大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理的設(shè)計實現(xiàn)

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摘要：大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是智慧農(nóng)業(yè)的重要構(gòu)成部分，將傳感器技術(shù)、無線通信傳輸技術(shù)嵌入到大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，通過數(shù)據(jù)傳輸以及農(nóng)機(jī)具控制簡化現(xiàn)有大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理的流程以及復(fù)雜程度，有利于大型農(nóng)機(jī)具遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的市場拓展與行業(yè)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；大型農(nóng)機(jī)具；田間作業(yè)管理

1大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能需求

1.1系統(tǒng)需求分析

大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心目標(biāo)在于，用戶通過終端遠(yuǎn)程監(jiān)測大型農(nóng)機(jī)具的工作參數(shù)并控制大型農(nóng)機(jī)具的工作狀態(tài)。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)首先需要能夠?qū)τ脩舭l(fā)出的對大型農(nóng)機(jī)具的控制命令進(jìn)行自動化識別與匹配，正確解析出操控指令；其次，將識別出的控制指令傳輸?shù)酱笮娃r(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中；最后由大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)控制大型農(nóng)機(jī)具執(zhí)行相應(yīng)的指令，以確保用戶的控制指令得到精準(zhǔn)、有效地落實以及農(nóng)機(jī)具的工作狀態(tài)（實時位置、運(yùn)行軌跡）能夠?qū)崟r傳遞給用戶終端進(jìn)行展示。通過上述對大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析，系統(tǒng)包括兩個核心功能模塊，分別為數(shù)據(jù)傳輸模塊以及農(nóng)機(jī)具控制模塊。

1.2數(shù)據(jù)傳輸模塊

數(shù)據(jù)傳輸模塊是大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心模塊之一，在大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，下位機(jī)由一系列大型農(nóng)機(jī)具構(gòu)成，上位機(jī)則面向移動終端或PC終端用戶，為用戶提供智能監(jiān)控界面與手段，數(shù)據(jù)傳輸模塊是上、下位機(jī)的通信與數(shù)據(jù)傳遞模塊，下位機(jī)定頻率地向上位機(jī)傳輸其實時采集的大型農(nóng)機(jī)具運(yùn)行位置、運(yùn)行狀態(tài)與工作參數(shù)，上位機(jī)將用戶對大型農(nóng)機(jī)具的控制指令傳送給下位機(jī)，以確保控制指令的快速下達(dá)與正確執(zhí)行。無線通信網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)傳輸模塊的核心，在選擇無線通信網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)當(dāng)重點考慮其帶寬、傳輸距離、覆蓋面、功耗、傳輸速度、成本等，對于大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸模塊而言，鑒于其傳輸數(shù)據(jù)量適中且長期不間斷運(yùn)行等特點，本系統(tǒng)選擇功耗較低、成本較低的Zigbee作為無線通信技術(shù)，Zigbee的將運(yùn)行模式為工作/休眠切換式，工作能耗較低，其使用免費(fèi)的2.4GHz頻段，無需額外的頻道資源占用費(fèi)，以降低數(shù)據(jù)傳輸模塊的實際投入成本，滿足大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸需求。

2大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1系統(tǒng)總體設(shè)計

大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)傳輸模塊以及農(nóng)機(jī)具控制模塊兩部分構(gòu)成，系統(tǒng)的上位機(jī)部分為農(nóng)機(jī)具管控終端模塊，PC端或移動終端經(jīng)Zigbee接收器接收下位機(jī)農(nóng)機(jī)具中傳輸回的實時位置信息、軌跡信息、運(yùn)行狀態(tài)信息等并進(jìn)行終端展示，同時，終端借助Zigbee發(fā)射器將農(nóng)機(jī)具控制指令發(fā)送出去，系統(tǒng)下位機(jī)部分為以51單片機(jī)為核心的大型農(nóng)機(jī)具，下位機(jī)的Zigbee接收器接收無線發(fā)射的控制指令并傳輸給51單片機(jī)，單片機(jī)對指令進(jìn)行解析，將指令分配到相應(yīng)的農(nóng)機(jī)具中執(zhí)行。

2.2據(jù)傳輸模塊設(shè)計與實現(xiàn)

數(shù)據(jù)傳輸模塊以Zigbee作為無線通信網(wǎng)絡(luò)，其作為上位機(jī)和下位機(jī)模塊之間信息交互的傳輸帶，其工作的可靠性直接關(guān)系到本系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

2.3農(nóng)機(jī)具控制模塊設(shè)計與實現(xiàn)

農(nóng)機(jī)具控制模塊的核心為51單片機(jī)，51單片機(jī)作為農(nóng)機(jī)具控制模塊的主芯片，調(diào)用Zigbee接收器接收發(fā)射器發(fā)射的控制指令，經(jīng)串口將控制指令傳輸給主芯片，串口屬于系統(tǒng)的一項硬件設(shè)備，每個設(shè)備對應(yīng)一個DCB表，可以調(diào)用API函數(shù)將要打開的串口所對應(yīng)的DCB進(jìn)行初始化設(shè)置。串口和其他通信設(shè)備是作為文件處理的，而對串口的讀寫操作可以利用文件來實現(xiàn)，串口的操作流程為打開串口，收、發(fā)通信，關(guān)閉串口。根據(jù)通信協(xié)議將控制指令轉(zhuǎn)化為代碼供下位機(jī)識別與準(zhǔn)確執(zhí)行，若是上位機(jī)發(fā)出某下位機(jī)大型農(nóng)機(jī)具開啟，其代碼為0x57，下位機(jī)的51單片機(jī)通過對該代碼進(jìn)行解析，對各個大型農(nóng)機(jī)具的繼電器進(jìn)行控制，準(zhǔn)確操控下位機(jī)中的各個大型農(nóng)機(jī)具進(jìn)行開啟或關(guān)閉等操作，正確執(zhí)行相應(yīng)指令。

3結(jié)語

在物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、智能終端以及大型農(nóng)機(jī)具的支撐下，大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要構(gòu)成部分，為智慧農(nóng)業(yè)中農(nóng)機(jī)具作業(yè)軌跡監(jiān)控與智能化調(diào)控提供便捷的工具。在大型農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中嵌入無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，改變傳統(tǒng)的大型農(nóng)機(jī)具操控模式，通過接觸式操作實現(xiàn)用戶與大型農(nóng)機(jī)具控制系統(tǒng)以及大型農(nóng)機(jī)具的人機(jī)交互與遠(yuǎn)程控制，可以有效簡化大型農(nóng)機(jī)具遠(yuǎn)程監(jiān)測與智能控制的操作流程。

參考文獻(xiàn)

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作者：蔣兆平 單位：安徽省黃山市祁門縣農(nóng)機(jī)局鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)總站