專利名稱：基于傳感網上的高精度智能化棉花采摘機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明專利屬于農業(yè)收獲機械領域，具體涉及采棉機作業(yè)管理系統(tǒng)、GPRS車載終 端組成。
背景技術：
新疆棉花每年的總產量都占到了中國產量的三分之一，占全球產量百分之八左 右，與長江中下游流域、黃河流域并稱中國三大產棉區(qū)。從一九九三年以來，新疆棉花已連 續(xù)多年獲總產、單產、商品出口率、調出量、人均占有量五個中國第一。隨著電子技術和計算 機技術的發(fā)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(yè)生產中，由于作業(yè)對象的復雜、多樣，使得高精度智能化棉花采摘機具有巨大的經濟 市場和廣泛的開發(fā)前景。中國是一個發(fā)展中農業(yè)大國，農業(yè)問題始終是關系到國民經濟發(fā)展的根本問題。 隨著棉花生產規(guī)模和植棉水平的不斷擴大和提高，新疆采摘棉花勞力緊缺的矛盾日益突 出。其中新疆兵團每年需要拾花勞力五十多萬人。每到采摘季節(jié)，數十萬外省拾花工陸續(xù) 進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(qū)的數據顯示，在高峰期，1臺采棉機日采籽棉超過40000kg，相當于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臺采棉機相當于 600個拾花工的勞動量。以近幾年新疆兵團為例，人工采收籽棉最低成本約為0. 6元/kg， 而機采棉實際采收成本在0. 4元/kg左右?？紤]到機采后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，合計籽棉機采成本為0. 46元/kg，機械采收比人工采收每 千克籽棉可減少成本0. 14元左右。隨著機采棉規(guī)模的不斷擴大以及管理水平的提高，機械 采棉的成本還可降低。根據相關資料顯示，到2010年新疆機采棉種植面積將占棉花總面積的50%以上， 兵團將有80 %以上的棉田實行機械采摘。農業(yè)機械是農業(yè)生產中不可缺少的工具，直接影響農業(yè)生產的質量和效益。因此， 從目前正在蓬勃發(fā)展的農業(yè)新技術革命來講，沒有機械的農業(yè)新技術革命是不可能完成 的。農業(yè)從純粹的手工化向機械的發(fā)展是歷史的必然。經過不斷的摸索，2002年初，我國首臺“自走式采棉機”在安順誕生，當年又在新疆 試采取得初步成功。在實現(xiàn)大幅提高棉花采摘的同時，又史無前例的將生產效率大幅提高。 “PcottonM”公司生產的采棉機具有以下特點第一，一次可采兩行，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具有操作簡單、可到性好、采摘效率高 等特點。第三，基于物聯(lián)網上的采棉機。運用地理信息系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。從道路運輸方面來分析，采棉機也是一種特殊的車輛，車輛的運行需要監(jiān)控、調 度，需要對車輛的運行軌跡及司機的作業(yè)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，采棉機主要是在棉田采收棉花，因此，需要統(tǒng)計采棉機的采摘面積。根據采棉機工作的特點及應用范圍，結合GPRS車輛監(jiān)控調度，可對采棉機進行統(tǒng)一集中管理和實時 監(jiān)控調度。并且能夠結合業(yè)界領先的GIS查詢分析，輔助決策支持，提高系統(tǒng)響應速度。通 過對采棉機的調度、定位與監(jiān)控、軌跡回放、地圖的操作管理等常規(guī)功能，有效地起到對采 棉機動態(tài)管理的目的，同時通過對采棉機作業(yè)信息的采集，作業(yè)情況的統(tǒng)計、采棉機采收面 積的測量，有效地起到采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(tǒng)化地進行指揮和調度。國外先進的采棉機機價格不菲，過 多采用進口機器則在無形之中增加了農業(yè)的生產成本。為此市場上急需一種高度自動化、 智能化，價格又適中的新型采棉機。正是在這種背景下，我們的高精度智能化采棉機應運而 生了。

發(fā)明內容
