一种联合收割机有效作业时间统计远程传输系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，包括即插即用式传感器、信号采集器、信号接收器、系统监测软件。传感器将被采集对象的作业状态参数交由采集器进行联合收割机有效作业时间辨识计算及处理，并与其他参数生成数据包，经GSM网络发送至接收器通过数据线传输至系统监测软件对数据进行最终处理。本系统可对特定监测对象进行高精度监测，可对多个联合收割机进行同步监测，也可对多种型号的联合收割机进行同时监测。系统采用无线传输方式，只需在联合收割机工况改变时传输信息，成本低廉。系统所采集的信息能为联合收割机行业报废年限、行业平均作业时长的规范起到积极作用，降低事故隐患的发生。
【专利说明】一种联合收割机有效作业时间统计远程传输系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种针对联合收割机有效作业时间辨识计算、传输、存储及显示的远程传输系统。
【背景技术】
[0002]近年来，我国联合收割机化形势发展迅猛，联合收割机作为重要的农业收获装备已广范地应用于我国的农业生产中，它的使用极大地减轻了农民的劳动强度，与此同时农业生产的效率也得到提高。但是随着联合收割机数量猛增，作业范围、地域不断开拓，不安全事故隐患时有发生，且数量不断增加。联合收割机老化、未参加年检、操作人员疲劳驾驶等原因造成的伤亡事故时有发生。
[0003]2013年5月，我国新的《机动车强制报废标准规定》开始实施，对汽车排放标准、工作年限作出新的规定；国家的交通法规也曾对驾驶员的连续驾驶时间作出明确规范。针对工程机械的工作年限的商讨也早在10年搬上了工信部的议程。但是国内目前还没有一套成熟的针对联合收割机作业年限、操作人员连续作业时长的行业标准，因此统计分析联合收割机平均作业年限、操作人员工作强度，开发一套操作简便、稳定、可靠、高效联合收割机的联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，为相关标准的建立提供数据成为当务之急O
[0004]因此开发一套针对联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，定性定量地远程监测联合收割机及操作人员有效作业时长，对于联合收割机使用的安全性具有重要的现实意义和实际需求。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种针对联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，利用多传感器信息融合技术，上位机软件对全球定位模块采集信息并与其他相关传感器的测试结果进行综合分析与处理，获得联合收割机的实际作业状态信息，并将所采集的数据通过无线传输技术进行统计分析，实时监测联合收割机有效作业时长、操作人员的连续工作时间。
[0007]所述有效作业时间一般是指联合收割机的行驶机构和关键作业机构同时运行的累计时间。
[0008]联合收割机工作环境复杂、恶劣，操作人员作业时间长、工作强度大。而我国的联合收割机正进入高速发展期，这一时间正是规范联合收割机作业年限、农业行业作业时长的黄金期。为此获取相关的监测信息，十分有必要。
[0009]本系统特征在于，当联合收割机的行驶机构和关键作业机构同时运行之时，系统开始计时，任一所述行驶机构和关键作业机构之一或全部停止工作时，计时暂停。下一次工作循环在计时归零或上次计时基础上进行。一旦，任一所述行驶机构和关键作业机构之一或全部改变工作状态，系统将自动传输相应参数。
[0010](二)技术方案:
[0011]为了满足我国现有的联合收割机作业时长、操作人员有效作业时间的监测需求，基于便捷、高效、成本低廉的研发原则，研制了一种联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，包括:即插即用式传感器、信号采集器、信号接收器、系统监测软件。
[0012]其中，所述即插即用式传感器，用于检测开关量信号、频率信号、计数信号、模拟信号等联合收割机行驶机构和关键作业机构有效工作信号。
[0013]其中，检测开关量信号的所述即插即用式传感器分为霍尔开关式、磁感应式、光电开关式等多种型号，吸附安装于联合收割机变速箱以及其他机械结构的操作杆上，将所述操作杆的位置信号转换成便于检测的电信号；均采用标准4芯航空插座完成供电与信号传输，实现即插即用功能。
[0014]其中，所述信号采集器将采集的参数信号经GSM网络传递至所述信号接收器，所述信号接收器通过RS232转USB数据线将打包的数据传至电脑经所述系统监测软件统计、分析、处理。
[0015]其中，所述信号采集器直接固定于被监测的联合收割机上，包括:用于给数据采集硬件供电的充/放电锂电池；用于给所述即插即用式传感器供电及信号汇集的信号输入电路板；用于提供时间信息的GPS全球定位模块；用于暂存、处理数据的微机处理单元；用于指示信号输入的信号指示电路板；用于实时显示作业时间的LCD液晶屏；用于接收采集模式指令及发送已采集数据的GSM无线传输模块；用于指示网络信号及强度的网络信号指示面板。
[0016]其中，所述全球定位模块核心为GS_89m型号的GPS芯片。
[0017]其中，所述微机处理单元为HCS12XS系列中的16位MC9S12XS128型单片机。
