一種耕作監管系統及監管方法與流程

本發明涉及農機車使用管理領域，特別涉對農機車進行授權、智能啟動、圍欄管理和耕作費用計算。

背景技術：

隨著精準農業的快速發展，目前對農業機械信息化、智能化的要求日益強烈。農機車價格較為昂貴，機主購置機器后除了滿足自己使用，還可以通過出租或者聘請農機手等方式來對農田進行耕種作業。當機主出租或者聘請機手來操作機器時，就必須對機器進行管理。如何防止機器被盜走，如何防止農機手對機器濫用，對于機主來說需求一個簡單而又靈活的可控方法。另一方面，一般耕作費用采用面積計算較為合理，耕作面積計算的準確性對于農戶來說，也是其關注事情之一。另外一方面，國家大力鼓勵農業機械化，針對機械式耕作農田，機主可享受補貼。如何收集到農機車真實的耕作情況，防止機主為騙取政府補貼做虛假信息行為，對農機耕作面積實時而精確的統計也是政府迫切需求的。

實用新型申請號201420438543.7，公開了一種農機監控終端及農機監控系統，主要目的在于適應農機使用的惡劣環境，滿足農機精細化作業需求，實現實時監控農機的作業狀態，以對農機進行有效地監管和調度，從而提高農機的作業效率。但是此方案解決的技術問題相對比較窄。監控終端與服務器通過gprs方式通信，數據流量容量較大，通信費用高。而且一個應用場合就必須配置一個服務器，應用推廣起來，硬件投入較大。

技術實現要素：

本發明就是針對上述問題設計的一套監管系統和監管方法,通過智能終端授權租戶或者農機手使用農機車；通過圍欄管理設定農機車只能在限定的范圍內作業，接近圍欄邊界值時，農機車會報警提醒使用者，超出圍欄設定值時農機車就自動熄火。根據位置軌跡形成的區域面計算農田耕作面積，結算中心計算出耕作費用并支持移動支付方式。另外本系統中軌跡分析計算中心收集到的農機車的車輛運行狀態數據可以輔助判斷車輛農機車耕作的真實性。

為了達到上述有效所述的效果，本發明的技術方案如下：

本發明公開了一種農機車的監管系統及方法，該系統包含控制盒、智能終端、云服務器。

所述的控制盒包含農機車智能啟動單元和衛星接收單元。智能啟動單元用于無鑰匙啟動、熄火農機車；衛星接收單元采集衛星初始測量值。

具體的，控制盒由殼體和線路板組成，線路板焊接有mcu模塊、藍牙模塊、北斗模塊或gps模塊、can收發芯片、電源芯片、繼電器、led燈、蜂鳴器。

mcu模塊用于分析和處理控制盒數據信息；

藍牙模塊用于與智能終端的藍牙模塊建立短距離通信；向智能終端傳輸啟動、熄火指令和衛星初始測量值。

北斗模塊或gps模塊用于對車輛進行定位；

can收發芯片獲取農機車上ecu、bcm、儀表及其他傳感器的數據；

電源芯片用于管理控制盒輸出電流；

繼電器控制電流的接通和斷開；

led燈用來指示車輛點火、啟動、熄火三種狀態；

蜂鳴器用來當機器接近圍欄區域時報警。

所述的智能終端裝載app控制程序，可分別與控制盒、云服務器互通信息。

具體的，智能終端內含有藍牙模塊與控制盒短距離通信；含有數據流量模塊和wifi模塊，與云服務器遠距離通信信息。智能終端短距離接收控制盒的智能啟動單元和衛星接收單元數據信息后遠距離傳輸給云服務器。

所述的云服務器包含身份認證中心、智能啟動管理中心、軌跡分析計算中心、計畝結算中心。云服務器中的身份認證中心管理農機車使用人員的有效身份信息；智能啟動管理中心管理農機車的啟動和熄火；軌跡分析計算中心收集農機車的位置數據、時間數據、車輛運行狀態數據并對數據進行處理。

具體的，用戶通過智能終端app注冊個人有效的身份信息，智能終端通過無線網絡將用戶身份信息傳輸到云服務器的身份認證中心，云服務器下發秘鑰給用戶終端，用戶終端解碼后，云服務器甄別用戶信息可信，將用戶信息存儲在身份認證中心。

云服務器智能啟動中心可以將不同用戶設置為擁有不同權限的等級用戶，也可以通過智能終端設置不同用戶為不同權限的等級用戶。

所述的等級用戶分為一級用戶和二級用戶，一級用戶擁有最高權限，即啟動和管理車輛的權限。二級用戶擁有次級權限，即僅在一級用戶授權后才能啟動車輛。用戶使用的時間、次數等數據信息存儲在智能啟動中心。

