530007)

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，其在農(nóng)業(yè)信息技術(shù)中的應(yīng)用已是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢(shì)[1]。MQTT協(xié)議(Message Queuing Telemetry Transport 消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸)作為物聯(lián)網(wǎng)的重要通訊協(xié)議，已在智能家居行業(yè)廣泛應(yīng)用[2-4]，其網(wǎng)絡(luò)傳輸開銷小，靈活的訂閱方式等特性使其成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦鱗5-8]。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)大型農(nóng)機(jī)裝備信息化方面的應(yīng)用開始逐漸增多，但目前仍存在較多的利用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再通過對(duì)存儲(chǔ)卡的讀取來獲取對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方式[9-11]。林聰偉等[12]設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)可視化系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的三維可視化實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能制造生產(chǎn)可視化監(jiān)控?？翟拼ǖ萚13]設(shè)計(jì)的基于消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議的灌溉系統(tǒng)，利用隊(duì)列消息實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程灌溉。李旭等[14]研究的基于云平臺(tái)的綜采設(shè)備群遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了井下作業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集。在目前國(guó)內(nèi)甘蔗收割機(jī)作業(yè)過程中，甘蔗收割機(jī)刀盤轉(zhuǎn)速、行進(jìn)速度、切段轉(zhuǎn)速等作業(yè)參數(shù)與車輛工況參數(shù)對(duì)甘蔗的收割質(zhì)量、車輛狀態(tài)甚至是來年的甘蔗發(fā)芽率等都具有重要意義。設(shè)計(jì)了一種基于云平臺(tái)技術(shù)的甘蔗收割機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用MQTT傳輸協(xié)議和TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)甘蔗收割機(jī)工況數(shù)據(jù)的采集和遠(yuǎn)程傳輸，同時(shí)開發(fā)了基于JAVA的移動(dòng)端和PC端程序，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程訪問甘蔗收割機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的功能，可以讓終端用戶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到甘蔗收割機(jī)的作業(yè)工況數(shù)據(jù)和車輛工況，為甘蔗收割機(jī)的智能化與信息化發(fā)展提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

1 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)總體上可分為數(shù)據(jù)感知層、數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、云服務(wù)層和應(yīng)用層，如圖1所示。數(shù)據(jù)感知層由多個(gè)數(shù)據(jù)傳感器組成，是甘蔗收割機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的重要來源和方式，包含壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、流量等傳感器；數(shù)據(jù)采集層主要是由PLC和CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并且通過車載終端進(jìn)行對(duì)感知層數(shù)據(jù)的采集然后進(jìn)行處理；網(wǎng)絡(luò)傳輸層利用車載終端和云服務(wù)器組成，采用物聯(lián)網(wǎng)主流傳輸協(xié)議MQTT進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，該協(xié)議具有動(dòng)態(tài)性和松散耦合性的特點(diǎn)，極大地滿足了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的松散通訊的功能。車載終端通過MQTT協(xié)議以JSON格式將數(shù)據(jù)上傳到企業(yè)云服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)傳輸層是應(yīng)用層和數(shù)據(jù)采集層的關(guān)鍵銜接層，實(shí)現(xiàn)了甘蔗收割機(jī)數(shù)據(jù)的上傳、存儲(chǔ)和發(fā)送功能；應(yīng)用層由云服務(wù)端提供數(shù)據(jù)服務(wù)，最終用戶通過Web或移動(dòng)端程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)甘蔗收割機(jī)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為甘蔗收割機(jī)的工作質(zhì)量改進(jìn)和信息化提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖1 甘蔗聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程信息平臺(tái)框架圖

數(shù)據(jù)傳輸采用MQTT通訊協(xié)議，MQTT通訊模型示意圖如圖2所示，該協(xié)議通過客戶端和服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸即發(fā)布者(Publish)、代理(Broker)(服務(wù)器)、訂閱者(Subscribe)。其中，消息的發(fā)布者和訂閱者都是客戶端，消息代理是服務(wù)器，消息發(fā)布者可以同時(shí)是訂閱者。MQTT會(huì)構(gòu)建底層網(wǎng)絡(luò)傳輸，將建立客戶端到服務(wù)器的連接，提供兩者之間的一個(gè)有序的、無損的、基于字節(jié)流的雙向傳輸。其中一個(gè)MQTT數(shù)據(jù)包由：固定頭(Fixed header)、可變頭(Variable header)、消息體(payload)三部分構(gòu)成。其中固定頭(Fixed header)，存在于所有MQTT數(shù)據(jù)包中，表示數(shù)據(jù)包類型及數(shù)據(jù)包的分組類標(biāo)識(shí)，固定報(bào)頭的第一個(gè)字節(jié)分為控制報(bào)文的類型(4bit)，以及控制報(bào)文類型的標(biāo)志位，固定報(bào)頭的bit0-bit3為標(biāo)志位，依照?qǐng)?bào)文類型有不同的含義，第二個(gè)字節(jié)開始是剩余長(zhǎng)度字段，是用于記錄剩余報(bào)文長(zhǎng)度的，具體格式如表3所示?？勺冾^(Variable header)，存在于部分MQTT數(shù)據(jù)包中位于固定的頭和負(fù)載之間，數(shù)據(jù)包類型決定了可變頭是否存在及其具體內(nèi)容，較常的應(yīng)用是作為包的標(biāo)識(shí)，只有某些報(bào)文才擁有可變報(bào)頭，具體格式如表4所示。消息體(Payload)，存在于MQTT數(shù)據(jù)包的第三部分，包含CONNECT、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE四種類型的消息。

