农机作业远程监测系统的开发与设计
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摘 要 随着我国社会主义经济的快速增长以及科学技术水准的飞速提升，以往的人工操作手段已经难以满足现阶段农业作业面积的准确计算和农机补贴申请流程加快的目标。基于此，有关部门和管理人员可以合理使用物联网以及移动互联网等信息技术来创建一套完备的农机作业自动监测体系，从而使用农机监测终端收集并传输相应的农机定位信息、状态数据以及作业轨迹信息等。
关键词 农机作业;远程监测;開发设计
中图分类号：S22;TP873 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.081
近年来，随着农机作业面积以及人们品质意识的持续提升，人民群众和有关部门对于监测深松、整地、播种、收获等作业品质和辅助农业作业的需求也在不断增加。基于此，对现阶段农机作业自动检测体系的设计环节进行了简单的阐述，并提出了一系列农机作业远程监测系统的开发方案，在一定程度上全面提升农机作业的检测品质、辅助农机的作业水准以及我国居民的生活品质。
1 农机作业自动监测系统设计
1.1 系统总体设计
在现阶段的农业领域中，农机作业自动监测体系主要由农机作业检测终端、传输网络以及管理体系3部分组成。简单来说，就是通过监测终端和传感器来全面监测农机作业的进行情况和实际数据，由终端和体系来开展相关的信息数据处理工作，再由传输网络将各个工作环节相互连接，实现互通，从而达成农机作业信息自动监测和管理的目标。
自动监测系统的主要工作原理为：监测体系中的农机作业监测终端通过收集安装在农机设备指定位置的传感器信息和数据，实时获取农机的作业参数，并将这部分信息和数据传输至管理体系中[1]。而有关用户就可以通过管理体系的客户端对平台内的信息和数据进行访问，并利用管理体系来对农机作业监测终端发送指令，进而控制农机设备的启停。监测体系还具有一定的农机作业异常诊断和报警功能，当在开展作业的过程中出现异常情况时，管理体系便会向工作人员发出警报，还会通过有关客户端和平台传输给用户。监测体系中的客户端不仅可以通过定制的应用程序来访问管理体系，还可以适当查询相关农机作业的信息、农机作业轨迹、农机作业实况和农机属性等数据。最为重要的一点是，客户端的应用程序可以在多个平台上使用，如电脑端、手机端、平板端以及微信公众号等，很大程度上提升了用户开展监测工作的便捷性。
1.2 农机作业监测终端
农机作业监测终端主要由微控制设备、卫星定位模块、无线通信传输模块、信息数据储存模块、电源处理模块、报警显示设备、作业情况监测设备、图像收集设备和无线通信天线等部分组成。
农机作业监测终端的主要功能有以下4点。1）GPS定位：用户通过GPS以及GPRS可以进行24 h的定位，还可以通过监测终端来查询农机设备的当前位置、行驶速度以及行驶情况等数据。2）故障诊断：农机作业监测终端可以对农机机具开展一定的故障诊断和报警工作。3）远程控制：在特殊状况下，如农机被盗走，用户可以通过监测终端来对农机设备实施远程锁定或者断油等手段，待农机设备找回后再通过终端进行解锁或者恢复供油。4）防拆功能：此功能为个性化功能，用户可以根据自身的需求来有选择性地安装，若监测终端被非法拆除，他人无法启动农机设备，这样一来，可以确保农机设备的安全。
2 农机作业远程监测系统开发方案
2.1 北斗/GPS传感器
在农机作业远程监控系统中利用M8N传感模块，不仅可以同步运转北斗/GPS，获取和跟踪不同的GNSS体系，还可以同时接受北斗和GPS信号。与此同时，在卫星信号较差时，传感模块也会具有非常高的稳定性和精确性[2]。除此之外，此模块还具有内置的智能自动切换功能，可以根据卫星的可视性和稳定性来自主切换操作模式，为农机作业的位置定位、作业速度、作业面积计算等工作提供精确的数据和信息。
2.2 深度传感器
在现阶段的农业领域中，农机作业远程监测系统的深度传感器要尽可能利用高精确度的九轴姿态传感器，不仅可以在低能耗的情况下快速解决轴间差问题，还可以根据三轴陀螺、三轴加速度以及三轴磁场数据等信息来精确计算深度作业的情况，从而为农机设备的行驶提供准确的方向角、俯仰角等姿态数据。除此之外，经过九轴姿态传感器处理后的姿态角等数据信息会显示在主控制设备上，还会通过主控制设备传输到服务器中，并在服务器中完成信息数据的显示以及运动轨迹的描绘。
2.3 辅助传感器
辅助传感器要利用高频率、高精度的超声波传感器，可以和农机机具相配合来高效开展深松深度的辅助监测工作。其有效的监测范围应该在1～5 m，精确度为1 mm。辅助传感器可以通过发出超声波信号和反馈信号的时间差来获取距离信息，进而在通过高速芯片处理之后转换为所需要的数据和电压，并进行储存[3]。
2.4 视频监测
在当前的农机作业远程监测体系中，利用画质清晰、防抖动、可夜视的视频监测设备对于用户实时观察作业有着非常关键的作用和现实意义。其中，前置和后置视频监测设备可以把影像以及图片传输至主控制设备上储存，而且主控制设备还会实时传输到云服务器中。在视频监测设备接收到指令或者开启指令后，就会实时开展抓拍、上传以及存储工作。
2.5 网络服务云平台
用户利用综合性强、便捷高效、快速使用的自主开发云平台，不仅可以达到信息监测的目的，还可以实现数据查询、剖析、整合以及输出等功能。综合而言，监测系统中的网络服务平台主要利用是的B/S架构，可以通过浏览器来登录，这在很大程度上方便了用户进行远程监测工作[4]。网络服务平台还可以在接收主控设备传输的信息之后，及时开展存储、剖析、整合和输出报表等工作。
3 结语
现阶段的农机作业自动检测体系整体利用了物联网、移动互联网等信息技术，实现了农机作业面积自动检测以及精确计算的工作目标。同时，以农机作业监测系统为基础收集的农机厂家、经销企业、农机产品、农机合作社以及农机作业服务对象等农机行业的数据和信息，在一定程度上扩大了农事服务产业链的延伸应用范围，这对于创建“全程机械化+综合农事”的信息化服务体系和促进农机产业转型升级而言有着非常关键的作用和现实意义。
参考文献：
[1] 彭宾，李素梅，张振锋，等.新型职业农民在线培育平台的设计[J].现代农业装备，2019，40（4）：34-39.
[2] 刘婞韬，徐岚俊，李小龙，等.北京市河南寨农机专业合作社智慧农业示范典型[J].农业工程技术，2018，38（18）：99-102.
[3] 冯佐龙，杜亚尊.浅谈农机深松作业远程监测技术推广与应用[J].河北农机，2017（1）：13-14.
[4] 钟文军.基于机联网的拖拉机远程监测系统的设计与实现[D].南京：南京农业大学，2016.
（责任编辑：赵中正）
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