一種聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統的製作方法
2023-06-08 14:27:56
一種聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，包括即插即用式傳感器、信號採集器、信號接收器、系統監測軟體。傳感器將被採集對象的作業狀態參數交由採集器進行聯合收割機有效作業時間辨識計算及處理，並與其他參數生成數據包，經GSM網絡發送至接收器通過數據線傳輸至系統監測軟體對數據進行最終處理。本系統可對特定監測對象進行高精度監測，可對多個聯合收割機進行同步監測，也可對多種型號的聯合收割機進行同時監測。系統採用無線傳輸方式，只需在聯合收割機工況改變時傳輸信息，成本低廉。系統所採集的信息能為聯合收割機行業報廢年限、行業平均作業時長的規範起到積極作用，降低事故隱患的發生。
【專利說明】一種聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種針對聯合收割機有效作業時間辨識計算、傳輸、存儲及顯示的遠程傳輸系統。
【背景技術】
[0002]近年來，我國聯合收割機化形勢發展迅猛，聯合收割機作為重要的農業收穫裝備已廣範地應用於我國的農業生產中，它的使用極大地減輕了農民的勞動強度，與此同時農業生產的效率也得到提高。但是隨著聯合收割機數量猛增，作業範圍、地域不斷開拓，不安全事故隱患時有發生，且數量不斷增加。聯合收割機老化、未參加年檢、操作人員疲勞駕駛等原因造成的傷亡事故時有發生。
[0003]2013年5月，我國新的《機動車強制報廢標準規定》開始實施，對汽車排放標準、工作年限作出新的規定；國家的交通法規也曾對駕駛員的連續駕駛時間作出明確規範。針對工程機械的工作年限的商討也早在10年搬上了工信部的議程。但是國內目前還沒有一套成熟的針對聯合收割機作業年限、操作人員連續作業時長的行業標準，因此統計分析聯合收割機平均作業年限、操作人員工作強度，開發一套操作簡便、穩定、可靠、高效聯合收割機的聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，為相關標準的建立提供數據成為當務之急O
[0004]因此開發一套針對聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，定性定量地遠程監測聯合收割機及操作人員有效作業時長，對於聯合收割機使用的安全性具有重要的現實意義和實際需求。
【發明內容】
[0005](一 )要解決的技術問題
[0006]本發明要解決的技術問題是提供一種針對聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，利用多傳感器信息融合技術，上位機軟體對全球定位模塊採集信息並與其他相關傳感器的測試結果進行綜合分析與處理，獲得聯合收割機的實際作業狀態信息，並將所採集的數據通過無線傳輸技術進行統計分析，實時監測聯合收割機有效作業時長、操作人員的連續工作時間。
[0007]所述有效作業時間一般是指聯合收割機的行駛機構和關鍵作業機構同時運行的累計時間。
[0008]聯合收割機工作環境複雜、惡劣，操作人員作業時間長、工作強度大。而我國的聯合收割機正進入高速發展期，這一時間正是規範聯合收割機作業年限、農業行業作業時長的黃金期。為此獲取相關的監測信息，十分有必要。
[0009]本系統特徵在於，當聯合收割機的行駛機構和關鍵作業機構同時運行之時，系統開始計時，任一所述行駛機構和關鍵作業機構之一或全部停止工作時，計時暫停。下一次工作循環在計時歸零或上次計時基礎上進行。一旦，任一所述行駛機構和關鍵作業機構之一或全部改變工作狀態，系統將自動傳輸相應參數。
[0010](二)技術方案:
[0011]為了滿足我國現有的聯合收割機作業時長、操作人員有效作業時間的監測需求，基於便捷、高效、成本低廉的研發原則，研製了一種聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，包括:即插即用式傳感器、信號採集器、信號接收器、系統監測軟體。
[0012]其中，所述即插即用式傳感器，用於檢測開關量信號、頻率信號、計數信號、模擬信號等聯合收割機行駛機構和關鍵作業機構有效工作信號。
