农业机械设备的监控装置以及农业机械设备的制作方法

本发明涉及农业机械技术，尤其涉及一种农业机械设备的监控装置以及农业机械设备。

背景技术：

随着农业机械技术的发展，农业机械设备越来越广泛的应用到了农业生产中，可以采用各种各样的农业机械设备进行农作物的耕种、喷药、收割等操作。农业机械设备包括了平地机、铲运机、装载机、旋耕机、中耕机以及拖拉机等等设备。在采用农业机械设备进行农业生产的时候，需要确定当前农业机械设备的位置，以及农业生产的作业数据，作业数据有耕作时的耕地深度数据、喷洒的药液流量等等作业数据。

现有技术中，确定当前农业机械设备的位置，以及农业生产的作业数据的时候，通常采用人工测量的方式。尚没有提供一种装置，可以自动的获取到当前农业机械设备的位置，以及农业生产的作业数据等信息。

技术实现要素：

本发明提供一种农业机械设备的监控装置以及农业机械设备，用以解决现有技术中尚没有提供一种装置，可以自动的获取到当前农业机械设备的位置，以及农业生产的作业数据等信息的问题。

本发明的一方面提供了一种农业机械设备的监控装置，包括：

车载作业监控终端、车载摄像头、全球卫星导航系统(globalnavigationsatellitesystem，简称gnss)天线以及至少一个传感器；

所述车载摄像头、所述gnss天线、所述至少一个传感器分别与所述车载作业监控终端连接；

各所述传感器的类型不同，且各所述传感器分别用于测量所述农业机械设备不同的作业数据；

所述车载作业监控终端，用于接收所述车载摄像头采集的所述农业机械设备的工作视频以及所述gnss天线传送的定位信息，并接收所述至少一个传感器传送的作业数据。

如上所述的装置中，还包括：控制器局域网络(controllerareanetwork，简称can)总线；

所述至少一个传感器通过所述can总线与所述车载作业监控终端连接。

如上所述的装置中，还包括：通用分组无线服务技术(generalpacketradioservice，简称gprs)天线；

所述gprs天线与所述车载作业监控终端连接；

所述车载作业监控终端，还用于将所述工作视频、所述定位信息和所述作业数据通过所述gprs天线发送给远程服务器，以使远程服务器对所述工作视频、所述定位信息、所述作业数据显示和分析。

如上所述的装置中，所述车载作业监控终端包括：微处理器单元、can总线单元、视频采集单元、gnss定位单元；

所述can总线单元、视频采集单元、gnss定位单元分别与所述微处理器单元连接；

所述can总线单元与所述can总线连接，所述视频采集单元与所述车载摄像头连接，所述gnss定位单元与所述gnss天线连接；

所述微处理器单元，用于通过所述视频采集单元接收所述车载摄像头采集的所述农业机械设备的工作视频，通过所述gnss定位单元接收所述gnss天线传送的定位信息，并通过所述can总线单元接收所述至少一个传感器传送的作业数据。