[0018]其中，所述信号接收器包括:用于向一台或多台所述信号采集器无线发送用于控制采集模式的指令并接收已采集参数的无线传输模块；用于给数据接收硬件供电的充/放电锂电池。
[0019]其中，所述无线传输模块10和所述无线传输模块12为型号为YJ100的GSM通信模块，所述GSM通信模块的核心元件为工业级水平的TC35i芯片。
[0020]其中，所述系统监测软件由LabWindows/CVI虚拟软件平台搭建，包括:用于监测单台联合收割机的多参数监测软件界面；用于同时针对多个联合收割机对象的统计、分析监测软件界面；用于图形显示、数据存储、自动报表、记录回放的功能区。
[0021](三)有益效果
[0022]本发明联合收割机有效作业时间统计远程传输系统:
[0023]可以实现对特定的某个联合收割机对象有效作业时间的监测；也可以实现同时对同一类型的多个联合收割机对象有效作业时间动态监测，高效、便捷，极大地降低监测的成本，便于推广；还可以同时实现对不同类型的联合收割机对象有效作业时间的远程监测，通用性、适用性强，具有共性参数采集能力；
[0024]本系统只需在联合收割机工况改变时，传输信息，单次信息量较小。而GSM网络因其覆盖区域广、使用短信接发数据价格低廉，能很好地适应该种监测需求；
[0025]我国联合收割机应用广泛，使用无线远程监测方式，所采集信息具有高实时性，且无需人员值守，极大地降低时间成本和人工成本；
[0026]本系统所采集的信息能为联合收割机行业报废年限、行业平均作业时长的规范起到积极作用，降低联合收割机事故隐患的发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明实施例的总体方案示意图；
[0028]图2是本发明的传感器检测示意图；
[0029]图3是本发明实施例的总体结构设计图；
[0030]图4是本发明实施例的信号指示电路板的原理图；
[0031]图5是本发明的信号输入电路板的结构示意图；
[0032]图6是本发明的系统监测软件结构示意图。
[0033]图中，I为即插即用传感器，2为信号采集器，3为信号接收器，4为系统监测软件，5为信号输入电路板，6为LCD液晶屏，7为全球定位模块，8为微机处理单元，9为信号指示电路板，10为无线传输模块，11为网络信号指示面板，12为无线传输模块，13为航空插座，13_1为VCC引脚，13_2为信号引脚，13_3引脚空置，13_4为GND引脚，14为电源跳线单元，15为排线座，16为登录界面，17为信息界面，18为设置界面，19为报告生成界面。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】做详细描述。以下实施例用于说明本发明，但并不用来限制本发明的范围。
[0035]如图1所示，本发明的联合收割机有效作业时间统计远程传输系统包括:即插即用传感器1、信号采集器2、信号接收器3和系统监测软件4共四大部分。所述即插即用传感器I将被采集对象的作业状态信号传递至所述信号采集器2，所述信号采集器2对所述作业状态信号进行暂存、处理并与其他参数生成数据包，经GSM网络发送至所述信号接收器3，所述信号接收器3将无线传送来的所述数据包通过RS232-USB数据线传输至所述系统监测软件4，所述系统监测软件4对采集的数据进行最终处理。
[0036]如图2所示，所述即插即用传感器I的吸附安装在被测的联合收割机的行驶机构及联合收割机割台升降机构的操作杆上，将被监测联合收割机的作业状态变化转化为电信号。
[0037]如图3所示，所述信号采集器2主要功能硬件包括:信号输入电路板5，IXD液晶屏6，全球定位模块7，微机处理单元8，信号指示电路板9，无线传输模块10，网络信号指示面板11。所述信号接收器3主要功能硬件为无线传输模块12，所述无线传输模块12与无线传输模块10型号一致。所述信号采集器2与所述信号接收器3之间的通信通过无线传输模块10和无线传输模块12的GSM短信完成。
[0038]其中，所述全球定位模块7的核心元件为GS-89m型号的GPS芯片。
[0039]其中，所述微机处理单元8为HCS12XS系列中的16位MC9S12XS128型单片机。
[0040]其中，所述信号指示电路板9的12个信号指示通道电路原理完全一致，单个所述信号指示通道的电路原理如图4所示，有信号输入时指示灯亮；反之，灭。
[0041]其中，所述无线传输模块10和所述无线传输模块12均为型号为YJ100的GSM通信模块，所述GSM通信模块的核心元件为工业级水平的TC35i芯片。
[0042]其中，所述网络信号指示面板11用于指示所述无线传输模块10无线网络信号的有无和强弱，并指示所述无线传输模块10通信状态，即是否正在传输数据。
[0043]其中，所述信号输入电路板5的结构示意图如图5所示，包括:航空插座13，电源跳线单元14，排线接口 15。
[0044]其中所述航空插座13包括4个功能引脚:VCC引脚13_1，信号引脚13_2，空置引脚 13_3，GND 引脚 13_4。
[0045]其中，所述航空插座13用做于所述即插即用传感器I的电气接头。所述VCC引脚13_1为所述即插即用传感器I提供电压，所述GND引脚13_4为所述即插即用传感器I提供信号地和电源地，所述信号引脚13_2用于传输所述即插即用传感器I的检测信号。
[0046]其中，所述电源跳线单元14通过所述VCC引脚13_1为航空插座13提供+5V和+12V可选电压，所述可选电压用作所述即插即用传感器I的工作电压。
[0047]其中，所述排线接口 15与12个所述航空插座13的信号引脚13_2对应相连，用于汇集采集信号。
