一种农机安全智能预警装置的制作方法

本发明涉及一种农机安全智能预警装置，具体的说就是一种用于棉田管理机、果园管理机、通用底盘等农业作业机械在遇到险情的情况下能够主动预警的智能装置。

(二)

背景技术：

改革开放以来，我国农业机械化进程发展迅速，随着农业机械保有量的快速增长和农机服务领域的不断拓展，作业面积不断扩大，农机安全生产事故隐患凸现，农机安全使用问题更加突出，农机安全事故造成的人民生命财产损失越来越大。据初步统计，2015年底全国农机总动力达到10亿千瓦，拖拉机达到3500万台，联合收割机达100万台，拖拉机驾驶人员达4020万多人；目前农机安全生产形势依然严峻，农机手违法载人、酒后驾驶、无证驾驶、疲劳驾驶、无牌作业、违规操作等现象时有发生，引发了各类农机安全事故。2015年，全国共发生农机安全事故3451起，死亡1143人，受伤2441人，直接经济损失2445.2万元。特别是近年来农机重特大事故时有发生，群众生命财产安全受到严重侵害，严重阻碍了农业机械化进程和农业安全健康发展。

从统计数据看，引发农机事故的原因主要是人为因素和机械因素。

人为因素是引发事故的主要原因。在人为因素中存在三方面问题：一是无证驾驶。事故中30.8％的驾驶操作人员没经过培训并领取驾驶证，不熟悉机械原理，不懂得驾驶操作要领，仅凭经验操作。二是操作不熟练。事故中44％的驾驶操作人员操作农业机械不熟练，或驾驶操作时注意力不集中，慌乱中容易出错；三是安全意识差。有的心存侥幸心理，为了多赚钱，多拉快跑，疲劳驾驶；有的违法载人或酒后驾驶；有的作业前不仔细观察作业环境，误伤作业区域内非作业人员的事故也时有发生。

机械因素原因主要有三个方面：一是未依法登记检验。事故中39％的拖拉机或联合收割机购买后未依法进行注册登记，未按规定进行检验，长期使用，不注意保养维护，安全隐患增多；二是不定期检验。事故中53.8％的农业机械未能按规定进行年度检验，安全隐患不能及时排除，容易引发事故；三是机械性能问题严重。部分农业机械产品质量不高，安全设施不全，刹车、制动等失效也是引发事故的主要原因，特别是有些达到报废条件的农业机械仍然在使用，安全隐患多，事故多发。

除了人为因素和机械原因，环境因素也是引发事故的一个间接原因。农业机械作业环境复杂，田块不平整，障碍物多，特别是转移时要过沟畦、田埂，同时机耕道路路窄，路基软，很容易引发侧翻等事故。

人们期望通过深入了解农机安全事故的类型、特点以及发生的原因与机理，进而制定有效预防对策措施，以减少农机安全事故及其引起的人员伤亡与财产损失。因此，研制一种用于棉田管理机、果园管理机等现有农业作业机械安全预警的智能装置十分重要。

(三)

技术实现要素：

本发明为了适应农机工作人员的安全需求，针对现有安全防护工作中的不足，提供了一种能够应用于棉田管理机、果园管理机等现有农机作业过程中报警、停车以及求救的预警智能装置。

一种农机安全智能预警装置，包括主机和副机；主机安装在现有棉田管理机、果园管理机等农机设备上；所述的副机可以根据需要安装在监控室或由监控、救援人员佩戴；所述的主机包括主控芯片一、角度传感器、压力传感器、应答指示灯、角度显示屏、空闲按钮、作业按钮、事故按钮和蜂鸣器一；主机安装在棉田管理机、果园管理机等现有农业机械上；所述的副机包括主控芯片二、信息显示屏、回应按钮和蜂鸣器二；

所述的主机和副机通过现有的通信技术传递信息；

所述的主控芯片一、应答指示灯、角度显示屏、空闲按钮、作业按钮、事故按钮和蜂鸣器一分别与主控芯片一连接；所述的应答指示灯用于接收副机传递的信息；所述的角度显示屏用于显示农业机械的作业角度；所述的空闲按钮、作业按钮和事故按钮分别用于指示农业机械处于空闲状态、作业状态和事故状态；所述的蜂鸣器一用于在棉田管理机、果园管理机等农机设备出现险情时报警以提醒作业人员；

所述的信息显示屏、回应按钮和蜂鸣器二分别与主控芯片二连接；所述的信息显示屏用于显示主机传递的信息；所述的回应按钮用于回应主机的信息；所述的蜂鸣器二用于提醒监控人员险情发生及时救援；