如上所述的装置中，所述车载作业监控终端还包括：gprs传输单元；

gprs传输单元与所述微处理器单元、以及所述gprs天线连接；

所述微处理器单元，还用于通过所述gprs传输单元以及所述gprs天线将所述工作视频、所述定位信息和所述作业数据发送给远程服务器。

如上所述的装置中，所述车载作业监控终端还包括：存储单元；

所述存储单元与所述微处理器单元连接；

所述存储单元，用于接收并存储所述微处理器单元发送的所述工作视频、所述定位信息和所述作业数据。

如上所述的装置中，所述车载作业监控终端还包括：通用串行总线(universalserialbus，简称usb)单元；

所述usb单元与所述微处理器单元连接。

如上所述的装置中，所述车载作业监控终端还包括：显示屏；

所述显示屏与所述微处理器单元连接；

所述显示屏，用于显示所述微处理器单元发送的所述工作视频、所述定位信息和所述作业数据。

如上所述的装置中，所述车载作业监控终端还包括：输入单元；

所述输入单元与所述微处理器单元连接；

所述输入单元，用于接收用户输入的微处理器调整指令，并将所述微处理器调整指令发送给所述微处理器单元。

本发明的另一方面提供了一种农业机械设备，所述农业机械设备上设置有如上任一所述的农业机械设备的监控装置。

本发明通过提供一种由车载作业监控终端、车载摄像头、gnss天线以及至少一个传感器构成的农业机械设备的监控装置；车载摄像头、gnss天线、至少一个传感器分别与车载作业监控终端连接；各传感器的类型不同，且各传感器分别用于测量农业机械设备不同的作业数据；车载作业监控终端，用于接收车载摄像头采集的农业机械设备的工作视频以及gnss天线传送的定位信息，并接收至少一个传感器传送的作业数据。从而提供了一种农业机械设备的监控装置，可以自动获取到农业机械设备的作业位置，农业机械设备的工作视频，以及农业机械设备的进行农业作业过程中的作业数据等等信息，从而可以便于确定当前农业机械设备的农业作业情况，且便于统计多个农业机械设备的农业作业情况，利于进行农业机械设备的作业状态监控以及作业情况分析。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的农业机械设备的监控装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的农业机械设备的监控装置的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的农业机械设备的监控装置中的车载作业监控终端的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的农业机械设备的监控装置的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的农业机械设备的监控装置，包括：车载作业监控终端1、车载摄像头2、gnss天线3以及至少一个传感器4；

车载摄像头2、gnss天线3、至少一个传感器4分别与车载作业监控终端1连接；

各传感器4的类型不同，且各传感器4分别用于测量农业机械设备不同的作业数据；

车载作业监控终端1，用于接收车载摄像头2采集的农业机械设备的工作视频以及gnss天线3传送的定位信息，并接收至少一个传感器4传送的作业数据。

在本实施例中，具体的，农业机械设备的监控装置由车载作业监控终端1、车载摄像头2、gnss天线3以及至少一个传感器4构成。车载摄像头2与车载作业监控终端1连接，gnss天线3与车载作业监控终端1连接、并且至少一个传感器4分别与车载作业监控终端1连接。从而车载作业监控终端1、车载摄像头2、gnss天线3以及至少一个传感器4构成了一个连接完整的农业机械设备的监控装置。

其中，至少一个传感器4中的各传感器4的类型不同，各传感器4设置在农业机械设备上，不同的传感器4分别用于测量农业机械设备不同的作业数据；根据具体监测目标，设置相应的监测农业机械设备的作业工况的传感器4。举例来说，传感器4可以是深度传感器4，深度传感器4设置在农业机械设备上，深度传感器4可以测量农业机械设备的耕作程度；传感器4可以是地速传感器4，地速传感器4设置在农业机械设备上，地速传感器4可以测量农业机械设备的行驶速度。

根据具体监测目标，通过监控模块连接相应的监测农业机械设备的作业工况的传感器4，例如用于测量耕作程度的深度传感器4，测量农机行驶速度的地速传感器4。监控模块支持同步接入多路传感器4信号，若传感器4信号为模拟信号，通过模拟开关选通后，接入到控制器的模拟/数字转换器(analog-to-digitalconverter，简称adc)采集端口进行a/d变换；若传感器4信号为脉冲信号，通过外部中断和定时器进行检测；监测模块的核心处理器可选取为微控制单元(microcontrollerunit，简称mcu)或者现场可编程逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)，负责对整个监测模块的逻辑进行控制，可根据连接传感器4数量及应用要求选取高性能8位单片机或者fpga可重配置芯片；监测模块的核心处理器可以通过can总线5与车载作业监控终端1进行数据通讯；监测模块的存储器存储与传感器4或者接口模块相关的描述信息，一般可使用eeprom。