[0048]如图6所示，所述系统监测软件4包括:登录界面16、信息界面17、设置界面18、报告生成界面19。
[0049]其中，所述登录界面16用于填写登录信息，包括操作人员信息、机具信息、监测人员信息、监测时间信息等。
[0050]其中，所述信息界面17主要用图表控件实时显示作业状态、行驶时间、作业时间、累计行驶时间、累计作业时间等信息。
[0051]其中，所述设置界面18用于点对点、点对多点的监测模式设置，并用于查询某一联合收割机的在所述信息界面中的相关信息，以及用于模式控制命令的设置。
[0052]其中，所述报告生成界面19用于回调、存储、分析相关数据，并生成、输出相关word、excel 报表。
[0053]如图3所示，所述采集信号在所述联合收割机有效作业时间统计远程传输系统具体传输过程为:所述作业状态信号经所述即插即用传感器I采集并传递至所述信号采集器2，经所述信号指示电路板9上的12个形同结构的所述航空插座13的信号引脚13_2汇集至所述排线接口 15，并输入信号指示电路板9用于指示所述即插即用传感器I的工作状态。所述微机处理单元8接收、处理经所述排线接口 15传输的所述作业状态信号和来自所述全球定位模块7的时间参数，并将所述作业状态信号及所述时间参数合并打包。所述时间参数同时将直接显示在LCD液晶屏6上，用于现场查验。所述微机处理单元8输出的打包数据用过所述无线传输模块10经GSM短信远程传输至所述信号接收器3的所述无线传输模块12中。所述无线传输模块12通过标准RS232-USB数据线与计算机相连。所述计算机上的所述系统监测软件4直接接收所述数据包，分析、处理并生成结果。所述系统监测软件4还可以设置用于控制采集模式、信号发送方式的控制命令，所述控制命令经所述无线传输模块12逆向传输至所述无线传输模块10，并交由所述微机处理单元8执行。
[0054]以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【权利要求】
1.一种联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，其特征在于联合收割机有效作业时间辨识计算、传输、存储及显示的远程传输系统，所述传输系统包括: 即插即用传感器，用于采集被检测对象的各种作业状态信息，用于检测开关量信号、频率信号、计数信号、模拟信号等联合收割机行驶机构和关键作业机构有效工作信号； 信号采集器，用于将采集的信息处理、暂存、打包并无线发送出来，并解析、执行系统用于控制采集和传输模式的控制命令； 信号接收器，用于完成信号采集器与系统监测软件之间的信息传输； 系统监测软件，用于联合收割机有效作业时间辨识计算、作业时间显示、存储。
2.根据权利要求1所述联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，其特征在于，所述即插即用传感器可用于检测开关量信号、频率信号、计数信号、模拟信号等共性参数。其中，所述即插即用传感器用于检测开关量信号时吸附安装于联合收割机变速箱以及其他关键作业部件(如割台升降装置)的机械结构的操作杆上，将所述操作杆的位置信号转换成便于检测的电信号。
3.根据权利要求1所述联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，其特征在于，所述信号采集器包括:信号输入电路板、LCD液晶屏、GPS全球定位模块、微机处理单元、信号指示电路板、GSM无线传输模块、网络信号指示面板。其中，所述信号输入电路板用于为所述即插即用传感器提供电压，并将采集的信息汇集至所述微机处理单元；所述LCD液晶屏用于显示所述有效时间等信息，便于现场查询；所述全球定位模块用于为系统提供作业位置、联合收割机行驶速度信息；所述微机处理单元为单片机，用于处理、暂存所述即插即用传感器采集的信息；所述无线传输模块为GSM通信模块，用于无线发送数据和接收用于采集模式和传输模的控制命令。
4.根据权利要求3所述联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，其特征在于，所述无线传输模块在被监测对象的作业状态改变时主动发送信息，或者是在被动呼叫的情况下发送信息。
5.根据权利要求1所述联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，其特征在于，所述信号接收器的主要功能硬件为无线传输模块，用于传递所述信号采集器和计算机之间的信息传输。
6.根据权利要求1所述联合收割机有效作业时间统计远程传输系统，其特征在于，所述系统监测软件包括:登录单元、信息单元、设置单元、报告生成单元。其中，所述登录单元用于填写登录信息，包括操作人员信息、机具信息、监测人员信息、监测时间信息等；所述信息单元主要用图表控件实时显示作业状态、行驶时间、作业时间、累计行驶时间、累计有效作业时间等信息；所述设置单元用于点对点、点对多点的监测模式设置，并用于查询某一联合收割机的在所述信息界面中的相关信息，以及用于模式控制命令的设置；所述报告生成单元用于回调、存储、分析相关数据，并生成、输出相关word、excel报表。
【文档编号】G05B19/042GK103676724SQ201310572389
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】王新, 刘健, 王书茂, 付函, 张亚伟 申请人:中国农业大学