基于物联网的智能农业机械控制系统的制作方法

本实用新型涉及技术领域智能农业机械控制系统，特别是涉及一种基于物联网的智能农业机械控制系统。

背景技术：

我国是农业大国，但是多数农业生产基本靠人力劳动完成，如多数乡村中播种，施肥，灌溉及收割等操作，主要依靠纯人力劳动，这样不但效率低，而且影响农作物的生长和收成。即使有些地方实现了机械化播种和收割，通常也需要人力配合，而播种和收割等机械化操作彼此独立，没有合理的联系在一起，也影响了农业机械作业的效率和生产周期。另外农业灌溉的时机与浇水量基本靠人的经验进行判断，并不能准确的判断出农作物的灌溉时间与灌溉量，灌溉不当将导致农作物减产、浪费水资源等严重后果。

随着物联网技术的发展和对建设现代农业的需求，将物联网与农业机械作业有机的结合起来，对于提高农业机械作业的效率与产量具有重要意义。但是我国农业生产环境多变，农业生产过程分散，生产主体复杂，需求千变万化等困难。

现有技术主要对单个农业机械作业中某一方面进行物联网监控，提供机械化的智能服务，并没有类似对一个农场区域甚至某市、某省全部农场区域内所有的农业机械作业进行统一物联网监视和控制。现有农机控制专利文献如下：

如山西省农业科学院高粱研究所公开的专利号为：“201520584714.1”的“一种基于物联网的智能农业生产系统”此专利文献主要是保护一种整合农业播种、灌溉、施肥、收割等农业生产全过程的农业物联网管理系统。但是大片区域内的农业机械（包括播种机、灌溉机、施肥机、收割机）在联合作业的过程中，如何有单个或者一组农业机械发生故障时，会影响到后续的农业机械作业，导致整个农业生产周期延长。此专利并没有给出具体采集农业机械的哪些数据信息，如何云服务器如何整合某区域内的实时信息，并计算出优化调度控制方案，使某区域内的所有农业机械在最短的作业周期内，以最优的能耗方案达到最优的收割、灌溉、施肥或者播种效率。

再如星光农机股份有限公司公开的专利号为：“201510052930.6”的“一种履带自走式旋耕机的安全电控装置”此技术方案仅公开了在单个农机上装载机油压力传感器、转速传感器、水温传感器并由装载在旋耕机机身上的安全电控装置的方案，此为单一的农业机械并没有连接整个物联网，没有对整片区域内全部的农机进行统一调配的系统方案。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于物联网的智能农业机械控制系统，设计了一套农业机械“车联网”系统以及装置，避免大片区域内的农业机械在联合作业的过程中，单个或者一组农业机械发生故障时，会影响到后续的农业机械作业，导致整个农业生产周期延长的问题，本实用新型可以对一个农场区域甚至某市、某省全部农场区域内所有的农业机械作业进行统一物联网监视和控制，给出具体采集农业机械的发动机柴油储量、柴油压力、发动机转速、发动机温度、启动电机电压、农业机械行走轨迹、农业机械实时位置、农业机械装载量、绞龙控制、环境温湿度等数据信息的方案，数据信息通讯方案以及云服务器整合某区域内的农业机械实时信息以及优化调度控制方案，使某区域内的所有农业机械在最短的作业周期内，工作效率化、作业标准化、人机交互人性化。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于物联网的智能农业机械控制系统，包括至少一组农业机械以及上位机，每组农业机械与上位机通讯连接，所述每组农业机械包括至少一台农业机械，每台农业机械上均设有测量传感模块、GPS定位模块、电子控制单元和传感显示面板。