具體的，用戶要啟動農機車時持智能終端接近農機車，打開無線網絡通信環境和藍牙，農機車上的控制盒跟智能終端通過藍牙模塊建立短距離無線通信，與云服務器通過數據流量模塊或者wifi模塊建立遠距離無線通信。云服務器甄別智能終端身份信息可信，控制盒mcu模塊指定繼電器通電，即可啟動農機車。同時控制盒內gps模塊或北斗模塊激活，開始接收衛星初始測量值，控制盒通過短距離通信將初始測量值發送給智能終端，智能智端再通過遠距離通信將初始測量值發送到云服務器的軌跡分析計算中心。軌跡分析計算中心接入了rtk技術，將初始測量值分析計算得出一個修正位置信息，將信息精度提到厘米級。同時控制盒內的can收發芯片獲取農機車上ecu、bcm、儀表及其他傳感器的數據發送給智能終端，智能智端再通過遠距離通信將初始測量值發送到云服務器的軌跡分析計算中心。

當農機車啟動時，機主可以用智能終端預設定農機車封閉的運動區域，做圍欄管理，當農機車運動軌跡接近設定封閉區域值時，農機車控制盒內的蜂鳴器會被啟動并發出報警提示音。當農機車運動軌跡超出預設定封閉區域值時，農機車控制盒內的繼電器會自動斷電，農機車自動熄火，再無法運動。

當農機車到達農田，會在農田做來回運動對農田進行耕作，農機車來回的運動軌跡最終形成一個不規則區域的面，軌跡分析計算中心通過面積計算公式將不規則區域的面計算成面積，最后計畝結算中心將其結合計費方案自動計算出耕作費用，農戶可以直接通過移動支付平臺進行付費。由于智能智端收集到控制盒的初始測量經過云服務器鏈接的rtk技術，將初始測量值分析計算得出一個修正位置信息，將信息精度提到了厘米級，最終得出的面積精度更高。

另外，農機車耕作時，農機車作用部件傳動跟非耕作時部件傳動狀態有很大差異。can收發芯片獲取農機車上ecu、bcm、儀表及傳感器的數據；這些數據可以作為判斷農機車耕作真實性的依據。

附圖說明

圖1是農機車耕作監管系統結構示意圖；

圖2是農機車控制盒電氣原理圖；

圖3是農機車智能啟動流程圖；

圖4是農機車耕作監管系統工作流程圖；

圖5是農機車耕作面積形成示意圖。

具體實施方式

本發明公開了一種農機車的監管系統及方法，該系統包含控制盒、智能終端、云服務器。為了更好的理解本技術方案，下面結合附圖對本發明進行詳細敘述。

圖1是農機車耕作監管系統結構示意圖；

控制盒包含農機車智能啟動單元和衛星接收單元。

智能啟動單元用于無鑰匙啟動、熄火農機車；衛星接收單元采集衛星初始測量值。

所述的智能終端裝載app控制程序，可與云服務器互通信息。

所述的云服務器包含身份認證中心、智能啟動管理中心、軌跡分析計算中心、計畝結算中心。云服務器中的身份認證中心管理農機車使用人員的有效身份信息；智能啟動管理中心管理農機車的啟動和熄火；軌跡分析計算中心收集農機車的位置數據、時間數據、車輛運行狀態數據并對數據進行處理。

控制盒內還有藍牙模塊；智能終端內含有藍牙模塊、數據流量模塊和wifi模塊。控制盒與智能終端通過藍牙建立短距離通信；智能終端與云服務器通過數據流量模塊或wifi模塊建立遠距離通信。智能終端短距離接收控制盒的智能啟動單元和衛星接收單元數據信息后遠距離傳輸給云服務器。

控制盒內包含農機車智能啟動單元和衛星接收單元。智能啟動單元用于無鑰匙啟動、熄火農機車；衛星接收單元采集衛星初始測量值。衛星接收單元采集到的衛星初始測量值通過藍牙模塊傳輸到智能終端app內，智能終端再將衛星初始測量值通過數據流量模塊或wifi模塊傳輸到云服務器。云服務器鏈接了rtk系統，將初始測量值分析計算得出一個修正位置信息，將信息精度提到了厘米級，用修正后的數據計算面積。

此處控制盒與智能終端采用藍牙短距離通信，是因為藍牙通信方式是免費的，而智能手機可以直接作為智能終端建立控制盒和云服務器的中間站，將計算量轉移到云服務器上，使前段設備投入最低，費用最低。

