專利名稱：基于傳感網(wǎng)上的高精度智能化棉花采摘機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬于農(nóng)業(yè)收獲機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及采棉機(jī)作業(yè)管理系統(tǒng)、GPRS車載終 端組成。
背景技術(shù)：
新疆棉花每年的總產(chǎn)量都占到了中國產(chǎn)量的三分之一，占全球產(chǎn)量百分之八左 右，與長江中下游流域、黃河流域并稱中國三大產(chǎn)棉區(qū)。從一九九三年以來，新疆棉花已連 續(xù)多年獲總產(chǎn)、單產(chǎn)、商品出口率、調(diào)出量、人均占有量五個(gè)中國第一。隨著電子技術(shù)和計(jì)算 機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能機(jī)在很多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。智能化和自動(dòng)化取得了長足的進(jìn)展。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，由于作業(yè)對(duì)象的復(fù)雜、多樣，使得高精度智能化棉花采摘機(jī)具有巨大的經(jīng)濟(jì) 市場和廣泛的開發(fā)前景。中國是一個(gè)發(fā)展中農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)問題始終是關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本問題。 隨著棉花生產(chǎn)規(guī)模和植棉水平的不斷擴(kuò)大和提高，新疆采摘棉花勞力緊缺的矛盾日益突 出。其中新疆兵團(tuán)每年需要拾花勞力五十多萬人。每到采摘季節(jié)，數(shù)十萬外省拾花工陸續(xù) 進(jìn)入新疆采摘棉花從而形成下半年度西部最大的季節(jié)性勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移潮，僅新疆生產(chǎn)建設(shè)兵 團(tuán)每年為此支付的人工費(fèi)就高達(dá)十二億元人民幣。棉地區(qū)的數(shù)據(jù)顯示，在高峰期，1臺(tái)采棉機(jī)日采籽棉超過40000kg，相當(dāng)于1000個(gè) 拾花工的勞動(dòng)量。新疆農(nóng)科院農(nóng)機(jī)化所的有關(guān)專家指出，一般情況下，1臺(tái)采棉機(jī)相當(dāng)于 600個(gè)拾花工的勞動(dòng)量。以近幾年新疆兵團(tuán)為例，人工采收籽棉最低成本約為0. 6元/kg， 而機(jī)采棉實(shí)際采收成本在0. 4元/kg左右。考慮到機(jī)采后清花加工廠需要增加的能耗和人 工費(fèi)用，每千克籽棉分?jǐn)?. 06元，合計(jì)籽棉機(jī)采成本為0. 46元/kg，機(jī)械采收比人工采收每 千克籽棉可減少成本0. 14元左右。隨著機(jī)采棉規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及管理水平的提高，機(jī)械 采棉的成本還可降低。根據(jù)相關(guān)資料顯示，到2010年新疆機(jī)采棉種植面積將占棉花總面積的50%以上， 兵團(tuán)將有80 %以上的棉田實(shí)行機(jī)械采摘。農(nóng)業(yè)機(jī)械是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的工具，直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效益。因此， 從目前正在蓬勃發(fā)展的農(nóng)業(yè)新技術(shù)革命來講，沒有機(jī)械的農(nóng)業(yè)新技術(shù)革命是不可能完成 的。農(nóng)業(yè)從純粹的手工化向機(jī)械的發(fā)展是歷史的必然。經(jīng)過不斷的摸索，2002年初，我國首臺(tái)“自走式采棉機(jī)”在安順誕生，當(dāng)年又在新疆 試采取得初步成功。