车载摄像头2会采集的农业机械设备的工作视频。车载摄像头2可以选用与车载作业监控终端1的输入接口相匹配的车载防水摄像头，可以将车载摄像头2安装在农业机械设备的驾驶室内，车载摄像头2会记录操作机手、车载作业监控终端1及前方作业状况。

gnss天线3会接收到卫星传送的农业机械设备的定位信息。gnss天线3可选用与车载作业监控终端1相匹配的，且能够接收全球定位系统(globalpositioningsystem，简称gps)系统、北斗卫星导航定位系统、全球卫星导(globalnavigationsatellitesystem，简称glonass)系统中的至少一种载波定位信号的外置车载有源天线。gnss天线3可以安装在农业机械设备的驾驶室顶部。

从而车载作业监控终端1会接收到车载摄像头2采集的农业机械设备的工作视频，接收到gnss天线3传送的定位信息，并接收到至少一个传感器4传送的作业数据。其中，工作视频、定位信息以及各作业数据传送至车载作业监控终端1的次序，不受到限制。

本发明通过提供一种由车载作业监控终端1、车载摄像头2、gnss天线3以及至少一个传感器4构成的农业机械设备的监控装置；车载摄像头2、gnss天线3、至少一个传感器4分别与车载作业监控终端1连接；各传感器4的类型不同，且各传感器4分别用于测量农业机械设备不同的作业数据；车载作业监控终端1可以接收车载摄像头2采集的农业机械设备的工作视频以及gnss天线3传送的定位信息，并接收至少一个传感器4传送的作业数据。从而提供了一种农业机械设备的监控装置，可以自动获取到农业机械设备的作业位置，农业机械设备的工作视频，以及农业机械设备的进行农业作业过程中的作业数据等等信息，从而可以便于确定当前农业机械设备的农业作业情况，且便于统计多个农业机械设备的农业作业情况，利于进行农业机械设备的作业状态监控以及作业情况分析。

图2为本发明实施例二提供的农业机械设备的监控装置的结构示意图，图3为本发明实施例二提供的农业机械设备的监控装置中的车载作业监控终端1的结构示意图，在实施例一的基础上，如图2和图3所示，本实施例提供的农业机械设备的监控装置，还包括：can总线5和gprs天线6；

至少一个传感器4通过can总线5与车载作业监控终端1连接。

gprs天线6与车载作业监控终端1连接；

车载作业监控终端1，还用于将工作视频、定位信息和作业数据通过gprs天线6发送给远程服务器，以使远程服务器对工作视频、定位信息、作业数据显示和分析。

车载作业监控终端1包括：微处理器单元7、can总线单元8、视频采集单元9、gnss定位单元10；can总线单元8、视频采集单元9、gnss定位单元10分别与微处理器单元7连接；can总线单元8与can总线5连接，视频采集单元9与车载摄像头2连接，gnss定位单元10与gnss天线3连接；微处理器单元7，用于通过视频采集单元9接收车载摄像头2采集的农业机械设备的工作视频，通过gnss定位单元10接收gnss天线3传送的定位信息，并通过can总线单元8接收至少一个传感器4传送的作业数据。

车载作业监控终端1还包括：gprs传输单元11；gprs传输单元11与微处理器单元7、以及gprs天线6连接；微处理器单元7，还用于通过gprs传输单元11以及gprs天线6将工作视频、定位信息和作业数据发送给远程服务器。

车载作业监控终端1还包括：存储单元12；存储单元12与微处理器单元7连接；存储单元12，用于接收并存储微处理器单元7发送的工作视频、定位信息和作业数据。

车载作业监控终端1还包括：usb单元13；usb单元13与微处理器单元7连接。

车载作业监控终端1还包括：显示屏14；显示屏14与微处理器单元7连接；显示屏14，用于显示微处理器单元7发送的工作视频、定位信息和作业数据。

车载作业监控终端1还包括：输入单元15；输入单元15与微处理器单元7连接；输入单元15，用于接收用户输入的微处理器调整指令，并将微处理器调整指令发送给微处理器单元7。