所述的压力传感器、角度传感器分别与主控芯片一连接；所述的角度传感器安装在棉田管理机、果园管理机等现有农业机械上，与主机的主控芯片一连接，角度传感器用于实时采集农业机械倾斜角；当农业机械倾斜角度大于10°且小于20°时，主机的主控芯片1控制蜂鸣器发出短促的警报声，提醒工作人员调整作业形式，应谨慎行驶，以防翻车，当农业机械倾斜角度大于20°时，主控芯片一控制蜂鸣器一发出持续的蜂鸣声，提醒作业人员停止驾驶；

所述的压力传感器分别安装在棉田管理机、果园管理机等农业机械的两侧轮胎上，与主机的主控芯片一连接，当轮胎压力传感器检测到轮胎压力值为零且时间超过预设值时，代表农机将要发生侧翻，此时强行停止机车运作，以保护工作人员；

当机车侧翻后，主控芯片一将发生侧翻的信息发送到提前设置好的副机上，以便寻求外界帮助，尽可能减少对工作人员造成伤害。副机上的信息显示屏显示相应的信息，工作人员按下回应按钮告知事故人员收到求救信息。

本发明的有益效果为：

与现有技术相比，本技术通过在主机上设置空闲按钮和作业按钮，分别实现空闲状态和作业状态的切换，主机上设置事故按钮，实现发生事故主动发送信息，在主机上设置角度显示屏、蜂鸣器和应答指示灯，在副机上设置显示屏接受主机发来的求救信号，同时设有蜂鸣器，在副机上设置回应按钮，用于通知主机收到求救信号，针对农业机械可能发生的翻车状况采取不同的预警措施，从而减少事故发生的概率。

(四)附图说明

图1是主机结构示意图；

图2是副机结构示意图；

图3是农机安全预警智能装置总体框架图；

图中：1.角度显示屏，2.应答指示灯，3.蜂鸣器一，4.事故按钮，5.作业按钮，6.空闲按钮，7.回应按钮，8.信息显示屏，9.蜂鸣器二。

(五)具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图和原理特征进行描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，并非用于限定本发明的范围。本发明主要用于棉田管理机、果园管理机等农机作业机械安全预警，根据本发明提供控制系统方案，下面将参照图1和图2说明本发明农机安全智能预警装置在棉田管理机上的工作原理。

主控芯片选用STM32单片机，角度传感器选用LCA326T双轴数字输出型倾角传感器，压力传感器选用胎压监测T118型传感器，角度显示屏和信息显示屏选用4.5寸Usart-GPU串口屏，主机与副机之间的通信通过433Mhz频段通信；所述的副机可以根据需要在监控室或由监控、救援人员佩戴。

如图1和2所示，一种用于棉田管理机的安全预警智能装置包括主机和副机，主机顶部设置应答指示灯2，机体一侧面上设置空闲按钮6、作业按钮5、事故按钮4、角度显示屏1，机体另一侧面设置蜂鸣器3；副机一侧面设置信息显示屏8、回应按钮7，机体另一侧面设置蜂鸣器9。

本技术具体按照如下进行操作，主机设置在棉田管理机上，当棉田管理机处于空闲状态时，则作业人员将主机按到空闲按钮6，整个主机不工作，当棉田管理机处于作业状态时，则作业人员将主机按到作业按钮5，整个主机工作，主控芯片一实时采集角度传感器和压力传感器的信息，并将角度传感器信息显示到角度显示屏1，当棉田管理机处于斜坡作业时，且倾斜角度大于10°且小于20°时(倾斜角度等的安全设定可以在主控芯片一中根据现有技术提前预设)，主机的蜂鸣器一3发出短促的蜂鸣声，提醒工作人员谨慎作业，倾斜角度大于20°时，主机的蜂鸣器一发出长鸣提醒工作人员停止作业，当轮胎压力传感器检测到轮胎压力值为零且时间超过预设值3s时，代表棉田管理机将要发生侧翻，此时强行停止棉田管理机运作，以保护工作人员；当棉田管理机侧翻后，这时主机的主控芯片一主动将发生侧翻的信息通过433Mhz频段发送到提前设置好的副机上，副机上的信息显示屏显示相应的信息，同时蜂鸣器二9发出声音提醒相关人员主机有事故，副机人员按下回应按钮7代表收到主机发来的信息，主机通过433Mhz频段接受副机发射的信息，应答指示灯2闪烁，代表求救信息已发到副机上，主机的事故按钮4也可主动按下，当遇到紧急事故自己不能处理时，主动按下事故按钮4，寻求帮助。