专利名称：农业机械远程实时监控系统的制作方法
技术领域：
农业机械远程实时监控系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种应用于农业机械的远程实时监控系统，在5公里范围内实 现实时监控，其适用于在农田等复杂环境中人工不便近距离操作的农业机械上。
背景技术：
[0002]目前，远程实时监控技术已广泛应用于各个领域，但在农业领域应用尚少，尤 其在耕作、种植和收获等密集劳动中；活动范围狭小且工作环境恶劣的传统农业机械仍 多以人工近距离操作为主；这既限制了农业机械的工作效率，又有可能由于工作环境的 恶劣而影响工作人员健康，并且传统农业机械的驱动机构和执行机构的可靠性和精度都 较差，如果近距离操作不当会对操作人员产生人身伤害。发明内容[0003]为了克服一般的农业机械上述种种不足，本实用新型提供一种在5公里范围内 实时监控农业机械的控制系统，并充分利用其原有执行机构，实现对农业机械运动状态 及工作机构升降的远程控制，它的操作方便简单，安全可靠。[0004]本系统分为两个子系统远程监控子系统和被监控农业机械子系统；远程监控 子系统包括图像的无线接收装置和控制信号的无线发送装置，安装于远程监控室内，其 中图像接收装置是由后端网桥与PC机通过RJ45接口相连组成的；被监控农业机械子系 统安装于农业机械上，其包括农业机械作业环境图像信息发送装置、控制信号的接收处 理装置和液压驱动装置；采用远程监控控制作业方式，所对应实现的功能为农业机械 的左转弯、右转弯、暂停、前进和工作机构升降。[0005]图像的无线发送与接收装置由摄像头、视频编码器及无线前后端网桥组成。两 个CCD摄像头直接与视频编码器联接，视频编码器与前端网桥相连，两路CCD摄像头分 别安装于农业机械前部，将分别采集农业机械两边环境路况的图像信息，把两路图像信 息经视频编码器分别进行视频压缩，使得图像传输更加流畅并且显示更加清晰细腻，压 缩后的两路图像信息同时由前后端网桥组成的无线局域网无线传输到远程监控子系统PC 机监控屏上，操作人员借助无线传递的工作环境图像信息实施对农业机械的无线监控。[0006]远程监控子系统包括无线局域网组网所需后端网桥、控制信号无线发射模块和 监控端软件；该子系统中的后端网桥接收无线环境图像信息，并在PC机监控屏上显示 出来，操作人员借助该图像信息通过监控端软件发出控制信息，该控制信息由串口及 KYL-320H无线发送模块发送出去。被监控农业机械上控制信号的接收处理装置包括无 线接收模块KYL-320M，该无线接收模块接收远程监控子系统发出的控制信号并传输至 主控制芯片AT89S52，经过解码处理后触发AT89S52相应Pl 口产生低电平，该电信号 驱动相应的输出口继电器电路，继电器电路驱动相应的继电器动作，继电器通过控制相 应的电磁阀通断来实现对液压油路的控制，继电器电路直接与AT89S52相连，继电器为 G2R-14-DC12型，AT89S52通过控制两级三极管开关电路来控制继电器的吸合、断开状3态，继电器通过控制相应的电磁阀通断来实现对液压油路的控制。在下位机控制电路板 上安装了液晶显示屏，用于显示农业机械的实时工作状态。[0007]被监控农业机械子系统上的液压驱动装置由三个两位两通电磁阀和一个三位四 通电磁阀控制4条油路的通断，通过控制4条油路的通断来控制相应机械机构的动作进而 实现5个功能。三个两位两通电磁阀和一个三位四通电磁阀的通断状态由相应继电器电 路的五个继电器控制实现；五个继电器中两个继电器及其相应驱动电路用来控制一个三 位四通电磁阀的状态以实现工作机构升降；其余三个继电器及其相应驱动电路分别控制 三个两位两通电磁阀以分别控制左转油路、右转油路和总油路的通断。[0008]液压系统的两位两通电磁阀中一个控制回油路的通断；一个控制左轮的停转； 一个控制右轮的停转；三位四通电磁阀控制工作机构的升降。