[0013]其中，檢測開關量信號的所述即插即用式傳感器分為霍爾開關式、磁感應式、光電開關式等多種型號，吸附安裝於聯合收割機變速箱以及其他機械結構的操作杆上，將所述操作杆的位置信號轉換成便於檢測的電信號；均採用標準4芯航空插座完成供電與信號傳輸，實現即插即用功能。
[0014]其中，所述信號採集器將採集的參數信號經GSM網絡傳遞至所述信號接收器，所述信號接收器通過RS232轉USB數據線將打包的數據傳至電腦經所述系統監測軟體統計、分析、處理。
[0015]其中，所述信號採集器直接固定於被監測的聯合收割機上，包括:用於給數據採集硬體供電的充/放電鋰電池；用於給所述即插即用式傳感器供電及信號匯集的信號輸入電路板；用於提供時間信息的GPS全球定位模塊；用於暫存、處理數據的微機處理單元；用於指示信號輸入的信號指示電路板；用於實時顯示作業時間的LCD液晶屏；用於接收採集模式指令及發送已採集數據的GSM無線傳輸模塊；用於指示網絡信號及強度的網絡信號指示面板。
[0016]其中，所述全球定位模塊核心為GS_89m型號的GPS晶片。
[0017]其中，所述微機處理單元為HCS12XS系列中的16位MC9S12XS128型單片機。
[0018]其中，所述信號接收器包括:用於向一臺或多臺所述信號採集器無線發送用於控制採集模式的指令並接收已採集參數的無線傳輸模塊；用於給數據接收硬體供電的充/放電鋰電池。
[0019]其中，所述無線傳輸模塊10和所述無線傳輸模塊12為型號為YJ100的GSM通信模塊，所述GSM通信模塊的核心元件為工業級水平的TC35i晶片。
[0020]其中，所述系統監測軟體由LabWindows/CVI虛擬軟體平臺搭建，包括:用於監測單臺聯合收割機的多參數監測軟體界面；用於同時針對多個聯合收割機對象的統計、分析監測軟體界面；用於圖形顯示、數據存儲、自動報表、記錄回放的功能區。
[0021](三)有益效果
[0022]本發明聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統:
[0023]可以實現對特定的某個聯合收割機對象有效作業時間的監測；也可以實現同時對同一類型的多個聯合收割機對象有效作業時間動態監測，高效、便捷，極大地降低監測的成本，便於推廣；還可以同時實現對不同類型的聯合收割機對象有效作業時間的遠程監測，通用性、適用性強，具有共性參數採集能力；
[0024]本系統只需在聯合收割機工況改變時，傳輸信息，單次信息量較小。而GSM網絡因其覆蓋區域廣、使用簡訊接發數據價格低廉，能很好地適應該種監測需求；
[0025]我國聯合收割機應用廣泛，使用無線遠程監測方式，所採集信息具有高實時性，且無需人員值守，極大地降低時間成本和人工成本；
[0026]本系統所採集的信息能為聯合收割機行業報廢年限、行業平均作業時長的規範起到積極作用，降低聯合收割機事故隱患的發生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明實施例的總體方案示意圖；
[0028]圖2是本發明的傳感器檢測示意圖；
[0029]圖3是本發明實施例的總體結構設計圖；
[0030]圖4是本發明實施例的信號指示電路板的原理圖；
[0031]圖5是本發明的信號輸入電路板的結構示意圖；
[0032]圖6是本發明的系統監測軟體結構示意圖。
[0033]圖中，I為即插即用傳感器，2為信號採集器，3為信號接收器，4為系統監測軟體，5為信號輸入電路板，6為LCD液晶屏，7為全球定位模塊，8為微機處理單元，9為信號指示電路板，10為無線傳輸模塊，11為網絡信號指示面板，12為無線傳輸模塊，13為航空插座，13_1為VCC引腳，13_2為信號引腳，13_3引腳空置，13_4為GND引腳，14為電源跳線單元，15為排線座，16為登錄界面，17為信息界面，18為設置界面，19為報告生成界面。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】做詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但並不用來限制本發明的範圍。