作为优选实施例，所述上位机为实体机或者虚拟云服务器，所述上位机包括数据采集服务器和WEB服务器。

作为优选实施例，所述数据采集服务器包括服务器数据库管理模块和服务器数据库处理模块，所述WEB服务器包括WEB服务器通信模块和WEB服务模块，测量传感模块采集到的信号通过通讯模块传送给数据采集服务器，数据采集服务器接收农业机械的采集信号后，由服务器数据库管理模块进行数据储存，并由服务器数据库处理模块进行统一分析、处理、发出调配指令，并由WEB服务器提供给用户监控数据访问。

作为优选实施例，所述电子控制单元包括数据采集模块、协议解析模块、上位机通讯模块、电源模块、励磁控制模块、故障自检模块、发动机故障指示模块、外置报警模块、累加校验器、转速计数器、存储模块和执行模块，所述数据采集模块包括倾角计数模块、信号强度计数模块、发动机计时模块、收割计时模块、作业面积计数模块、GPS状态模块。

作为优选实施例，所述电子控制单元还包括用于感应农业机械操控人员手势命令的雷达传感器以及雷达传感器控制模块，所述雷达传感器控制模块嵌入电子控制单元的PCB电路板中，所述雷达传感器设置在农业机械操作人员处。

作为优选实施例，所述雷达传感器的雷达刷新率为16000~18000祯，可以通过微动作捕捉感应操作人员的控制手势命令，雷达传感器控制模块的手势处理模块可以识别农业机械操控人员的横向滑动、纵向滑动、手指间的触碰和手指间的按压、用大拇指控制整片屏幕的移动等动作，农业机械操控人员可以通过手势动作查看、控制电子控制单元，操作控制更灵活。

作为优选实施例，所述GPS定位模块、电子控制单元和通讯模块均集成在农业机械的电控箱中，所述传感显示面板集成在农业机械的操作显示屏上。

作为优选实施例，所述每组农业机械中，被分配在同组的农业机械之间采用局域网相互通讯。

作为优选实施例，还包括至少一组智能终端，每组智能终端均与云服务器通讯连接，每组智能终端包括至少一台智能终端，同组的智能终端之间采用局域网相互通讯。

作为优选实施例，所述测量传感模块包括发动机柴油储量传感器、柴油压力传感器、发动机转速传感器、备用转速传感器、发动机温度传感器、预热温度传感器、蓄电池电压检测模块、蓄电池电量检测模块、车速传感器、环境温度传感器、环境湿度传感器、海拨高度传感器、雨量传感器中的一种或几种。

作为优选实施例，当农业机械为收割机时，所述测量传感模块还包括输送滚简转速传感器、割台高度传感器、割台左右倾斜角传感器、割台前后倾斜角传感器、拨禾轮高度传感器、覆带张紧度传感器、切割器动刀条行程传感器、风机风速传感器、往复震动筛振幅传感器、收割机装载槽储量传感器中的一种或几种。

作为优选实施例，所述收割机装载槽储量传感器的数量根据不同收割机的机型而定，例如，一台收割机具有第一装载槽和第二装载槽，则每个装载槽配备一个收割机装载槽储量传感器。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本实用新型设计了一套农业机械“车联网”系统以及装置，避免大片区域内的农业机械在联合作业的过程中，单个或者一组农业机械发生故障时，会影响到后续的农业机械作业，导致整个农业生产周期延长的问题，本实用新型可以对一个农场区域甚至某市、某省全部农场区域内所有的农业机械作业进行统一物联网监视和控制，给出具体采集农业机械的发动机柴油储量、柴油压力、发动机转速、发动机温度、启动电机电压、农业机械行走轨迹、农业机械实时位置、农业机械装载量、绞龙控制、环境温湿度等数据信息的方案，数据信息通讯方案以及云服务器整合某区域内的农业机械实时信息以及优化调度控制方案，使某区域内的所有农业机械在最短的作业周期内，工作效率化、作业标准化、人机交互人性化。