在實(shí)現(xiàn)大幅提高棉花采摘的同時(shí)，又史無前例的將生產(chǎn)效率大幅提高。 “PcottonM”公司生產(chǎn)的采棉機(jī)具有以下特點(diǎn)第一，一次可采兩行，可完成摘棉、脫棉、卸棉 等一系列完整作業(yè)。第二，高精度智能化棉花采摘機(jī)具有操作簡單、可到性好、采摘效率高 等特點(diǎn)。第三，基于物聯(lián)網(wǎng)上的采棉機(jī)。運(yùn)用地理信息系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。從道路運(yùn)輸方面來分析，采棉機(jī)也是一種特殊的車輛，車輛的運(yùn)行需要監(jiān)控、調(diào) 度，需要對(duì)車輛的運(yùn)行軌跡及司機(jī)的作業(yè)情況進(jìn)行考核，其需求與工程車輛是一樣的。從其 用途來分析，采棉機(jī)主要是在棉田采收棉花，因此，需要統(tǒng)計(jì)采棉機(jī)的采摘面積。根據(jù)采棉機(jī)工作的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，結(jié)合GPRS車輛監(jiān)控調(diào)度，可對(duì)采棉機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一集中管理和實(shí)時(shí) 監(jiān)控調(diào)度。并且能夠結(jié)合業(yè)界領(lǐng)先的GIS查詢分析，輔助決策支持，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。通 過對(duì)采棉機(jī)的調(diào)度、定位與監(jiān)控、軌跡回放、地圖的操作管理等常規(guī)功能，有效地起到對(duì)采 棉機(jī)動(dòng)態(tài)管理的目的，同時(shí)通過對(duì)采棉機(jī)作業(yè)信息的采集，作業(yè)情況的統(tǒng)計(jì)、采棉機(jī)采收面 積的測量，有效地起到采棉機(jī)工作過程中的應(yīng)急處理、實(shí)時(shí)調(diào)度和輔助決策，使得調(diào)度中心 可以快速、準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠、系統(tǒng)化地進(jìn)行指揮和調(diào)度。國外先進(jìn)的采棉機(jī)機(jī)價(jià)格不菲，過 多采用進(jìn)口機(jī)器則在無形之中增加了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)成本。為此市場上急需一種高度自動(dòng)化、 智能化，價(jià)格又適中的新型采棉機(jī)。正是在這種背景下，我們的高精度智能化采棉機(jī)應(yīng)運(yùn)而 生了。

發(fā)明內(nèi)容
1、一種基于傳感網(wǎng)上的高精度智能化棉花采棉機(jī)，其特征是作業(yè)數(shù)據(jù)采集、采收 畝數(shù)測量、作業(yè)軌跡回放、作業(yè)范圍控制、定位跟蹤功能、GIS地理信息系統(tǒng)、信息管理功能。2、權(quán)利要求1所述的作業(yè)數(shù)據(jù)采集其特征包含以下步驟作業(yè)數(shù)據(jù)的采集主要包 括地理位置信息的采集、油耗信息和采棉機(jī)作業(yè)狀態(tài)的采集。3、權(quán)利要求1所述的采收畝數(shù)測量其特征包含以下步驟由于采棉機(jī)有一定的寬度，當(dāng)采棉機(jī)運(yùn)行時(shí)作業(yè)半徑是恒定的，所以根據(jù)采棉機(jī) 的作業(yè)軌跡乘以作業(yè)半徑即可計(jì)算出采棉機(jī)采收畝數(shù)。4、權(quán)利要求1所述的作業(yè)軌跡回放其特征包含以下步驟操作人員通過操作軟件界面中的“回放”按鈕，在操作對(duì)象中選擇目標(biāo)，設(shè)置需回 放的時(shí)間段并選定某種狀態(tài)，在監(jiān)控窗口會(huì)出現(xiàn)車輛圖標(biāo)、軌跡點(diǎn)，右上側(cè)同步顯示該軌跡 點(diǎn)車輛所處的狀態(tài)信息和圖片信息?？赏ㄟ^標(biāo)尺調(diào)節(jié)回放速度。