在本实施例中，具体的，农业机械设备的监控装置中还设置了can总线5和gprs天线6；至少一个传感器4通过can总线5与车载作业监控终端1连接，gprs天线6与车载作业监控终端1连接。

gprs天线6可选用与车载作业监控终端1中的接口相匹配的、外置吸盘式、高增益的天线；gprs天线6可安装在农业机械设备的驾驶室顶部，以保证传输作业数据的可靠性。

车载作业监控终端1可以将车载摄像头2采集的农业机械设备的工作视频、gnss天线3传送的定位信息、至少一个传感器4传送的作业数据通过gprs天线6发送给远程服务器，从而远程服务器可以对工作视频、定位信息、作业数据进行显示和分析。并通过无线网络将上述信息发送到远程服务器的数据管理中心，远程服务器可以对农业机械设备的集群作业进行智能化识别、定位、监测和管理。对单个农业机械设备的管理角度而言，通过农业机械设备的监控装置可以实现作业前数据准备、作业过程工况及作业参数监测、作业后作业数据管理分析等多个环节的数据存储、传输和管理；从区域性多个农业机械设备的协同管理来看，通过农业机械设备的监控装置能够实现地块、农场、区域内部乃至农业机械设备跨区作业时多台农业机械设备作业过程中数据资源共享、协同监测与调度。

车载作业监控终端1包括了微处理器单元7、can总线单元8、视频采集单元9、gnss定位单元10、gprs传输单元11、存储单元12、usb单元13、显示屏14、输入单元15。can总线单元8、视频采集单元9、gnss定位单元10分别与微处理器单元7连接；can总线单元8与can总线5连接，视频采集单元9与车载摄像头2连接，gnss定位单元10与gnss天线3连接；gprs传输单元11与微处理器单元7、以及gprs天线6连接；存储单元12与微处理器单元7连接；usb单元13与微处理器单元7连接；显示屏14与微处理器单元7连接；输入单元15与微处理器单元7连接。

车载作业监控终端1中的微处理器单元7采用高性能嵌入式arm11微处理器为核心，集成多个单元。采用这种嵌入式集成方式，能够精简设备、节省空间、降低成本、安装方便。

微处理器单元7，可采用samsungs3c6410高性能微处理器，该处理器是32位risc微处理器，具有成本效益、功耗低的高性能应用处理器解决方案；支持2.5g和3g通信服务，s3c6410采用了64/32位内部总线架构。该微处理器单元7还集成性能强大的视频、音频处理，二维图形显示操作和缩放硬件加速器。

can总线单元8，可采用较为广泛使用的can独立控制器sja1000t。sja1000t控制器是基于事件触发的，当在本身状态发生改变时，将变化的结果通知微处理器单元7。因此微处理器单元7处理can信息时，可以采用中断的方式，也可以采用轮询的方式来完成相应处理。

视频采集单元9，可以采用s3c6410作为主控模块，拥有3d图形硬件加速器，其强大的硬件加速器可以轻松完成视频处理、音频处理、3d图像加速及显示操作与缩放的动作；内部还整合了多格式解码器，支持对视频信号完成mpeg-4/h.263/h.264的编解码；通过将车载摄像头2采集的视频数据存储于视频采集单元9的内存空间，然后将多帧图像同时写入s3c6410自带的编解码器mfc中，进行h.264硬件压缩编码。

gnss定位单元10，可根据应用目的不同而选取不同定位精度的gnss定位单元10；若对定位精度要求不高，可采用低成本、高性能、抗干扰强的sirfiii定位单元，可接收l1频段c/a码gps信号，定位精度小于3米(97％)；若对定位精度要求较高，需选用支持dgps或rtk的gnss定位单元10，这类gnss定位单元10的成本较高且在使用时需提供差分源数据。

gprs传输单元11，可采用ztemg3732单元，通过微处理器单元7的usbhost接口控制，一路可独立控制3.3v电源供电；该单元支持gsm/gprs/edge/wcdma/hsdpa等不同模式进行数据传输；edge通讯模式下，gprs传输单元11的下行理论通信速率为236.8kbps，gprs传输单元11的上行理论通信速率为236.8kbps，hsdpa通讯模式下gprs传输单元11的行理论通信速率为3.6mbps，gprs传输单元11的上行理论通信速率能达384kbps。

