基於傳感網上的高精度智能化棉花採摘機的製作方法

2023-12-12 08:48:37 1

專利名稱：基於傳感網上的高精度智能化棉花採摘機的製作方法
技術領域：
本發明專利屬於農業收穫機械領域，具體涉及採棉機作業管理系統、GPRS車載終 端組成。
背景技術：
新疆棉花每年的總產量都佔到了中國產量的三分之一，佔全球產量百分之八左 右，與長江中下遊流域、黃河流域並稱中國三大產棉區。從一九九三年以來，新疆棉花已連 續多年獲總產、單產、商品出口率、調出量、人均佔有量五個中國第一。隨著電子技術和計算 機技術的發展，智能機在很多領域已經得到廣泛應用。智能化和自動化取得了長足的進展。 在農業生產中，由於作業對象的複雜、多樣，使得高精度智能化棉花採摘機具有巨大的經濟 市場和廣泛的開發前景。中國是一個發展中農業大國，農業問題始終是關係到國民經濟發展的根本問題。 隨著棉花生產規模和植棉水平的不斷擴大和提高，新疆採摘棉花勞力緊缺的矛盾日益突 出。其中新疆兵團每年需要拾花勞力五十多萬人。每到採摘季節，數十萬外省拾花工陸續 進入新疆採摘棉花從而形成下半年度西部最大的季節性勞動力轉移潮，僅新疆生產建設兵 團每年為此支付的人工費就高達十二億元人民幣。棉地區的數據顯示，在高峰期，1臺採棉機日採籽棉超過40000kg，相當於1000個 拾花工的勞動量。新疆農科院農機化所的有關專家指出，一般情況下，1臺採棉機相當於 600個拾花工的勞動量。以近幾年新疆兵團為例，人工採收籽棉最低成本約為0. 6元/kg， 而機採棉實際採收成本在0. 4元/kg左右。考慮到機採後清花加工廠需要增加的能耗和人 工費用，每千克籽棉分攤0. 06元，合計籽棉機採成本為0. 46元/kg，機械採收比人工採收每 千克籽棉可減少成本0. 14元左右。隨著機採棉規模的不斷擴大以及管理水平的提高，機械 採棉的成本還可降低。根據相關資料顯示，到2010年新疆機採棉種植面積將佔棉花總面積的50%以上， 兵團將有80 %以上的棉田實行機械採摘。農業機械是農業生產中不可缺少的工具，直接影響農業生產的質量和效益。因此， 從目前正在蓬勃發展的農業新技術革命來講，沒有機械的農業新技術革命是不可能完成 的。農業從純粹的手工化向機械的發展是歷史的必然。經過不斷的摸索，2002年初，我國首臺「自走式採棉機」在安順誕生，當年又在新疆 試採取得初步成功。在實現大幅提高棉花採摘的同時，又史無前例的將生產效率大幅提高。 「PcottonM」公司生產的採棉機具有以下特點第一，一次可採兩行，可完成摘棉、脫棉、卸棉 等一系列完整作業。第二，高精度智能化棉花採摘機具有操作簡單、可到性好、採摘效率高 等特點。第三，基於物聯網上的採棉機。運用地理信息系統和全球衛星定位系統。從道路運輸方面來分析，採棉機也是一種特殊的車輛，車輛的運行需要監控、調 度，需要對車輛的運行軌跡及司機的作業情況進行考核，其需求與工程車輛是一樣的。從其 用途來分析，採棉機主要是在棉田採收棉花，因此，需要統計採棉機的採摘面積。根據採棉機工作的特點及應用範圍，結合GPRS車輛監控調度，可對採棉機進行統一集中管理和實時 監控調度。並且能夠結合業界領先的GIS查詢分析，輔助決策支持，提高系統響應速度。通 過對採棉機的調度、定位與監控、軌跡回放、地圖的操作管理等常規功能，有效地起到對採 棉機動態管理的目的，同時通過對採棉機作業信息的採集，作業情況的統計、採棉機採收面 積的測量，有效地起到採棉機工作過程中的應急處理、實時調度和輔助決策，使得調度中心 可以快速、準確、及時、可靠、系統化地進行指揮和調度。國外先進的採棉機機價格不菲，過 多採用進口機器則在無形之中增加了農業的生產成本。為此市場上急需一種高度自動化、 智能化，價格又適中的新型採棉機。正是在這種背景下，我們的高精度智能化採棉機應運而 生了。

發明內容