圖2 MQTT通訊模型示意圖

bit76543210Byte1控制報(bào)文類型控制報(bào)文類型標(biāo)志位Byte2剩余長(zhǎng)度

bit76543210Byte1報(bào)文標(biāo)識(shí)符MSBByte2報(bào)文標(biāo)識(shí)符LSB

2 甘蔗收割機(jī)工作數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

甘蔗收割機(jī)實(shí)時(shí)工作數(shù)據(jù)主要分為三類：發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)、車輛作業(yè)部件工況數(shù)據(jù)和車輛GPS位置數(shù)據(jù)。其中基于CAN總線采集的發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)主要有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、燃油剩余等；基于PLC采集的車輛工作部件工況數(shù)據(jù)主要有風(fēng)機(jī)壓力、切斷壓力、行走壓力、刀盤壓力、刀盤轉(zhuǎn)速、切段轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、刀盤高度、液壓油溫、行走速度等；基于Modbus實(shí)現(xiàn)對(duì)甘蔗收割機(jī)的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)的采集。

2.1 基于CAN總線的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集功能設(shè)計(jì)

CAN總線因其簡(jiǎn)單實(shí)用可靠等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化，選用CAN總線對(duì)甘蔗收割機(jī)的車載ECU(Electronic Control Unit，電子控制器單元)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，從而獲得發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)工作數(shù)據(jù)。CAN總線數(shù)據(jù)采集宏指令主要包括通訊設(shè)置、數(shù)據(jù)寫入與讀取以及通訊停止等功能。車載終端HMI通過調(diào)用相關(guān)宏指令實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN通訊參數(shù)設(shè)置，同時(shí)通過調(diào)用相關(guān)宏指令實(shí)現(xiàn)對(duì)ECU的數(shù)據(jù)采集，CAN數(shù)據(jù)采集模塊的變量地址分配表如表1所示，CAN通訊流程如圖5所示。

表1 CAN數(shù)據(jù)采集模塊的變量地址分配表Tab. 1 Variable address allocation table of CAN data acquisition module

圖5 CAN通訊流程圖

2.2 基于PLC的作業(yè)部件工況數(shù)據(jù)采集功能設(shè)計(jì)

收割機(jī)工作部件數(shù)據(jù)采集選用西門子S7-200 EM AE08模擬量輸入模塊，具有較好的穩(wěn)定性。對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信功能及單屏或多屏 HMI 交互的自動(dòng)化系統(tǒng)，易于設(shè)計(jì)和實(shí)施，可快速搭建模擬量和數(shù)字量的采集系統(tǒng)。甘蔗收割機(jī)數(shù)據(jù)采集主要利用施耐德XSAV12373轉(zhuǎn)速傳感器、MPS拉繩式大型(7 000～15 000 mm)位移傳感器和FTN的4K-205壓力傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測(cè)并上傳到PLC從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，傳感器的安裝及車載PLC采集設(shè)備如圖6所示。

(a) 轉(zhuǎn)速傳感器 (b) 壓力傳感器

按照甘蔗收割機(jī)作業(yè)工況采集需求來編寫PLC程序，在程序中建立模擬量輸入與變量地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)模擬量信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，從而完成對(duì)甘蔗收割機(jī)工況數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。車載HMI程序通過對(duì)PLC內(nèi)部變量地址的訪問來獲取甘蔗收割機(jī)作業(yè)部件傳感器數(shù)據(jù)。PLC數(shù)據(jù)采集模塊的 變量地址分配表如表2所示。

表2 PLC數(shù)據(jù)采集模塊的變量地址分配表Tab. 2 Variable address allocation table of PLC data acquisition module