1、一種基于傳感網上的高精度智能化棉花采棉機，其特征是作業(yè)數據采集、采收 畝數測量、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、權利要求1所述的作業(yè)數據采集其特征包含以下步驟作業(yè)數據的采集主要包 括地理位置信息的采集、油耗信息和采棉機作業(yè)狀態(tài)的采集。3、權利要求1所述的采收畝數測量其特征包含以下步驟由于采棉機有一定的寬度，當采棉機運行時作業(yè)半徑是恒定的，所以根據采棉機 的作業(yè)軌跡乘以作業(yè)半徑即可計算出采棉機采收畝數。4、權利要求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，在操作對象中選擇目標，設置需回 放的時間段并選定某種狀態(tài)，在監(jiān)控窗口會出現(xiàn)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(tài)信息和圖片信息。可通過標尺調節(jié)回放速度。5、權利要求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接收機采集棉田的范圍數據，采集到數據后在系統(tǒng) 軟件中事先設置棉田的位置信息，當采棉機工作的時候如果偏離該區(qū)域，車載設備將自動 向監(jiān)控中心報警。在進入或離開該區(qū)域時向中心發(fā)送區(qū)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(fā)送區(qū)域報警信息。6、權利要求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定位信息和采集狀態(tài)信息，通過GPRS通信平臺定時上傳數據到調度監(jiān)控中 心，監(jiān)控中心能隨時掌握到采棉機的位置和運行軌跡。監(jiān)控中心可對處于報警狀態(tài)和非報 警狀態(tài)的車輛進行跟蹤監(jiān)控。7、權利要求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，提高工作效 率。本系統(tǒng)提供了非常靈活的鼠標、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征包含以下步驟信息查詢系統(tǒng)通過數據庫查詢采棉機的詳細資料信息，如；車輛型號、牌照、停 放位置等。統(tǒng)計分析實現(xiàn)作業(yè)用車情況的匯總、查詢、分析、統(tǒng)計、打印等功能。便于管理部
4門及時掌握用車申請、動用情況，提高管理效率，采棉機使用合理化、科學化；對監(jiān)控中心工作人員的工作量、采棉機的調度情況等進行記錄、統(tǒng)計、分析、打印， 統(tǒng)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接收機可以采集到作業(yè)點的地理位置信息，車 載終端采集到作業(yè)數據后根據用戶設定的上傳間隔，定時上傳到信息中心并保存，作為作 業(yè)的原始數據。GPRS車載終端通過傳感器采棉機的油量傳感器和采頭相連，當采棉機到達地頭 后，降下采頭、延升棉箱至工作狀態(tài)，傳送采頭狀態(tài)信號至車載終端，車載終端經過處理實 時發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心保存采棉機的狀態(tài)，以備統(tǒng)計使用。當棉箱裝滿時，GPRS車載 終端將箱滿信號發(fā)送到監(jiān)控中心。當車載終端每次上傳地理位置信息或采棉機狀態(tài)信息 都附帶傳送采棉機的油耗信息。通過這些信息，監(jiān)控系統(tǒng)可以自動算出采棉機的當前狀態(tài) (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、當天采頭升降次數、當天油耗、燃油剩 余量、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、當天采頭升降次數對比。根據作業(yè)軌跡和采棉機工作臺寬度可以實 時計算出采棉機當前采收面積。2、采棉機有一定的寬度，當采棉機運行時采棉機工作臺的寬度是恒定的，所以根 據采棉機的作業(yè)軌跡乘以采棉機工作臺寬度即可計算出采棉機采收畝數，并在電子地圖加 以標。3、軌跡回放主要應用于作業(yè)過程中出現(xiàn)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、當采棉機完成某一片區(qū)的采集后，該區(qū)域在系統(tǒng)置采集結束標志，當采棉機第 二次進入該區(qū)域時，系統(tǒng)與GPRS車載終端上傳的位置信息進行比較，當發(fā)現(xiàn)該片區(qū)為采集 結束標志時，系統(tǒng)不做作業(yè)采集。監(jiān)控中心可以根據客戶需求，自動匹配作業(yè)區(qū)域，制定采棉機工作計劃，并對采棉 機的運行設定邊界、速度等限制，當采棉機超過此限制值時，車載設備將自動向監(jiān)控中心報 警。