農機作業遠程監測系統的開發與設計

何培雄

摘 要 隨著我國社會主義經濟的快速增長以及科學技術水準的飛速提升，以往的人工操作手段已經難以滿足現階段農業作業面積的準確計算和農機補貼申請流程加快的目標?；诖耍嘘P部門和管理人員可以合理使用物聯網以及移動互聯網等信息技術來創建一套完備的農機作業自動監測體系，從而使用農機監測終端收集并傳輸相應的農機定位信息、狀態數據以及作業軌跡信息等。

關鍵詞 農機作業;遠程監測;開發設計

中圖分類號：S22;TP873 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.081

近年來，隨著農機作業面積以及人們品質意識的持續提升，人民群眾和有關部門對于監測深松、整地、播種、收獲等作業品質和輔助農業作業的需求也在不斷增加?；诖?，對現階段農機作業自動檢測體系的設計環節進行了簡單的闡述，并提出了一系列農機作業遠程監測系統的開發方案，在一定程度上全面提升農機作業的檢測品質、輔助農機的作業水準以及我國居民的生活品質。

1 農機作業自動監測系統設計

1.1 系統總體設計

在現階段的農業領域中，農機作業自動監測體系主要由農機作業檢測終端、傳輸網絡以及管理體系3部分組成。簡單來說，就是通過監測終端和傳感器來全面監測農機作業的進行情況和實際數據，由終端和體系來開展相關的信息數據處理工作，再由傳輸網絡將各個工作環節相互連接，實現互通，從而達成農機作業信息自動監測和管理的目標。

自動監測系統的主要工作原理為：監測體系中的農機作業監測終端通過收集安裝在農機設備指定位置的傳感器信息和數據，實時獲取農機的作業參數，并將這部分信息和數據傳輸至管理體系中[1]。而有關用戶就可以通過管理體系的客戶端對平臺內的信息和數據進行訪問，并利用管理體系來對農機作業監測終端發送指令，進而控制農機設備的啟停。監測體系還具有一定的農機作業異常診斷和報警功能，當在開展作業的過程中出現異常情況時，管理體系便會向工作人員發出警報，還會通過有關客戶端和平臺傳輸給用戶。監測體系中的客戶端不僅可以通過定制的應用程序來訪問管理體系，還可以適當查詢相關農機作業的信息、農機作業軌跡、農機作業實況和農機屬性等數據。最為重要的一點是，客戶端的應用程序可以在多個平臺上使用，如電腦端、手機端、平板端以及微信公眾號等，很大程度上提升了用戶開展監測工作的便捷性。

1.2 農機作業監測終端

農機作業監測終端主要由微控制設備、衛星定位模塊、無線通信傳輸模塊、信息數據儲存模塊、電源處理模塊、報警顯示設備、作業情況監測設備、圖像收集設備和無線通信天線等部分組成。

農機作業監測終端的主要功能有以下4點。1）GPS定位：用戶通過GPS以及GPRS可以進行24 h的定位，還可以通過監測終端來查詢農機設備的當前位置、行駛速度以及行駛情況等數據。2）故障診斷：農機作業監測終端可以對農機機具開展一定的故障診斷和報警工作。3）遠程控制：在特殊狀況下，如農機被盜走，用戶可以通過監測終端來對農機設備實施遠程鎖定或者斷油等手段，待農機設備找回后再通過終端進行解鎖或者恢復供油。4）防拆功能：此功能為個性化功能，用戶可以根據自身的需求來有選擇性地安裝，若監測終端被非法拆除，他人無法啟動農機設備，這樣一來，可以確保農機設備的安全。

2 農機作業遠程監測系統開發方案

2.1 北斗/GPS傳感器

在農機作業遠程監控系統中利用M8N傳感模塊，不僅可以同步運轉北斗/GPS，獲取和跟蹤不同的GNSS體系，還可以同時接受北斗和GPS信號。與此同時，在衛星信號較差時，傳感模塊也會具有非常高的穩定性和精確性[2]。除此之外，此模塊還具有內置的智能自動切換功能，可以根據衛星的可視性和穩定性來自主切換操作模式，為農機作業的位置定位、作業速度、作業面積計算等工作提供精確的數據和信息。

2.2 深度傳感器

在現階段的農業領域中，農機作業遠程監測系統的深度傳感器要盡可能利用高精確度的九軸姿態傳感器，不僅可以在低能耗的情況下快速解決軸間差問題，還可以根據三軸陀螺、三軸加速度以及三軸磁場數據等信息來精確計算深度作業的情況，從而為農機設備的行駛提供準確的方向角、俯仰角等姿態數據。除此之外，經過九軸姿態傳感器處理后的姿態角等數據信息會顯示在主控制設備上，還會通過主控制設備傳輸到服務器中，并在服務器中完成信息數據的顯示以及運動軌跡的描繪。

2.3 輔助傳感器

輔助傳感器要利用高頻率、高精度的超聲波傳感器，可以和農機機具相配合來高效開展深松深度的輔助監測工作。其有效的監測范圍應該在1～5 m，精確度為1 mm。輔助傳感器可以通過發出超聲波信號和反饋信號的時間差來獲取距離信息，進而在通過高速芯片處理之后轉換為所需要的數據和電壓，并進行儲存[3]。

2.4 視頻監測

在當前的農機作業遠程監測體系中，利用畫質清晰、防抖動、可夜視的視頻監測設備對于用戶實時觀察作業有著非常關鍵的作用和現實意義。其中，前置和后置視頻監測設備可以把影像以及圖片傳輸至主控制設備上儲存，而且主控制設備還會實時傳輸到云服務器中。在視頻監測設備接收到指令或者開啟指令后，就會實時開展抓拍、上傳以及存儲工作。

2.5 網絡服務云平臺

用戶利用綜合性強、便捷高效、快速使用的自主開發云平臺，不僅可以達到信息監測的目的，還可以實現數據查詢、剖析、整合以及輸出等功能。綜合而言，監測系統中的網絡服務平臺主要利用是的B/S架構，可以通過瀏覽器來登錄，這在很大程度上方便了用戶進行遠程監測工作[4]。網絡服務平臺還可以在接收主控設備傳輸的信息之后，及時開展存儲、剖析、整合和輸出報表等工作。

3 結語

現階段的農機作業自動檢測體系整體利用了物聯網、移動互聯網等信息技術，實現了農機作業面積自動檢測以及精確計算的工作目標。同時，以農機作業監測系統為基礎收集的農機廠家、經銷企業、農機產品、農機合作社以及農機作業服務對象等農機行業的數據和信息，在一定程度上擴大了農事服務產業鏈的延伸應用范圍，這對于創建“全程機械化+綜合農事”的信息化服務體系和促進農機產業轉型升級而言有著非常關鍵的作用和現實意義。

參考文獻：

[1] 彭賓，李素梅，張振鋒，等.新型職業農民在線培育平臺的設計[J].現代農業裝備，2019，40（4）：34-39.

[2] 劉婞韜，徐嵐俊，李小龍，等.北京市河南寨農機專業合作社智慧農業示范典型[J].農業工程技術，2018，38（18）：99-102.

[3] 馮佐龍，杜亞尊.淺談農機深松作業遠程監測技術推廣與應用[J].河北農機，2017（1）：13-14.

[4] 鐘文軍.基于機聯網的拖拉機遠程監測系統的設計與實現[D].南京：南京農業大學，2016.

（責任編輯：趙中正）