附图说明

图1是本实用新型的连接结构示意图。

图2为本实用新型上位机与单台农业机械通讯的连接结构示意图。

图3为本实用新型上位机与智能终端以及用户监控终端连接的结构示意图。

图4为一实施例中本实用新型电子控制单元的结构框图。

图5为一实施例中本实用新型测量传感模块的结构框图。

图6为另一实施例中本实用新型测量传感模块的结构框图。

图7为本实用新型数据采集模块的结构框图。

在图中：1-上位机；11-数据采集服务器；12-WEB服务器；111-服务器数据库管理模块；112-服务器数据库存储模块；113-服务器数据库处理模块；121-WEB服务器通信模块；122-WEB服务模块；3-农业机械；31-电子控制单元；32-测量传感模块、33-GPRS通讯模块、34-GPS定位模块；35-传感显示面板；4-智能终端；5-用户监控终端；331-数据采集模块、332-协议解析模块、333-上位机通讯模块、334-电源模块、335-励磁控制模块、336-累加校验器，337-外置报警模块、338-发动机故障指示模块、339-故障自检模块；3310-存储模块；3311-执行模块；321-发动机柴油储量传感器、322-柴油压力传感器、323-发动机转速传感器、324-发动机温度传感器、325-蓄电池电压检测模块、326-车速传感器、327-环境温度传感器、328-环境湿度传感器、329-海拨高度传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型的实施方式：

参见图1~图7，基于物联网的智能农业机械控制系统，包括至少一组农业机械以及上位机，每组农业机械与上位机通讯连接，所述每组农业机械包括至少一台农业机械，每台农业机械上均设有测量传感模块、GPS定位模块、电子控制单元和传感显示面板。

在另一实施例中，所述上位机为实体机或者虚拟云服务器，所述上位机包括数据采集服务器和WEB服务器，数据采集服务器包括服务器数据库管理模块、服务器数据库存储模块和服务器数据库处理模块，所述WEB服务器包括WEB服务器通信模块和WEB服务模块，测量传感模块采集到的信号通过通讯模块传送给数据采集服务器，数据采集服务器接收农业机械的采集信号后，由服务器数据库管理模块进行数据储存，并由服务器数据库处理模块进行统一分析、处理、发出调配指令，并由WEB服务器提供给用户监控终端数据访问。

在另一实施例中，所述电子控制单元包括数据采集模块、协议解析模块、上位机通讯模块、电源模块、励磁控制模块、故障自检模块、发动机故障指示模块、外置报警模块、累加校验器、转速计数器、存储模块和执行模块，所述数据采集模块包括倾角计数模块、信号强度计数模块、发动机计时模块、收割计时模块、作业面积计数模块、GPS状态模块。数据采集模块采集测量传感模块监测到的信号，并通过协议解析模块将信号处理由上位机通讯模块上传至上位机，电源模块控制电子控制单元供电，励磁控制模块控制发电机励磁系统，GPS状态模块记录设备的运动轨迹以及实时位置状态并与数据采集模块检测到的信号一起上传至上位机，故障自检模块负责检测电子控制单元的运行，如果出现发动机故障或者其他严重部件故障，由发动机指示模块发出急停指示或者由外置报警模块报警人工处理。

作为优选实施例，所述电子控制单元还包括用于感应农业机械操控人员手势命令的雷达传感器以及雷达传感器控制模块，所述雷达传感器控制模块嵌入电子控制单元的PCB电路板中，所述雷达传感器设置在农业机械操作人员处。

作为优选实施例，所述雷达传感器的雷达刷新率为16000~18000祯，可以通过微动作捕捉感应操作人员的控制手势命令，雷达传感器控制模块的手势处理模块可以识别农业机械操控人员的横向滑动、纵向滑动、手指间的触碰和手指间的按压、用大拇指控制整片屏幕的移动等动作，农业机械操控人员可以通过手势动作查看、控制电子控制单元，操作控制更灵活。