5、權(quán)利要求1所述的作業(yè)范圍控制其特征包含以下步驟在系統(tǒng)投入使用前先用GPRS接收機(jī)采集棉田的范圍數(shù)據(jù)，采集到數(shù)據(jù)后在系統(tǒng) 軟件中事先設(shè)置棉田的位置信息，當(dāng)采棉機(jī)工作的時(shí)候如果偏離該區(qū)域，車載設(shè)備將自動(dòng) 向監(jiān)控中心報(bào)警。在進(jìn)入或離開該區(qū)域時(shí)向中心發(fā)送區(qū)域報(bào)警信息，在沒有受到中心確認(rèn) 命令情況下，必須以間隔5秒時(shí)間向中心發(fā)送區(qū)域報(bào)警信息。6、權(quán)利要求1所述的定位跟蹤功能其特征包含以下步驟車載終端具有采棉機(jī)點(diǎn)名、定時(shí)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定位信息和采集狀態(tài)信息，通過GPRS通信平臺(tái)定時(shí)上傳數(shù)據(jù)到調(diào)度監(jiān)控中 心，監(jiān)控中心能隨時(shí)掌握到采棉機(jī)的位置和運(yùn)行軌跡。監(jiān)控中心可對(duì)處于報(bào)警狀態(tài)和非報(bào) 警狀態(tài)的車輛進(jìn)行跟蹤監(jiān)控。7、權(quán)利要求1所述的GIS地理信息系統(tǒng)其特征包含以下步驟GIS系統(tǒng)提供了多種地圖操作，方便坐席直觀地在地圖上受理業(yè)務(wù)，提高工作效 率。本系統(tǒng)提供了非常靈活的鼠標(biāo)、快捷鍵等操作地圖顯示操作，操作方便、功能強(qiáng)大。8、權(quán)利要求1所述的信息管理功能其特征包含以下步驟信息查詢系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫查詢采棉機(jī)的詳細(xì)資料信息，如；車輛型號(hào)、牌照、停 放位置等。統(tǒng)計(jì)分析實(shí)現(xiàn)作業(yè)用車情況的匯總、查詢、分析、統(tǒng)計(jì)、打印等功能。便于管理部
4門及時(shí)掌握用車申請(qǐng)、動(dòng)用情況，提高管理效率，采棉機(jī)使用合理化、科學(xué)化；對(duì)監(jiān)控中心工作人員的工作量、采棉機(jī)的調(diào)度情況等進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)、分析、打印， 統(tǒng)計(jì)報(bào)表和分析用報(bào)表自動(dòng)生成。
具體實(shí)施例方式1、通過安裝在車載終端上的GPRS接收機(jī)可以采集到作業(yè)點(diǎn)的地理位置信息，車 載終端采集到作業(yè)數(shù)據(jù)后根據(jù)用戶設(shè)定的上傳間隔，定時(shí)上傳到信息中心并保存，作為作 業(yè)的原始數(shù)據(jù)。GPRS車載終端通過傳感器采棉機(jī)的油量傳感器和采頭相連，當(dāng)采棉機(jī)到達(dá)地頭 后，降下采頭、延升棉箱至工作狀態(tài)，傳送采頭狀態(tài)信號(hào)至車載終端，車載終端經(jīng)過處理實(shí) 時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心保存采棉機(jī)的狀態(tài)，以備統(tǒng)計(jì)使用。當(dāng)棉箱裝滿時(shí)，GPRS車載 終端將箱滿信號(hào)發(fā)送到監(jiān)控中心。當(dāng)車載終端每次上傳地理位置信息或采棉機(jī)狀態(tài)信息 都附帶傳送采棉機(jī)的油耗信息。通過這些信息，監(jiān)控系統(tǒng)可以自動(dòng)算出采棉機(jī)的當(dāng)前狀態(tài) (是否工作)、最新位置、運(yùn)行軌跡(歷史軌跡記錄)、當(dāng)前平均速度、總工作時(shí)間、當(dāng)天工作 時(shí)間、當(dāng)天行走時(shí)間、當(dāng)天平均速度、當(dāng)天卸棉次數(shù)、當(dāng)天采頭升降次數(shù)、當(dāng)天油耗、燃油剩 余量、當(dāng)天工作量、累計(jì)工作量。同時(shí)可以計(jì)算出工作時(shí)間、行走時(shí)間對(duì)比，當(dāng)天油耗、當(dāng)天 工作量、當(dāng)天卸棉次數(shù)、當(dāng)天采頭升降次數(shù)對(duì)比。