要实现左转，需要控制 左轮停转和回油路断开的电磁阀同时工作，相应的左转油路接通推动左转执行机构使左 轮离合而停止运动实现农业机械的左转；实现右转，需要控制右轮停转和回油路断开的 电磁阀同时工作，相应的右转油路接通推动右转执行机构使右轮离合停止运动实现农业 机械的右转；要实现暂停，需要控制左轮停转、右轮停转和回油路断开的电磁阀同时工 作，相应的左转和右转的油路同时接通并推动相应的左右转执行机构使左轮和右轮同时 离合停止运动以实现农业机械的暂停；实现工作机构的升降，需要同时控制工作机构升 降电磁阀3和回油路电磁阀的通断来实现工作机构的升降，工作机构的提升，需要控制 工作机构升降的电磁阀处于右位、控制回油路通断的电磁阀关闭，实现农业机械工作机 构的提升；工作机构的下降，需要控制工作机构升降电磁阀的电磁阀处于左位使下降油 路通、回油路电磁阀断开并借助工作机构自身的重力来实现农业机械工作机构的下降。[0009]通过对本实用新型基本控制功能及特点的介绍中我们可以看到它的有益效果 是完全克服农业机械人工操作的不便，在5公里范围内实现远程实时监控控制，将原 传统机械的部件充分利用，通过液压控制相应联接件来实现各种功能。本实用新型应用 的农业机械型号是东明牌1YG-7.5型微耕机。
[0010]
以下结合附图和实施进一步说明本发明。[0011]图1是本发明的远程监控控制工作界面图。[0012]图2是本发明的下位机控制电路板原理图。[0013]图3是本发明控制左转的两个电磁阀接口电路图。[0014]图4是本发明控制右转的两个电磁阀接口电路图。[0015]图5是本发明控制工作机构升降的两个电磁阀接口电路图。[0016]图6是本发明控制暂停的三个电磁阀接口电路图。[0017]图7是本发明电磁阀控制油路通断示意图。[0018]图8是本系统总体框架示意图。[0019]图1为本发明的远程监控控制工作界面图。两个图像界面分别显示两路CCD摄 像机采集的视频图像，运动控制界面根据图像界面里显示农业机械的运动状态来控制农 业机械的运动，包括前进、左转、右转、停止和工作机构升降。[0020]图2为本发明下位机控制电路图。主控芯片Ul为AT89S52单片机，TXD和RXD分别交叉接无线接收模块的RXD和TXD 口(图中未标出)，P1.0-P1.4 口接继电器 控制电路，图中只标出了 P1.0控制线路，P1.0为低电平时，通过一个9015 (PNP)和一个 8050 (NPN)三极管来控制12V继电器吸合，进而控制后面电磁阀导通。[0021]图3是本发明控制左转的两个电磁阀接口电路图继电器0与电磁阀0是控制回 油的线路，继电器1与电磁阀1是控制左转向离合器的线路。单片机通过P1.0以及P1.1 发出左转指令，常开电磁阀0关闭，回油路断开，常闭电磁阀1打开，左转油路接通，通 过液压装置推动左转向离合器，进而实现左转。图3中1为继电器0，2为继电器1，3 为电磁阀0，4为电磁阀1。[0022]图4是本发明控制右转的两个电磁阀接口电路图继电器0与电磁阀0是控制回 油的线路，继电器2与电磁阀2是控制右转向离合器的线路。单片机通过P1.0以及P1.2 发出右转指令，常开电磁阀0关闭，回油路断开，常闭电磁阀2打开，右转油路接通，通 过液压装置推动右转向离合器，进而实现右转。图4中1为继电器0，2为继电器2，3 为电磁阀0，4为电磁阀2。[0023]图5是本发明控制工作机构升降的两个电磁阀接口电路图继电器0与电磁阀0 是控制回油的线路，继电器3、继电器4与三位四通电磁阀3是控制升降装置的线路。单 片机通过P1.0以及P1.3发出下降指令时，常开电磁阀0关闭，回油路断开，常闭电磁阀 3位于左位，下降油路接通，通过液压装置推动升降杆，进而实现升降机构下降，单片机 通过P1.0以及P1.4发出上升指令时，常开电磁阀0关闭，回油路断开，常闭电磁阀3位 于右位，上升油路接通，通过液压装置推动升降杆，进而实现工作机构上升。