[0035]如圖1所示，本發明的聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統包括:即插即用傳感器1、信號採集器2、信號接收器3和系統監測軟體4共四大部分。所述即插即用傳感器I將被採集對象的作業狀態信號傳遞至所述信號採集器2，所述信號採集器2對所述作業狀態信號進行暫存、處理並與其他參數生成數據包，經GSM網絡發送至所述信號接收器3，所述信號接收器3將無線傳送來的所述數據包通過RS232-USB數據線傳輸至所述系統監測軟體4，所述系統監測軟體4對採集的數據進行最終處理。
[0036]如圖2所示，所述即插即用傳感器I的吸附安裝在被測的聯合收割機的行駛機構及聯合收割機割臺升降機構的操作杆上，將被監測聯合收割機的作業狀態變化轉化為電信號。
[0037]如圖3所示，所述信號採集器2主要功能硬體包括:信號輸入電路板5，IXD液晶屏6，全球定位模塊7，微機處理單元8，信號指示電路板9，無線傳輸模塊10，網絡信號指示面板11。所述信號接收器3主要功能硬體為無線傳輸模塊12，所述無線傳輸模塊12與無線傳輸模塊10型號一致。所述信號採集器2與所述信號接收器3之間的通信通過無線傳輸模塊10和無線傳輸模塊12的GSM簡訊完成。
[0038]其中，所述全球定位模塊7的核心元件為GS-89m型號的GPS晶片。
[0039]其中，所述微機處理單元8為HCS12XS系列中的16位MC9S12XS128型單片機。
[0040]其中，所述信號指示電路板9的12個信號指示通道電路原理完全一致，單個所述信號指示通道的電路原理如圖4所示，有信號輸入時指示燈亮；反之，滅。
[0041]其中，所述無線傳輸模塊10和所述無線傳輸模塊12均為型號為YJ100的GSM通信模塊，所述GSM通信模塊的核心元件為工業級水平的TC35i晶片。
[0042]其中，所述網絡信號指示面板11用於指示所述無線傳輸模塊10無線網絡信號的有無和強弱，並指示所述無線傳輸模塊10通信狀態，即是否正在傳輸數據。
[0043]其中，所述信號輸入電路板5的結構示意圖如圖5所示，包括:航空插座13，電源跳線單元14，排線接口 15。
[0044]其中所述航空插座13包括4個功能引腳:VCC引腳13_1，信號引腳13_2，空置引腳 13_3，GND 引腳 13_4。
[0045]其中，所述航空插座13用做於所述即插即用傳感器I的電氣接頭。所述VCC引腳13_1為所述即插即用傳感器I提供電壓，所述GND引腳13_4為所述即插即用傳感器I提供信號地和電源地，所述信號引腳13_2用於傳輸所述即插即用傳感器I的檢測信號。
[0046]其中，所述電源跳線單元14通過所述VCC引腳13_1為航空插座13提供+5V和+12V可選電壓，所述可選電壓用作所述即插即用傳感器I的工作電壓。
[0047]其中，所述排線接口 15與12個所述航空插座13的信號引腳13_2對應相連，用於匯集採集信號。
[0048]如圖6所示，所述系統監測軟體4包括:登錄界面16、信息界面17、設置界面18、報告生成界面19。
[0049]其中，所述登錄界面16用於填寫登錄信息，包括操作人員信息、機具信息、監測人員信息、監測時間信息等。
[0050]其中，所述信息界面17主要用圖表控制項實時顯示作業狀態、行駛時間、作業時間、累計行駛時間、累計作業時間等信息。
[0051]其中，所述設置界面18用於點對點、點對多點的監測模式設置，並用於查詢某一聯合收割機的在所述信息界面中的相關信息，以及用於模式控制命令的設置。
[0052]其中，所述報告生成界面19用於回調、存儲、分析相關數據，並生成、輸出相關word、excel 報表。