优选地，还包括至少一组智能终端，每组智能终端均与云服务器通讯连接，每组智能终端包括至少一台智能终端，同组的智能终端之间采用局域网相互通讯。上位机可以将故障信息通过上位机通讯模块上传至上位机，并由上位机指定距离该农业机械最近或空闲的智能终端接受任务，并由持有该智能终端的维修人员前去维修。

作为优选实施例，所述GPS定位模块、电子控制单元和通讯模块均集成在农业机械的电控箱中，所述传感显示面板集成在农业机械的操作显示屏上。

作为优选实施例，所述每组农业机械中，被分配在同组的农业机械之间采用局域网相互通讯。

作为优选实施例，所述测量传感模块包括发动机柴油储量传感器、柴油压力传感器、发动机转速传感器、备用转速传感器、发动机温度传感器、预热温度传感器、蓄电池电压检测模块、蓄电池电量检测模块、车速传感器、环境温度传感器、环境湿度传感器、海拨高度传感器、雨量传感器中的一种或几种。发动机柴油储量传感器、柴油压力传感器主要是用于监控发动机的油箱中的柴油储量以及油箱中的压力值，发动机转速传感器、备用转速传感器主要是监控发动机转速值，当转速传感器故障时，由电子控制单元发出指令，执行机构启动备用转速传感器，发动机温度传感器、预热温度传感器监控发动机的工作温度，蓄电池电压检测模块、蓄电池电量检测模块分别监控外置蓄电池电量和电压，以便蓄电池电量低于预定值时，由上位机统一调配农业机械前去充电。车速传感器监控农业机械的运行速度，环境温度传感器、环境湿度传感器、海拨高度传感器、雨量传感器分别检测周围环境的值，由上位机通讯模块一并上报至上位机。

作为优选实施例，当农业机械为收割机时，所述测量传感模块还包括输送滚简转速传感器、割台高度传感器、割台左右倾斜角传感器、割台前后倾斜角传感器、拨禾轮高度传感器、覆带张紧度传感器、切割器动刀条行程传感器、风机风速传感器、往复震动筛振幅传感器、收割机装载槽储量传感器中的一种或几种。

输送滚简转速传感器监测收割机的输送滚筒转速，电子控制单元将此监测信息上传至上位机，上位机与经过减速箱减速之后的发动机转速进行对比，若输送滚筒转速与减速箱输出轴转速比小于额定值，则可以判定输送滚筒打滑，通过就近定位向附近移动终端发出维修指令。割台高度传感器可以检测收割农作物的收割高度，当农作物过矮或者过高时，通过割台高度传感器感应到农作物的高度与割台高度不符合，并将该信息传输给上位机，上位机通过下达指令给电子控制单元控制割台调整高度，以适应农作物高度，避免切割的农作物茎过长，导致脱粒滚筒脱粒困难。割台倾斜角传感器检测收割机前进方向与田埂间的夹角角度，避免夹角度数过大导致收割机侧倾翻及防止附带脱落。拨禾轮高度传感器感应拨禾轮高度，若拨禾轮高度感应到拨禾轮高度不能垂直入禾，并将该信息传输给上位机，上位机通过下达指令给电子控制单元控制拨禾轮调整高度，保证拨禾轮垂直入禾。

作为优选实施例，所述收割机装载槽储量传感器的数量根据不同收割机的机型而定，例如，一台收割机具有第一装载槽和第二装载槽，则每个装载槽配备一个收割机装载槽储量传感器，每个收割机装载槽储量传感器依次排列连接至电子控制单元，若排列中最后一个收割机装载槽储量传感器感应到储量高于预定值时，将该信息上报至电子控制单元，并由电子控制单元上报至上位机，上位机存储该满储信息，向该农业机械的电子控制单元发出卸载指令。

作为优选实施例，所述农业机械中的收割机可以由播种机、灌溉机、施肥机等代替，仅仅替换传感器的预定值以及个别零部件就可以实现相应的物联网智能控制，农业机械的机型替换亦在本实用新型的保护范围之内。