图5中1 为继电器0，2为继电器3，3为继电器4，4为电磁阀0，5为电磁阀3。[0024]图6是本发明控制暂停的三个电磁阀接口电路图继电器0与电磁阀0是控制回 油的线路，继电器1与电磁阀1是控制左转向离合器的线路，继电器2与电磁阀2是控制 右转向离合器的线路。单片机通过P1.0、Pl.1、以及P1.2发出停止指令，常开电磁阀0 关闭，回油路断开，常闭电磁阀1与常闭电磁阀2打开，左右转油路同时接通，通过液压 装置推动左右转向离合器，左右动力同时切断，进而实现停止。图6中1为继电器0，2 为继电器1，3为继电器2，4为电磁阀0，5为电磁阀1，6为电磁阀2。[0025]图7是本发明电磁阀控制油路通断示意图电磁阀0控制回油路，为常开，单 片机未发出任何指令时，油泵的油通过该油路直接回油箱，当单片机发出左转、右转、 停止、上升、下降中的任何指令时，该油路断开；电磁阀1控制左转油路，为常闭，单 片机发出左转指令时接通，通过油缸1推动左转向离合器使左轮履带动力切断，实现左 转。电磁阀2控制右转油路，为常闭，单片机发出右转指令时接通，通过油缸2推动右 转向离合器使右轮履带动力切断，实现右转。电磁阀3为三位四通电磁阀，控制升降油 路，为常闭，单片机发出上升指令时位于右位，上升油路接通，通过液压装置推动升降 杆，进而实现工作机构上升，单片机发出下降指令时位于左位，下降油路接通，通过液 压装置推动升降杆，进而实现工作机构下降。图7中1为电磁阀0，2为电磁阀1，3为油 缸1，4为左转离合器，5为电磁阀3，6为升降杆，7为油箱，8为油缸3，9为油缸2， 10为右转离合器，11为电磁阀2。[0026]图8是本系统总体框架示意图。下位机系统中两个CCD摄像头直接与视频编 码器相连，视频编码器另一端口联接前端网桥；KYL-320M无线接收模块与控制信号接收处理电路板主控芯片AT89S52串口相连；上位机系统中KYL-320H无线发射模块通过 RS232协议与监控主机串口相连；后端无线网桥通过RJ45协议与监控主机网口相连。
具体实施方式
[0027]在图1中，两个图像界面分别显示两路CCD摄像机采集的视频图像，运动控制 界面根据图像界面里显示农业机械的运动状态，操作人员通过操作控制界面中的相应按 钮来远程控制农业机械的左转、右转、停止、前进及工作机构的升降。[0028]在图8中，系统由远程监控子系统和被监控农业机械子系统组成，被监控农业 机械子系统安装于农业机械上，包括农业机械作业环境图像信息发送装置、控制信号的 接收处理装置和液压驱动装置；图像信息发送装置中的两个CCD摄像头直接与视频编码 器联接，视频编码器与前端网桥相连，可以实时采集农业机械前方路况信息；控制信号 的接收处理装置包括无线接收模块KYL-320M，该无线接收模块接收远程监控子系统发 出的控制信号并传输至主控制芯片AT89S52;远程监控子系统安装于远程监控室，包括 图像的无线接收装置和控制信号的无线发送装置；其中图像接收装置是由后端网桥与PC 机通过RJ45接口相连组成的，该装置实时接收被监控农业机械子系统端传递过来的图像 信号并在远程监控室监控PC显示器上显示出来。[0029]在图2中，主控芯片Ul为AT89S52单片机，，P1.0-P1.4 口接继电器控制电路， 图中只标出了 P1.0控制线路，P1.0为低电平时，通过一个9015 (PNP)和一个8050 (NPN) 三极管来控制12V继电器吸合，进而控制后面电磁阀导通。其余继电器电路与P1.0 口的 类似。[0030]在图3中，单片机通过P1.0以及Pl.1发出左转指令，常开电磁阀0关闭，回油 路断开，常闭电磁阀1打开，左转油路接通，通过液压装置推动左转向离合器，进而实 现左转。