2.3 基于Modbus協(xié)議的車輛定位數(shù)據(jù)采集功能設(shè)計(jì)

定位模塊選用HS6601，該型號(hào)是一款具有GPS定位和北斗定位的雙模定位終端，可以快速、精確獲取作業(yè)車輛位置。GPS/北斗定位模塊支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus通信協(xié)議，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT 19582.1—2008《基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范》。車載HMI終端采用Modbus RTU通訊協(xié)議，通過接收、解析數(shù)據(jù)總線上的幀數(shù)據(jù)，根據(jù)解析結(jié)果返回?cái)?shù)據(jù)。Modbus幀格式如圖7所示。

圖7 Modbus 幀格式

根據(jù)定位模塊功能說明，在車載終端與定位模塊實(shí)現(xiàn)位置信息數(shù)據(jù)傳輸過程中，將所有的位置數(shù)據(jù)格式均設(shè)定為dddmm.mmmmm，其含義為：度度度分分.分分分分分分。在車載終端程序中通過對(duì)經(jīng)緯度地址的設(shè)置，同時(shí)將相應(yīng)的地址標(biāo)簽加入程序地址庫，以類似PLC獲取數(shù)據(jù)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)甘蔗收割機(jī)實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)的獲取。

2.4 基于MQTT的車載終端數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計(jì)

車載終端數(shù)據(jù)發(fā)送通過對(duì)MQTT宏指令程序的編寫實(shí)現(xiàn)對(duì)甘蔗收割機(jī)工況數(shù)據(jù)的打包和發(fā)布。在MQTT宏指令中cJSON_Object對(duì)象的值如果是為JSON對(duì)象，則遞歸輸出JSON格式數(shù)據(jù)，否則就直接顯示鍵和值。對(duì)于從CAN、PLC和Modbus采集到的工況數(shù)據(jù)，需要在車載端HMI程序地址標(biāo)簽庫中建立一個(gè)用于MQTT數(shù)據(jù)發(fā)送的變量列表，同時(shí)按照規(guī)定的MQTT宏指令發(fā)布格式進(jìn)行發(fā)布，即可實(shí)現(xiàn)車載端MQTT數(shù)據(jù)的發(fā)送，車載端HMI程序地址標(biāo)簽庫如圖8所示。

圖8 車載端HMI程序地址標(biāo)簽庫

另一方面，在車載終端網(wǎng)絡(luò)傳輸方式設(shè)置中，需要選擇MQTT認(rèn)證平臺(tái)，通過對(duì)連接云服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如MQTT認(rèn)證參數(shù)host，port，clientid，username，password等，實(shí)現(xiàn)將車載終端地址標(biāo)簽庫的變量數(shù)據(jù)通過4G數(shù)據(jù)卡進(jìn)行遠(yuǎn)程無線發(fā)送，MQTT認(rèn)證參數(shù)設(shè)置如圖9所示。

圖9 MQTT認(rèn)證參數(shù)設(shè)置

3 云服務(wù)器部署

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與云服務(wù)器主要包括基于MQTT的車載終端數(shù)據(jù)發(fā)送程序和云端服務(wù)器的搭建。在云服務(wù)器上需要搭建Apollo數(shù)據(jù)接收服務(wù)器、SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和Web服務(wù)器。

3.1 MQTT服務(wù)器部署

本系統(tǒng)通過在企業(yè)服務(wù)器上安裝Apollo服務(wù)器，創(chuàng)建并運(yùn)行甘蔗收割機(jī)Broker文件，作為MQTT數(shù)據(jù)接收服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)從車載端到云端的數(shù)據(jù)接收。在瀏覽器中對(duì)Apollo服務(wù)器配置文件apoll.xml中進(jìn)行連接參數(shù)(如用戶名和密碼、IP地址等)的設(shè)置，在車載終端連接參數(shù)中與此保持一致，即可將采集到數(shù)據(jù)發(fā)送到企業(yè)服務(wù)器的Apollo數(shù)據(jù)接收服務(wù)器中。Apollo數(shù)據(jù)接收服務(wù)器設(shè)置成功后，可實(shí)時(shí)顯示各客戶端的連接情況與數(shù)據(jù)傳輸信息。