存储单元12，车载作业监控终端1存储分为内部存储器和外部存储器两部分。内部存储器主要为系统使用的存储器，考虑wince系统运行对存储空间的需要，采用256mram存储器；系统设计256mflash作为外部存储器，供应用程序使用。考虑现场照片、视频等大容量、高频次数据采集存储的需要，通过主板sdio接口扩展tf卡(microsd卡)，容量可达32g以上。

usb单元13，考虑系统应用和外部设备扩展需要，充分利用s3c6410高性能微处理器单元7的通讯接口资源；设计2路rs-232接口，通过电平转换芯片将ttl电平转换为rs-232电平；2路rs-232接口分别为gnss模块和预留外部设备使用。同时设计2路usb单元13，其中一路作为从设备接口，用于连接pc，调试、安装应用程序和下载数据文件使用。预留外部设备使用的rs-232通讯接口和usb单元13可通过在设备侧面以连接器方式通过数据电缆提供给用户使用。

输入输出设计方面：关于显示屏14，考虑到农业机械设备的监控装置的扩展应用需求，可选择6.4英寸tft真彩色液晶显示屏14，亮度为350cd/m2，双背光灯，操作温度为0～55℃，能满足农业机械设备机载条件下正常工作的需要，在机载作业条件下，车载作业监控终端1的输入要求快捷方便，能在作业机械行走过程中实现交互式响应，可选用四线电阻式触摸屏；另外考虑到一些快捷输入功能，可提高一个输入单元15，输入单元15可以是一个薄膜按键输入面板，此面板和键盘模块相配合，可以将用户在薄膜面板上的按键信息转换为标准键盘输入。

封装设计方面，针对农业机械设备的作业环境中潮湿、尘土等恶劣条件，设计具有“防尘、防震、防水”的三防工业级坚固壳体，增强硬件系统的耐用性，并基于三防壳体设计硬件装置的电路底板，为嵌入式主板及各模块提供电源供电电路、电平转换电路、iic扩展键盘电路、触摸屏电路等。

操作系统设计方面，采用专用microsoft专用开发工具platformbuilder定制适合该硬件装置的windowsce实时嵌入式操作系统。根据嵌入式装置的硬件配置，进行包括bootloader、bsp、oal、操作系统相关组件和platformbuilder5.0自带应用的选择；然后，通过配置文件，包括了.reg文件，.bat文件，.bib文件，可以实现对操作系统裁剪并添加支持应用程序的相关组件；最后编译内核，在编译目录下创建nk.bin文件作为操作系统内核。windowsce操作系统的硬件设备驱动分为本机设备驱动和流接口设备驱动。在platformbuilder集成环境下把微软提供的相应本机设备驱动程序加入到平台配置的工作空间里。通过修改platform.bib文件和platform.reg文件，可添加第三方硬件驱动程序。在platformbuilder集成开发环境下针对定制的操作系统镜像文件，配置并搭建一个与之对应的sdk。

微处理器单元7可以通过视频采集单元9接收车载摄像头2采集的农业机械设备的工作视频；通过gnss定位单元10接收gnss天线3传送的定位信息；通过can总线单元8接收至少一个传感器4传送的作业数据；通过gprs传输单元11以及gprs天线6将工作视频、定位信息和作业数据发送给远程服务器。从而远程服务器可以对工作视频、定位信息、作业数据进行显示和分析；并通过无线网络将上述信息发送到远程服务器的数据管理中心，远程服务器可以对农业机械设备的集群作业进行智能化识别、定位、监测和管理。