[0031]在图4中，单片机通过P1.0以及P1.2发出右转指令，常开电磁阀0关闭，回油 路断开，常闭电磁阀2打开，右转油路接通，通过液压装置推动右转向离合器，进而实 现右转。[0032]在图5中，单片机通过P1.0以及P1.3发出下降指令时，常开电磁阀0关闭，回 油路断开，常闭电磁阀3位于左位，下降油路接通，通过液压装置推动升降杆，进而实 现升降机构下降，单片机通过P1.0以及P1.4发出上升指令时，常开电磁阀0关闭，回油 路断开，常闭电磁阀3位于右位，上升油路接通，通过液压装置推动升降杆，进而实现 工作机构上升。[0033]在图6中，单片机通过P1.0、Pl.1、以及P1.2发出停止指令，常开电磁阀0关闭，回油路断开，常闭电磁阀1与常闭电磁阀2打开，左右转油路同时接通，通过液压装 置推动左右转向离合器，左右动力同时切断，进而实现停止。
权利要求1.一种农业机械远程实时监控系统，主要由远程监控子系统和被监控农业机械子系 统组成，其特征是被监控农业机械子系统安装于农业机械上，包括农业机械作业环境 图像信息发送装置、控制信号的接收处理装置和液压驱动装置；图像信息发送装置中的 两个CCD摄像头直接与视频编码器联接，视频编码器与前端网桥相连；控制信号的接收 处理装置包括无线接收模块KYL-320M;远程监控子系统安装于远程监控室，包括图像 的无线接收装置和控制信号的无线发送装置；其中图像接收装置是由后端网桥与PC机通 过RJ45接口相连组成的。
2.根据权利要求1所述的农业机械远程实时监控系统，其特征在于被监控农业机械子 系统上的两个CCD摄像头分别安装于农业机械前部，用于采集两路农业机械前方路况环 境信息，采集后的图像信息经该子系统视频编码器压缩编码，最终将编码后的图像信号 通过系统中由前后端网桥组成的无线局域网传输到远程监控子系统。
3.根据权利要求1所述的农业机械远程实时监控系统，其特征在于被监控农业 机械子系统的无线接收模块接收远程监控子系统发出的控制信号并传输至主控制芯片 AT89S52,经过解码处理后触发AT89S52相应Pl 口产生低电平，该电信号驱动相应的输 出口继电器电路，继电器电路驱动相应的继电器动作，继电器通过控制相应的电磁阀通 断来实现对液压油路的控制。
4.根据权利要求3所述的农业机械远程实时监控系统，其特征在于继电器电路直接与 AT89S52相连，继电器为G2R-14-DC12型，AT89S52通过控制两级三极管开关电路来控 制继电器的吸合、断开状态。
5.根据权利要求4所述的农业机械远程实时监控系统，其特征在于五个继电器分别控 制三个两位两通电磁阀、一个三位四通电磁阀的状态。
6.根据权利要求5所述的农业机械远程实时监控系统，其特征在于五个继电器中两个 继电器及其相应驱动电路用来控制一个三位四通电磁阀的状态以实现工作机构升降；其 余三个继电器及其相应驱动电路分别控制三个两位两通电磁阀以分别控制左转油路、右 转油路和总油路的通断。
专利摘要一种农业机械远程实时监控系统，主要由远程监控子系统和被监控农业机械子系统组成；被监控农业机械子系统安装于农业机械上，远程监控子系统安装于远程监控室，控制人员在远程监控室借助被监控农业机械子系统无线实时传递过来的环境图像信息通过远程控制子系统软件向被监控农业机械子系统发送控制信息，被监控农业机械子系统接收控制信号，处理并控制驱动四路油路推动不同的执行机构以实现对农业机械的远程运动控制和工作机构升降控制；该系统可应用于便于液压驱动控制的各类农业机械上。
文档编号H04N7/26GK201812174SQ201020189270
公开日2011年4月27日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者徐建, 徐秀栋, 杨福增, 苏乐乐 申请人:西北农林科技大学