1、一種基於傳感網上的高精度智能化棉花採棉機，其特徵是作業數據採集、採收 畝數測量、作業軌跡回放、作業範圍控制、定位跟蹤功能、GIS地理信息系統、信息管理功能。2、權利要求1所述的作業數據採集其特徵包含以下步驟作業數據的採集主要包 括地理位置信息的採集、油耗信息和採棉機作業狀態的採集。3、權利要求1所述的採收畝數測量其特徵包含以下步驟由於採棉機有一定的寬度，當採棉機運行時作業半徑是恆定的，所以根據採棉機 的作業軌跡乘以作業半徑即可計算出採棉機採收畝數。4、權利要求1所述的作業軌跡回放其特徵包含以下步驟操作人員通過操作軟體界面中的「回放」按鈕，在操作對象中選擇目標，設置需回 放的時間段並選定某種狀態，在監控窗口會出現車輛圖標、軌跡點，右上側同步顯示該軌跡 點車輛所處的狀態信息和圖片信息。可通過標尺調節回放速度。5、權利要求1所述的作業範圍控制其特徵包含以下步驟在系統投入使用前先用GPRS接收機採集棉田的範圍數據，採集到數據後在系統 軟體中事先設置棉田的位置信息，當採棉機工作的時候如果偏離該區域，車載設備將自動 向監控中心報警。在進入或離開該區域時向中心發送區域報警信息，在沒有受到中心確認 命令情況下，必須以間隔5秒時間向中心發送區域報警信息。6、權利要求1所述的定位跟蹤功能其特徵包含以下步驟車載終端具有採棉機點名、定時跟蹤、固定上傳定位信息等定位與跟蹤功能。車載 終端接收GPRS定位信息和採集狀態信息，通過GPRS通信平臺定時上傳數據到調度監控中 心，監控中心能隨時掌握到採棉機的位置和運行軌跡。監控中心可對處於報警狀態和非報 警狀態的車輛進行跟蹤監控。7、權利要求1所述的GIS地理信息系統其特徵包含以下步驟GIS系統提供了多種地圖操作，方便坐席直觀地在地圖上受理業務，提高工作效 率。本系統提供了非常靈活的滑鼠、快捷鍵等操作地圖顯示操作，操作方便、功能強大。8、權利要求1所述的信息管理功能其特徵包含以下步驟信息查詢系統通過資料庫查詢採棉機的詳細資料信息，如；車輛型號、牌照、停 放位置等。統計分析實現作業用車情況的匯總、查詢、分析、統計、列印等功能。便於管理部
4門及時掌握用車申請、動用情況，提高管理效率，採棉機使用合理化、科學化；對監控中心工作人員的工作量、採棉機的調度情況等進行記錄、統計、分析、列印， 統計報表和分析用報表自動生成。
具體實施例方式1、通過安裝在車載終端上的GPRS接收機可以採集到作業點的地理位置信息，車 載終端採集到作業數據後根據用戶設定的上傳間隔，定時上傳到信息中心並保存，作為作 業的原始數據。GPRS車載終端通過傳感器採棉機的油量傳感器和採頭相連，當採棉機到達地頭 後，降下採頭、延升棉箱至工作狀態，傳送採頭狀態信號至車載終端，車載終端經過處理實 時發送到監控中心，監控中心保存採棉機的狀態，以備統計使用。當棉箱裝滿時，GPRS車載 終端將箱滿信號發送到監控中心。當車載終端每次上傳地理位置信息或採棉機狀態信息 都附帶傳送採棉機的油耗信息。通過這些信息，監控系統可以自動算出採棉機的當前狀態 (是否工作)、最新位置、運行軌跡(歷史軌跡記錄)、當前平均速度、總工作時間、當天工作 時間、當天行走時間、當天平均速度、當天卸棉次數、當天採頭升降次數、當天油耗、燃油剩 餘量、當天工作量、累計工作量。同時可以計算出工作時間、行走時間對比，當天油耗、當天 工作量、當天卸棉次數、當天採頭升降次數對比。根據作業軌跡和採棉機工作檯寬度可以實 時計算出採棉機當前採收面積。2、採棉機有一定的寬度，當採棉機運行時採棉機工作檯的寬度是恆定的，所以根 據採棉機的作業軌跡乘以採棉機工作檯寬度即可計算出採棉機採收畝數，並在電子地圖加 以標。3、軌跡回放主要應用於作業過程中出現的問題和爭端，可以通過回放進行分析和 判斷。通過對過往數據的分析，將幫助管理者從失敗的任務中尋找和總結教訓；從成功的任 務中尋找和總結經驗。4、當採棉機完成某一片區的採集後，該區域在系統置採集結束標誌，當採棉機第 二次進入該區域時，系統與GPRS車載終端上傳的位置信息進行比較，當發現該片區為採集 結束標誌時，系統不做作業採集。監控中心可以根據客戶需求，自動匹配作業區域，制定採棉機工作計劃，並對採棉 機的運行設定邊界、速度等限制，當採棉機超過此限制值時，車載設備將自動向監控中心報 警。