3.2 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署

在企業(yè)服務(wù)器上安裝SQL Server2008數(shù)據(jù)庫后，還需要編寫MQTT客戶端和數(shù)據(jù)庫讀寫程序，訂閱MQTT服務(wù)器數(shù)據(jù)并完成數(shù)據(jù)自動(dòng)保存。程序數(shù)據(jù)接收保存流程圖如圖10所示。其功能是MQTT服務(wù)器的連接、數(shù)據(jù)訂閱和數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)應(yīng)用。通過Visual Studio2019 C#平臺(tái)開發(fā)，調(diào)用了MQTT協(xié)議相應(yīng)的依賴包，調(diào)用類方法實(shí)現(xiàn)MQTT Client的創(chuàng)建，同時(shí)設(shè)置MQTT中TCP網(wǎng)絡(luò)連接的參數(shù)，即text Server IP、text Server Port、text User Name、text Password的設(shè)置，其分別對(duì)應(yīng)MQTT服務(wù)器的地址、端口、用戶名和密碼，通過對(duì)MQTT客戶端Client的創(chuàng)建，同時(shí)調(diào)用MQTT中TCP網(wǎng)絡(luò)連接的參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MQTT服務(wù)器的連接，MQTT客戶端通過對(duì)內(nèi)部程序文件JsonData程序的編寫用來將獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，通過在客戶端中對(duì)企業(yè)服務(wù)器的IP和端口號(hào)設(shè)置，同時(shí)輸入對(duì)應(yīng)的Apollo服務(wù)器的用戶名和密碼即可實(shí)現(xiàn)MQTT數(shù)據(jù)的訂閱與解析。

圖10 云平臺(tái)數(shù)據(jù)接收流程圖

SQLServer數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)在于數(shù)據(jù)庫的連接、表的自動(dòng)創(chuàng)建、消息訂閱和數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。通過在C#中導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫相關(guān)的依賴包并且對(duì)SQL的程序進(jìn)行編寫，該過程的關(guān)鍵點(diǎn)在于開發(fā)者通過對(duì)連接字符串中Data Source、Initial Catalog、UID、PWD的設(shè)置從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的連接，通過對(duì)Sql Connection的調(diào)用實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的表的自動(dòng)創(chuàng)建。

MQTT消息訂閱的關(guān)鍵點(diǎn)除了主題客戶端中各項(xiàng)連接參數(shù)的設(shè)置還在于訂閱肢體的設(shè)置，在主題訂閱中使用多層通配符#號(hào)，以hbsnjy/#的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)hbsnjy以下多層主題的訂閱。在數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)寫入中如果對(duì)接收到的每一條消息都立刻存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫的頻繁讀寫可能會(huì)使程序變得緩慢，為了避免高頻訪問數(shù)據(jù)庫，采用一次性寫入多條記錄的方式完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。SQL Server數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型如圖11所示。

圖11 云端SQL Server數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)類型圖

3.3 Web服務(wù)器

甘蔗聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程信息平臺(tái)Web服務(wù)器的開發(fā)基于Spring MVC框架實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)企業(yè)服務(wù)器數(shù)據(jù)與前端網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)交互，其功能分為四大模塊：農(nóng)機(jī)地圖、農(nóng)機(jī)列表、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。在程序中農(nóng)機(jī)地圖模塊使用JAVA百度地圖API接口，將數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)緯度地址以創(chuàng)建標(biāo)注的形式將當(dāng)前顯示在地圖中，用來實(shí)時(shí)顯示甘蔗收割機(jī)的數(shù)量和位置。農(nóng)機(jī)列表模塊通過在程序中對(duì)deviceList.jsp的編寫實(shí)現(xiàn)對(duì)甘蔗收割機(jī)設(shè)備ID、設(shè)備名稱和車輛信息與工作參數(shù)等的顯示。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊通過在deviceListData.jsp中以設(shè)備ID為組號(hào)進(jìn)行編寫用戶通過對(duì)設(shè)備ID的選取可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指定甘蔗收割機(jī)各項(xiàng)工況數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取。歷史數(shù)據(jù)模塊通過對(duì)deviceDataList.jsp實(shí)現(xiàn)以設(shè)備ID為組號(hào)，通過對(duì)機(jī)組和時(shí)間段的選取，歷史數(shù)據(jù)將會(huì)以列表的形式展示。Web功能實(shí)現(xiàn)如12所示。

圖12 Web端工況數(shù)據(jù)圖

4 用戶端程序設(shè)計(jì)

在用戶端，用戶可以通過移動(dòng)端和PC端查看甘蔗收割機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，PC端用戶通過瀏覽器對(duì)甘蔗收割機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)查看。在移動(dòng)端的主要功能分為登錄注冊(cè)模塊和歷史數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊。在網(wǎng)絡(luò)正常狀態(tài)下，系統(tǒng)經(jīng)過初始化后，利用JDBC技術(shù)訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)庫中管理員的信息，同時(shí)將管理員信息導(dǎo)入本地SQLite數(shù)據(jù)庫中，在管理員界面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)普通用戶的信息管理。普通用戶通過注冊(cè)界面對(duì)SQLite數(shù)據(jù)庫的增刪實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息的注冊(cè)和注銷。移動(dòng)端通過連接遠(yuǎn)程SQLserver數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)收割機(jī)的歷史工況數(shù)據(jù)和最新的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。軟件系統(tǒng)流程圖如13所示。