圖2是農機車控制盒電氣原理圖；

控制盒由殼體和線路板組成，線路板焊接有mcu模塊、藍牙模塊、北斗模塊或gps模塊、can收發芯片、電源芯片、繼電器、led燈、蜂鳴器。

mcu模塊用于分析和處理控制盒數據信息；

藍牙模塊用于與智能終端的藍牙模塊建立短距離通信；向智能終端傳輸啟動、熄火指令和衛星初始測量值。

北斗模塊或gps模塊用于對車輛進行定位；

can收發芯片獲取農機車上ecu、bcm、儀表及其他傳感器的數據；

電源芯片用于管理控制盒輸出電流；

繼電器控制電流的接通和斷開；

led燈用來指示車輛點火、啟動、熄火三種狀態；

蜂鳴器用來當機器接近圍欄區域時報警。

藍牙模塊、北斗模塊或gps模塊、can收發芯片、繼電器、led燈、蜂鳴器分別與mcu模塊連接；

can收發芯片連接ecu、bcm、儀表、他傳感器。

控制盒藍牙模塊與智能終端無線通信；

北斗模塊或gps模塊與衛星系統無線通信。

圖3是農機車智能啟動流程圖；下面以拖拉機為例來說明本技術方案的實現方式，本實施例僅用解釋方案實現方式，并不是以此例限定技術方案的實現范圍。

拖拉機駕駛室內安裝本技術方案所述的控制盒，機主的智能終端掃描控制盒條形碼，下載控制程序app輸入有效的身份信息，身份信息包括機主購機時的真實身份信息，云服務驗證核實身份后將機主定義為一級用戶。一級用戶一旦設定，其他任何人都不能再被授權為一級用戶。機主雇傭的農機手或者租戶想要擁有拖拉機的使用權必須先下載制程序app輸入有效的身份信息。機主通過app驗證農機手或者租戶身份后授權農機手或者租戶二級權限，農機手或者租戶才可以直接用智能終端去開啟拖拉機。

拖拉機機主開啟拖拉機流程，具體步驟如下：

s01：機主手持智能終端進入農機車，打開數據流量或wifi,建立無線網絡通信；

s02：機主的智能終端掃描控制盒條形碼，下載控制程序app輸入有限的身份信息，身份信息包括機主購機時的真實身份信息，云服務驗證核實身份后將機主定義為一級用戶；

s03：機主打開智能終端藍牙,控制盒的藍牙與智能終端藍牙配對，建立短距離無線通信環境；

s04：機主在app上確認開啟指令；

s05：控制盒的muc并指令繼電器通電；

s06：拖拉機開啟成功。

圖4是農機車耕作監管系統工作流程圖；下面任以拖拉機為例來說明本技術方案的實現方式，本實施例僅用解釋方案實現方式，并不是以此例限定技術方案的實現范圍。

s01：控制盒的muc并指令繼電器通電，拖拉機開啟成功后，控制盒內衛星接收單元開始接收衛星發射的初始數據；

s02：控制盒的藍牙模塊將初始數據傳送給智能終端；

s03：智能終端將初始數據通過無線網絡傳送給云服務器；

s04：云服務器接入的rtk系統將初始數據分析計算得出修正的位置數據；

s05：當機主授權農機手或者租戶使用拖拉機時，機主通過app不僅可以通過智能終端授權方式給拖拉機授權開啟；還可以對拖拉機進行圍欄管理；圍欄區域可以是以某點為中心，設置半徑值，圈出一個圓形封閉區；也可以是其他封閉的區域。

s06：當農機車運動軌跡接近設定封閉區域值時，農機車控制盒內的蜂鳴器會被啟動并發出報警提示音。

s07：當農機車運動軌跡超出預設定封閉區域值時，農機車控制盒內的繼電器會自動斷電，農機車自動熄火，再無法運動。

圖5是農機車耕作面積形成示意圖，下面任以拖拉機為例來說明本技術方案的實現方式，本實施例僅用解釋方案實現方式，并不是以此例限定技術方案的實現范圍。

s01：拖拉機在田間來回運動對農田進行耕作；

s02：控制盒內衛星接收單元接收到衛星發射的初始數據經云服務器的rtk系統修正為厘米機的位置數據；

s03：拖拉機運動軌跡位置數據點最終形成一個不規則區域的面；

s04：軌跡分析計算中心通過面積計算公式將不規則區域的面計算成面積；

s05：計畝結算中心將其結合計費方案自動計算出耕作費用，農戶可以直接通過移動支付平臺進行付費。

本技術方案采用目前常用距離測量算法，距離測量算法采用農機運行軌跡距離和作業幅寬二者乘積進行實時作業面積解算。假設農機作業軌跡線包含n+1個運行軌跡點pi(xi，yi)，(1≤i≤n+1)，農機具作業幅寬為w,則農機作業面積ac為：

在本發明方案中，云服務器中的身份認證中心管理農機車使用人員的有效身份信息；采用授權管理方式保證了機主的利益，機主不用給農機手或者租戶發鑰匙，而是通過智能終端授權啟動車輛。在本發明方案還通過圍欄管理方式限定農機車在設定內的區域內作業，超出區域就可以智能啟動管理中心遠程將車輛熄火。在本發明方案云服務器鏈接了rtk系統，將初始測量值分析計算得出一個修正位置信息，將信息精度提到了厘米級，用修正后的數據計算面積，保證面積計算的精度。在本發明方案can收發芯片獲取農機車上ecu、bcm、儀表及傳感器的數據，這些數據還可以作為判斷農機車耕作真實性的依據。

在本發明方案中，由于整套系統的成本僅有控制盒和云服務器的租用費用。控制盒與智能終端用藍牙通信，再通過智能終端將控制盒提取到的數據傳送到云服務器做計算和分析，系統成本也是很低的。