在進入或離開該區域時向中心發送區域報警信息，在沒有受到中心確認命令情況下，必 須以間隔5秒時間向中心發送區域報警信息。調度管理中心可選擇使用該項服務以限制和 規範採棉機的行駛範圍。當車輛超出規定線路運營時，服務中心將得到警報，並立即自動向 車載設備發送越界警報警告，同時服務中心將對警報進行相應記載和處理。5、採棉機新增，採棉機信息修改。包括查詢、修改、刪除採棉機和終端的基本屬性 信息，包括車牌號，車型，終端編號，所屬單位，採棉機所配行動電話號碼、終端呼叫號碼。終 端配置的基本功能包括配置終端的新ID，配置終端定位信息發送方式，包括發送時長，發送 的時間間隔。
權利要求
一種基於傳感網上的高精度智能化棉花採棉機，其特徵是作業數據採集、採收畝數測量、作業軌跡回放、作業範圍控制、定位跟蹤功能、GIS地理信息系統、信息管理功能。
2.權利要求1所述的作業數據採集其特徵包含以下步驟作業數據的採集主要包括地理位置信息的採集、油耗信息和採棉機作業狀態的採集。
3.權利要求1所述的採收畝數測量其特徵包含以下步驟由於採棉機有一定的寬度，當採棉機運行時作業半徑是恆定的，所以根據採棉機的作 業軌跡乘以作業半徑即可計算出採棉機採收畝數。
4.權利要求1所述的作業軌跡回放其特徵包含以下步驟操作人員通過操作軟體界面中的「回放」按鈕，在操作對象中選擇目標，設置需回放的 時間段並選定某種狀態，在監控窗口會出現車輛圖標、軌跡點，右上側同步顯示該軌跡點車 輛所處的狀態信息和圖片信息。可通過標尺調節回放速度。
5.權利要求1所述的作業範圍控制其特徵包含以下步驟在系統投入使用前先用GPRS接收機採集棉田的範圍數據，採集到數據後在系統軟體 中事先設置棉田的位置信息，當採棉機工作的時候如果偏離該區域，車載設備將自動向監 控中心報警。在進入或離開該區域時向中心發送區域報警信息，在沒有受到中心確認命令 情況下，必須以間隔5秒時間向中心發送區域報警信息。
6.權利要求1所述的定位跟蹤功能其特徵包含以下步驟車載終端具有採棉機點名、定時跟蹤、固定上傳定位信息等定位與跟蹤功能。車載終端 接收GPRS定位信息和採集狀態信息，通過GPRS通信平臺定時上傳數據到調度監控中心，監 控中心能隨時掌握到採棉機的位置和運行軌跡。監控中心可對處於報警狀態和非報警狀態 的車輛進行跟蹤監控。
7.權利要求1所述的GIS地理信息系統其特徵包含以下步驟GIS系統提供了多種地圖操作，方便坐席直觀地在地圖上受理業務，提高工作效率。本 系統提供了非常靈活的滑鼠、快捷鍵等操作地圖顯示操作，操作方便、功能強大。
8.權利要求1所述的信息管理功能其特徵包含以下步驟信息查詢系統通過資料庫查詢採棉機的詳細資料信息，如；車輛型號、牌照、停放位置等。統計分析實現作業用車情況的匯總、查詢、分析、統計、列印等功能。便於管理部門及 時掌握用車申請、動用情況，提高管理效率，採棉機使用合理化、科學化；對監控中心工作人 員的工作量、採棉機的調度情況等進行記錄、統計、分析、列印，統計報表和分析用報表自動 生成。
全文摘要
基於傳感網上的高精度智能化棉花採摘機屬於農業收穫機械領域。本發明的目的在於有效地運用新技術提高農業機械化水平，提高生產力。本發明採用了GIS、GPRS、資料庫管理、通訊管理、基本定位的新技術。通過對採棉機的調度、定位與監控、軌跡回放、地圖的操作管理等常規功能，同時通過對採棉機作業信息的採集、作業情況的統計、實時調度和輔助決策，使得調度中心可以及時、可靠、系統化地進行指揮和調度。在農業收穫機械領域有廣獲得應用前景。
文檔編號G06Q50/00GK101897260SQ201010144529
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月12日 優先權日2010年4月12日
發明者任錦呈, 吳正梅, 徐馳, 段小龍, 田野, 黃測志 申請人:四川大學錦江學院;田野;任錦呈