根據(jù)作業(yè)軌跡和采棉機(jī)工作臺(tái)寬度可以實(shí) 時(shí)計(jì)算出采棉機(jī)當(dāng)前采收面積。2、采棉機(jī)有一定的寬度，當(dāng)采棉機(jī)運(yùn)行時(shí)采棉機(jī)工作臺(tái)的寬度是恒定的，所以根 據(jù)采棉機(jī)的作業(yè)軌跡乘以采棉機(jī)工作臺(tái)寬度即可計(jì)算出采棉機(jī)采收畝數(shù)，并在電子地圖加 以標(biāo)。3、軌跡回放主要應(yīng)用于作業(yè)過程中出現(xiàn)的問題和爭端，可以通過回放進(jìn)行分析和 判斷。通過對(duì)過往數(shù)據(jù)的分析，將幫助管理者從失敗的任務(wù)中尋找和總結(jié)教訓(xùn)；從成功的任 務(wù)中尋找和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。4、當(dāng)采棉機(jī)完成某一片區(qū)的采集后，該區(qū)域在系統(tǒng)置采集結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)采棉機(jī)第 二次進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)與GPRS車載終端上傳的位置信息進(jìn)行比較，當(dāng)發(fā)現(xiàn)該片區(qū)為采集 結(jié)束標(biāo)志時(shí)，系統(tǒng)不做作業(yè)采集。監(jiān)控中心可以根據(jù)客戶需求，自動(dòng)匹配作業(yè)區(qū)域，制定采棉機(jī)工作計(jì)劃，并對(duì)采棉 機(jī)的運(yùn)行設(shè)定邊界、速度等限制，當(dāng)采棉機(jī)超過此限制值時(shí)，車載設(shè)備將自動(dòng)向監(jiān)控中心報(bào) 警。在進(jìn)入或離開該區(qū)域時(shí)向中心發(fā)送區(qū)域報(bào)警信息，在沒有受到中心確認(rèn)命令情況下，必 須以間隔5秒時(shí)間向中心發(fā)送區(qū)域報(bào)警信息。調(diào)度管理中心可選擇使用該項(xiàng)服務(wù)以限制和 規(guī)范采棉機(jī)的行駛范圍。當(dāng)車輛超出規(guī)定線路運(yùn)營時(shí)，服務(wù)中心將得到警報(bào)，并立即自動(dòng)向 車載設(shè)備發(fā)送越界警報(bào)警告，同時(shí)服務(wù)中心將對(duì)警報(bào)進(jìn)行相應(yīng)記載和處理。5、采棉機(jī)新增，采棉機(jī)信息修改。包括查詢、修改、刪除采棉機(jī)和終端的基本屬性 信息，包括車牌號(hào)，車型，終端編號(hào)，所屬單位，采棉機(jī)所配移動(dòng)電話號(hào)碼、終端呼叫號(hào)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(fā)送方式，包括發(fā)送時(shí)長，發(fā)送 的時(shí)間間隔。
權(quán)利要求
一種基于傳感網(wǎng)上的高精度智能化棉花采棉機(jī)，其特征是作業(yè)數(shù)據(jù)采集、采收畝數(shù)測量、作業(yè)軌跡回放、作業(yè)范圍控制、定位跟蹤功能、GIS地理信息系統(tǒng)、信息管理功能。
2.權(quán)利要求1所述的作業(yè)數(shù)據(jù)采集其特征包含以下步驟作業(yè)數(shù)據(jù)的采集主要包括地理位置信息的采集、油耗信息和采棉機(jī)作業(yè)狀態(tài)的采集。
3.權(quán)利要求1所述的采收畝數(shù)測量其特征包含以下步驟由于采棉機(jī)有一定的寬度，當(dāng)采棉機(jī)運(yùn)行時(shí)作業(yè)半徑是恒定的，所以根據(jù)采棉機(jī)的作 業(yè)軌跡乘以作業(yè)半徑即可計(jì)算出采棉機(jī)采收畝數(shù)。
4.權(quán)利要求1所述的作業(yè)軌跡回放其特征包含以下步驟操作人員通過操作軟件界面中的“回放”按鈕，在操作對(duì)象中選擇目標(biāo)，設(shè)置需回放的 時(shí)間段并選定某種狀態(tài)，在監(jiān)控窗口會(huì)出現(xiàn)車輛圖標(biāo)、軌跡點(diǎn)，右上側(cè)同步顯示該軌跡點(diǎn)車 輛所處的狀態(tài)信息和圖片信息。可通過標(biāo)尺調(diào)節(jié)回放速度。