圖13 移動(dòng)端軟件操作流程圖

移動(dòng)端的關(guān)鍵技術(shù)主要有JDBC連接遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫和LitePal數(shù)據(jù)庫框架的應(yīng)用。通過Java平臺(tái)的JDBC的數(shù)據(jù)庫程序接口可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的連接和數(shù)據(jù)查詢。Android平臺(tái)基于Java開發(fā)通過調(diào)用JavaAPI將復(fù)雜的SQL語句進(jìn)行簡(jiǎn)潔化的操作，本系統(tǒng)采用SQL server數(shù)據(jù)庫，通過對(duì)系統(tǒng)導(dǎo)入Microsoft JDBC Driver 4.0 for SQLServer依賴包，接著調(diào)用Class.forName驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)程序語句初始化，調(diào)用Connection conn =DriverManager.getConnection(url, user, password)從而實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的連接。最后通過調(diào)用相應(yīng)的SQL語句實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的相關(guān)操作。

LitePal數(shù)據(jù)庫框架關(guān)鍵技術(shù)基于Android的數(shù)據(jù)庫框架，采用通過對(duì)象間關(guān)系的映射(ORM)，將數(shù)據(jù)庫功能進(jìn)行封裝，開發(fā)者通過JAVA語言免除編寫SQL語句的語句便可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)表的刪減和增加。極大簡(jiǎn)化了程序的數(shù)據(jù)連接操作。

核心代碼中表示數(shù)據(jù)庫名字， 表示數(shù)據(jù)庫版本號(hào)，當(dāng)數(shù)據(jù)庫表新添加時(shí)將value的值加1即可。標(biāo)簽用來表示指定的所有的映射類型的模型，其中每個(gè)映射模型用 來聲明。

5 試驗(yàn)結(jié)果與分析

系統(tǒng)在廣西省南寧市武鳴區(qū)鑼圩鎮(zhèn)廣西農(nóng)機(jī)院全程機(jī)械化示范基地進(jìn)行了試驗(yàn)運(yùn)行。試驗(yàn)車載終端HMI采用顯控MG-070，甘蔗收割機(jī)型號(hào)4GQ-1C，功率97 kW。甘蔗收割機(jī)車載終端HMI如圖14所示。

圖14 甘蔗收割機(jī)車載終端HMI

試驗(yàn)采集了甘蔗收割機(jī)從13：00～16：00共3小時(shí)的工作數(shù)據(jù)，中間包括停機(jī)測(cè)試等間斷性數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)以一秒鐘采集一次的形式，其中包括發(fā)動(dòng)機(jī)工作數(shù)據(jù)、工作部件工況數(shù)據(jù)以及定位數(shù)據(jù)。實(shí)際采集時(shí)間為1.52 h，該時(shí)間段內(nèi)理論接收數(shù)據(jù)5 472條，實(shí)際收到甘蔗收割機(jī)實(shí)時(shí)傳來數(shù)據(jù)5 465條，數(shù)據(jù)丟失7條，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為99.88%，丟失率為0.12%。經(jīng)過測(cè)試該系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)具較高的穩(wěn)定性，能夠滿足甘蔗收割機(jī)數(shù)據(jù)采集的需求。

6 結(jié)論

為提高甘蔗收割機(jī)作業(yè)的信息化水平，本文基于MQTT和云平臺(tái)等技術(shù)，設(shè)計(jì)了甘蔗聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了如下功能:實(shí)現(xiàn)了甘蔗收割機(jī)實(shí)時(shí)工作數(shù)據(jù)的采集；實(shí)現(xiàn)了甘蔗收割機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸和云端存儲(chǔ)；實(shí)現(xiàn)了通過移動(dòng)端/PC端遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)訪問甘蔗收割機(jī)的數(shù)據(jù)。

為驗(yàn)證甘蔗聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程信息平臺(tái)的可靠性進(jìn)行了試驗(yàn)運(yùn)行，在有效時(shí)間內(nèi)對(duì)甘蔗聯(lián)合收割機(jī)遠(yuǎn)程信息平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明遠(yuǎn)程信息平臺(tái)準(zhǔn)確率為99.88%，并且穩(wěn)定性較高。結(jié)果表明該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)甘蔗收割機(jī)的工作數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與傳輸、云端存儲(chǔ)和移動(dòng)端的訪問功能，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。