存储单元12可以接收并存储微处理器单元7发送的工作视频、定位信息和作业数据，从而将这些信息进行存储。显示屏14可以显示微处理器单元7发送的工作视频、定位信息和作业数据，使得驾驶员可以观看。输入单元15可以接收用户输入的微处理器调整指令，并将微处理器调整指令发送给微处理器单元7，从而调整微处理器单元7所控制的程序和指令信息。

本实施例通过将gprs天线6与车载作业监控终端1连接，从而车载作业监控终端1，还用于将工作视频、定位信息和作业数据通过gprs天线6发送给远程服务器；通过提供一种由微处理器单元7、can总线单元8、视频采集单元9、gnss定位单元10、gprs传输单元11、存储单元12、usb单元13、显示屏14、输入单元15构成的车载作业监控终端1，从而保证了车载作业监控终端1的多功能性。从而提供了一种农业机械设备的监控装置，可以将获取到的农业机械设备的作业位置，农业机械设备的工作视频，以及农业机械设备的进行农业作业过程中的作业数据等等信息发送给远程服务器，远程服务器可以对工作视频、定位信息、作业数据显示和分析，可以便于确定当前农业机械设备的农业作业情况，且便于统计多个农业机械设备的农业作业情况，利于进行农业机械设备的作业状态监控以及作业情况分析。进而在农业机械设备的作业故障在发生早期就由通过各种传感器4实时的进行监测，以便作业人员及早发现和处理农业机械设备的作业故障；通过将传感器4技术、智能控制技术等应用到农业机械设备的监控装置以及农业机械设备上，实现以电子眼、耳、鼻代替驾驶员的人工判断，能够减轻驾驶员的劳动强度，确保驾驶员的安全操作，提高作业效率。

本发明的实施例三提供了一种农业机械设备，农业机械设备上设置有实施例一和实施例二提供的农业机械设备的监控装置。

在本实施例中，具体的，在农业机械设备上设置有农业机械设备的监控装置，农业机械设备的监控装置可以采用实施例一和实施例二中提供的农业机械设备的监控装置。农业机械设备的监控装置，包括了车载作业监控终端、车载摄像头、gnss天线、至少一个传感器、can总线以及gprs天线；车载摄像头、gnss天线分别与车载作业监控终端连接；至少一个传感器通过can总线与车载作业监控终端连接；gprs天线与车载作业监控终端连接；并且，各传感器的类型不同，且各传感器分别用于测量农业机械设备不同的作业数据；车载作业监控终端，将接收到的车载摄像头采集的农业机械设备的工作视频、gnss天线传送的定位信息、至少一个传感器传送的作业数据发送给远程服务器，以使远程服务器对工作视频、定位信息、作业数据显示和分析。

本实施例通过在农业机械设备上设置有实施例一和实施例二提供的农业机械设备的监控装置。从而提供了一种农业机械设备的监控装置，可以将获取到的农业机械设备的作业位置，农业机械设备的工作视频，以及农业机械设备的进行农业作业过程中的作业数据等等信息发送给远程服务器，远程服务器可以对工作视频、定位信息、作业数据显示和分析，可以便于确定当前农业机械设备的农业作业情况，且便于统计多个农业机械设备的农业作业情况，利于进行农业机械设备的作业状态监控以及作业情况分析。进而在农业机械设备的作业故障在发生早期就由通过各种传感器实时的进行监测，以便作业人员及早发现和处理农业机械设备的作业故障；通过将传感器技术、智能控制技术等应用到农业机械设备的监控装置以及农业机械设备上，实现以电子眼、耳、鼻代替驾驶员的人工判断，能够减轻驾驶员的劳动强度，确保驾驶员的安全操作，提高作业效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。