5.權(quán)利要求1所述的作業(yè)范圍控制其特征包含以下步驟在系統(tǒng)投入使用前先用GPRS接收機(jī)采集棉田的范圍數(shù)據(jù)，采集到數(shù)據(jù)后在系統(tǒng)軟件 中事先設(shè)置棉田的位置信息，當(dāng)采棉機(jī)工作的時(shí)候如果偏離該區(qū)域，車載設(shè)備將自動(dòng)向監(jiān) 控中心報(bào)警。在進(jìn)入或離開該區(qū)域時(shí)向中心發(fā)送區(qū)域報(bào)警信息，在沒有受到中心確認(rèn)命令 情況下，必須以間隔5秒時(shí)間向中心發(fā)送區(qū)域報(bào)警信息。
6.權(quán)利要求1所述的定位跟蹤功能其特征包含以下步驟車載終端具有采棉機(jī)點(diǎn)名、定時(shí)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定位信息和采集狀態(tài)信息，通過GPRS通信平臺(tái)定時(shí)上傳數(shù)據(jù)到調(diào)度監(jiān)控中心，監(jiān) 控中心能隨時(shí)掌握到采棉機(jī)的位置和運(yùn)行軌跡。監(jiān)控中心可對(duì)處于報(bào)警狀態(tài)和非報(bào)警狀態(tài) 的車輛進(jìn)行跟蹤監(jiān)控。
7.權(quán)利要求1所述的GIS地理信息系統(tǒng)其特征包含以下步驟GIS系統(tǒng)提供了多種地圖操作，方便坐席直觀地在地圖上受理業(yè)務(wù)，提高工作效率。本 系統(tǒng)提供了非常靈活的鼠標(biāo)、快捷鍵等操作地圖顯示操作，操作方便、功能強(qiáng)大。
8.權(quán)利要求1所述的信息管理功能其特征包含以下步驟信息查詢系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫查詢采棉機(jī)的詳細(xì)資料信息，如；車輛型號(hào)、牌照、停放位置等。統(tǒng)計(jì)分析實(shí)現(xiàn)作業(yè)用車情況的匯總、查詢、分析、統(tǒng)計(jì)、打印等功能。便于管理部門及 時(shí)掌握用車申請(qǐng)、動(dòng)用情況，提高管理效率，采棉機(jī)使用合理化、科學(xué)化；對(duì)監(jiān)控中心工作人 員的工作量、采棉機(jī)的調(diào)度情況等進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)、分析、打印，統(tǒng)計(jì)報(bào)表和分析用報(bào)表自動(dòng) 生成。
全文摘要
基于傳感網(wǎng)上的高精度智能化棉花采摘機(jī)屬于農(nóng)業(yè)收獲機(jī)械領(lǐng)域。本發(fā)明的目的在于有效地運(yùn)用新技術(shù)提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，提高生產(chǎn)力。本發(fā)明采用了GIS、GPRS、數(shù)據(jù)庫管理、通訊管理、基本定位的新技術(shù)。通過對(duì)采棉機(jī)的調(diào)度、定位與監(jiān)控、軌跡回放、地圖的操作管理等常規(guī)功能，同時(shí)通過對(duì)采棉機(jī)作業(yè)信息的采集、作業(yè)情況的統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)調(diào)度和輔助決策，使得調(diào)度中心可以及時(shí)、可靠、系統(tǒng)化地進(jìn)行指揮和調(diào)度。在農(nóng)業(yè)收獲機(jī)械領(lǐng)域有廣獲得應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G06Q50/00GK101897260SQ201010144529
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者任錦呈, 吳正梅, 徐馳, 段小龍, 田野, 黃測志 申請(qǐng)人:四川大學(xué)錦江學(xué)院;田野;任錦呈