在進入或離開該區(qū)域時向中心發(fā)送區(qū)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(fā)送區(qū)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(guī)范采棉機的行駛范圍。當車輛超出規(guī)定線路運營時，服務中心將得到警報，并立即自動向 車載設備發(fā)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、采棉機新增，采棉機信息修改。包括查詢、修改、刪除采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，采棉機所配移動電話號碼、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(fā)送方式，包括發(fā)送時長，發(fā)送 的時間間隔。
權利要求
一種基于傳感網上的高精度智能化棉花采棉機，其特征是作業(yè)數據采集、采收畝數測量、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.權利要求1所述的作業(yè)數據采集其特征包含以下步驟作業(yè)數據的采集主要包括地理位置信息的采集、油耗信息和采棉機作業(yè)狀態(tài)的采集。
3.權利要求1所述的采收畝數測量其特征包含以下步驟由于采棉機有一定的寬度，當采棉機運行時作業(yè)半徑是恒定的，所以根據采棉機的作 業(yè)軌跡乘以作業(yè)半徑即可計算出采棉機采收畝數。
4.權利要求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，在操作對象中選擇目標，設置需回放的 時間段并選定某種狀態(tài)，在監(jiān)控窗口會出現(xiàn)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(tài)信息和圖片信息。可通過標尺調節(jié)回放速度。
5.權利要求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接收機采集棉田的范圍數據，采集到數據后在系統(tǒng)軟件 中事先設置棉田的位置信息，當采棉機工作的時候如果偏離該區(qū)域，車載設備將自動向監(jiān) 控中心報警。在進入或離開該區(qū)域時向中心發(fā)送區(qū)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(fā)送區(qū)域報警信息。
6.權利要求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定位信息和采集狀態(tài)信息，通過GPRS通信平臺定時上傳數據到調度監(jiān)控中心，監(jiān) 控中心能隨時掌握到采棉機的位置和運行軌跡。監(jiān)控中心可對處于報警狀態(tài)和非報警狀態(tài) 的車輛進行跟蹤監(jiān)控。
7.權利要求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，提高工作效率。本 系統(tǒng)提供了非常靈活的鼠標、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征包含以下步驟信息查詢系統(tǒng)通過數據庫查詢采棉機的詳細資料信息，如；車輛型號、牌照、停放位置等。統(tǒng)計分析實現(xiàn)作業(yè)用車情況的匯總、查詢、分析、統(tǒng)計、打印等功能。便于管理部門及 時掌握用車申請、動用情況，提高管理效率，采棉機使用合理化、科學化；對監(jiān)控中心工作人 員的工作量、采棉機的調度情況等進行記錄、統(tǒng)計、分析、打印，統(tǒng)計報表和分析用報表自動 生成。
全文摘要
基于傳感網上的高精度智能化棉花采摘機屬于農業(yè)收獲機械領域。本發(fā)明的目的在于有效地運用新技術提高農業(yè)機械化水平，提高生產力。本發(fā)明采用了GIS、GPRS、數據庫管理、通訊管理、基本定位的新技術。通過對采棉機的調度、定位與監(jiān)控、軌跡回放、地圖的操作管理等常規(guī)功能，同時通過對采棉機作業(yè)信息的采集、作業(yè)情況的統(tǒng)計、實時調度和輔助決策，使得調度中心可以及時、可靠、系統(tǒng)化地進行指揮和調度。在農業(yè)收獲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(yōu)先權日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 申請人:四川大學錦江學院;田野;任錦呈