[0053]如圖3所示，所述採集信號在所述聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統具體傳輸過程為:所述作業狀態信號經所述即插即用傳感器I採集並傳遞至所述信號採集器2，經所述信號指示電路板9上的12個形同結構的所述航空插座13的信號引腳13_2匯集至所述排線接口 15，並輸入信號指示電路板9用於指示所述即插即用傳感器I的工作狀態。所述微機處理單元8接收、處理經所述排線接口 15傳輸的所述作業狀態信號和來自所述全球定位模塊7的時間參數，並將所述作業狀態信號及所述時間參數合併打包。所述時間參數同時將直接顯示在LCD液晶屏6上，用於現場查驗。所述微機處理單元8輸出的打包數據用過所述無線傳輸模塊10經GSM簡訊遠程傳輸至所述信號接收器3的所述無線傳輸模塊12中。所述無線傳輸模塊12通過標準RS232-USB數據線與計算機相連。所述計算機上的所述系統監測軟體4直接接收所述數據包，分析、處理並生成結果。所述系統監測軟體4還可以設置用於控制採集模式、信號發送方式的控制命令，所述控制命令經所述無線傳輸模塊12逆向傳輸至所述無線傳輸模塊10，並交由所述微機處理單元8執行。
[0054]以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
【權利要求】
1.一種聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，其特徵在於聯合收割機有效作業時間辨識計算、傳輸、存儲及顯示的遠程傳輸系統，所述傳輸系統包括: 即插即用傳感器，用於採集被檢測對象的各種作業狀態信息，用於檢測開關量信號、頻率信號、計數信號、模擬信號等聯合收割機行駛機構和關鍵作業機構有效工作信號； 信號採集器，用於將採集的信息處理、暫存、打包並無線發送出來，並解析、執行系統用於控制採集和傳輸模式的控制命令； 信號接收器，用於完成信號採集器與系統監測軟體之間的信息傳輸； 系統監測軟體，用於聯合收割機有效作業時間辨識計算、作業時間顯示、存儲。
2.根據權利要求1所述聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，其特徵在於，所述即插即用傳感器可用於檢測開關量信號、頻率信號、計數信號、模擬信號等共性參數。其中，所述即插即用傳感器用於檢測開關量信號時吸附安裝於聯合收割機變速箱以及其他關鍵作業部件(如割臺升降裝置)的機械結構的操作杆上，將所述操作杆的位置信號轉換成便於檢測的電信號。
3.根據權利要求1所述聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，其特徵在於，所述信號採集器包括:信號輸入電路板、LCD液晶屏、GPS全球定位模塊、微機處理單元、信號指示電路板、GSM無線傳輸模塊、網絡信號指示面板。其中，所述信號輸入電路板用於為所述即插即用傳感器提供電壓，並將採集的信息匯集至所述微機處理單元；所述LCD液晶屏用於顯示所述有效時間等信息，便於現場查詢；所述全球定位模塊用於為系統提供作業位置、聯合收割機行駛速度信息；所述微機處理單元為單片機，用於處理、暫存所述即插即用傳感器採集的信息；所述無線傳輸模塊為GSM通信模塊，用於無線發送數據和接收用於採集模式和傳輸模的控制命令。
4.根據權利要求3所述聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，其特徵在於，所述無線傳輸模塊在被監測對象的作業狀態改變時主動發送信息，或者是在被動呼叫的情況下發送信息。
5.根據權利要求1所述聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，其特徵在於，所述信號接收器的主要功能硬體為無線傳輸模塊，用於傳遞所述信號採集器和計算機之間的信息傳輸。
6.根據權利要求1所述聯合收割機有效作業時間統計遠程傳輸系統，其特徵在於，所述系統監測軟體包括:登錄單元、信息單元、設置單元、報告生成單元。其中，所述登錄單元用於填寫登錄信息，包括操作人員信息、機具信息、監測人員信息、監測時間信息等；所述信息單元主要用圖表控制項實時顯示作業狀態、行駛時間、作業時間、累計行駛時間、累計有效作業時間等信息；所述設置單元用於點對點、點對多點的監測模式設置，並用於查詢某一聯合收割機的在所述信息界面中的相關信息，以及用於模式控制命令的設置；所述報告生成單元用於回調、存儲、分析相關數據，並生成、輸出相關word、excel報表。
【文檔編號】G05B19/042GK103676724SQ201310572389
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】王新, 劉健, 王書茂, 付函, 張亞偉 申請人:中國農業大學