一种采棉机防盗采系统的制作方法

本实用新型属农业机械监测领域，具体涉及一种用于采棉机防盗采系统。

背景技术：

目前，全国棉花种植业快速发展，已经成为我国农产业的重要支撑力量，也是棉民收入的主要经济来源之一。棉花的采收是棉花生产过程中最主要的环节，随着劳动成本不断攀升、劳动力资源的稀缺以及集约化大农业的发展，棉农对采棉机的需求不断扩大，使用采棉机采收已成为世界棉花生产发展的方向。当前的采棉机不能实现采棉机的防盗采工作状态监测，缺乏必要的监控手段，致使时常出现棉民与采棉机驾驶员发生作业面积不一致的经济纠纷。由此可见，要解决棉民与驾驶员的经济纠纷，避免给棉民造成经济损失，只有加强采棉机的监测控制管理水平，提高采棉机的现代化水平，做到有理有据，才能有效减少由于盗采发生的纠纷，减少由于盗采给棉民带来的损失。

本实用新型提供一种采棉机防盗采系统，不仅可以实现采棉机的定位，还可以实时监控采棉机的工作状态，可以防止采棉机的盗采情况。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是克服上述缺陷，提供了一种采棉机防盗采系统。为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种采棉机防盗采系统，包括信号采集节点、信号处理节点、服务层和应用层，所述的信号采集节点与信号处理节点之间通过zigbee无线网络实现通信；所述的服务层与信号处理节点之间通过4g网络实现远程通信；所述的应用层与服务层之间通过4g网络实现远程通信；所述的信号采集节点由传感器1、传感器2、传感器3、微处理器、摄像头1、摄像头2、电源模块与zigbee模块组成；所述的传感器、摄像头、电源模块、zigbee模块分别与微处理器连接；所述的传感器1和传感器2为速度传感器分别用来采集采棉机风机转速和发动机转速、传感器3为压力传感器用来采集采棉机因采摘头升降产生的压力信号；其中信号采集节点具有信号采集功能由传感器与摄像头完成、初步的信号处理功能由微处理器完成、无线传输功能由zigbee模块完成；所述的信号处理节点由zigbee模块、嵌入式微处理器、gps导航模块、电源模块与网络通信模块组成；所述的zigbee模块、gps导航模块电源模块与网络通信模块分别与嵌入式微处理器连接；其中无线传输功能由zigbee模块完成，采棉机实时定位由gps导航模块完成、4g网络远程通信由网络通信模块完成、最终的信号处理功能由嵌入式微处理器完成；所述的服务层由网络通信模块、服务器与数据库组成；应用层包括用户与公司相关部门。

与现有技术相比,本实用新型具有以下优点：1、该系统可以根据采集的采棉机风机转数信号、采棉机采摘头抬头信号、采棉机发动机转速信号、摄像头，来判断采棉机是否处于正常工作状态，从而实现对采棉机进行监测实现防盗采功能。

2、所述的嵌入式微处理器采用具有arm内核的stm32f103系列芯片作为信息处理节点处理器，进行数据处理，具有功能完善、低功耗、高性价比和高集成度的优点。

3、该系统采用simcom公司的sim900a网络通信模块可实时传输采棉机的工作状况，对采棉机的运作情况监控。

附图说明

图1是本实用新型一种采棉机防盗采系统结构示意图。

图2系统无线传感器网络结构示意图。

图3采棉机防盗采工作流程图。

具体实施方式

为了更加详细的介绍本实用新型，下面结合附图，对本实用新型做进一步说明。如图1所示，一种采棉机防盗采系统，包括信号采集节点、信号处理节点、服务层和应用层，信号采集节点负责采集采棉机风机转速、发动机转速、采摘头升降产生的压力信号和摄像头拍摄的图片经过微处理器进行初步处理，经zigbee模块传输到信号处理节点；信号处理节点负责接收信号采集节点传输过来的信息和gps导航模块的定位信息经过stm32f103嵌入式微处理器进行数据最终处理，在经过网络通信模块以4g网络信号传输至服务层进行数据存储，并经4g网络信号传输至应用层供公司与用户使用。

进一步的，所述的微处理器采用stm32f101c8芯片，实现对传感器与摄像头信息采集与初步处理求出采棉机采集的各项参数，如：风机转速、发动机转速等。

进一步的，所述的gps模块采用s4-1513gps模块，实现采棉机的定位。

进一步的，所述的网络通信模块采用simcom公司的sim900a模块，实现4g网络信号传输。

进一步的，所述的24v电源模块接载lm2596-adj稳压模块，电压转换为5v给微处理器与嵌入式微处理器供电。

进一步的，如图2，所述的该系统可以根据采棉机风机转数信号、采棉机采摘头抬头信号、采棉机发动机转速信号是否正常、摄像头拍摄是否有工人操作，识别采棉机是否处于正常工作状态，从而实现对采棉机进行监测实现防盗采功能。

进一步的，所述的信号处理节点由zigbee模块、嵌入式微处理器、gps导航模块、电源模块与网络通信模块组成；所述的zigbee模块、gps导航模块电源模块与网络通信模块分别与嵌入式微处理器连接；采棉机实时定位由gps导航模块完成、4g网络远程通信由网络通信模块完成、最终的信号处理功能由嵌入式微处理器完成；根据采棉机采摘头的宽幅尺寸与gps导航模块实时传输至服务层显示出来的位置信息可得采棉机工作的有效距离，采摘头的宽幅尺寸与采棉机有效工作距离两者相乘即可估算得出采棉机采收面积。

如图3所示，采棉机防盗采工作原理：信号采集节点在对采棉机采摘头升降状态信号、风机转速信号、发动机转速信号进行采集、信号转换，经zigbee模块无线传输至信号处理节点实现对gps模块信息采集与处理再通过网络通信模块传输至服务层进行信息存储再经网络通信模块传输至应用层来监测对采棉机工作状况。当采摘头状态信号的采头下降正常时、风机状态信号的转数正常时、采棉机发动机转速信号正常时，说明采棉机工作状态正常，处于正常采收状态；如果3个信号有信号处于不正常状态时应用层可以通过摄像头查看是否有人驾驶工作，从而可有效防止盗采现象的出现。

技术特征：

1.一种采棉机防盗采系统，其特征在于：由信号采集节点、信号处理节点、服务层和应用层组成，所述的信号采集节点与信号处理节点之间通过zigbee无线网络实现通信；所述的服务层与信号处理节点之间通过4g网络实现远程通信；所述的应用层与服务层之间通过4g网络实现远程通信；所述的信号采集节点由传感器1、传感器2、传感器3、微处理器、摄像头1、摄像头2、电源模块与zigbee模块组成；所述的传感器、摄像头、电源模块、zigbee模块分别与微处理器连接；所述的传感器1和传感器2为速度传感器分别用来采集采棉机风机转速和发动机转速、传感器3为压力传感器用来采集采棉机因采摘头升降产生的压力信号；其中信号采集节点具有信号采集功能由传感器与摄像头完成、初步的信号处理功能由微处理器完成、无线传输功能由zigbee模块完成；所述的信号处理节点由zigbee模块、嵌入式微处理器、gps导航模块、电源模块与网络通信模块组成；所述的zigbee模块、gps导航模块电源模块与网络通信模块分别与嵌入式微处理器连接；其中无线传输功能由zigbee模块完成，采棉机实时定位由gps导航模块完成、4g网络远程通信由网络通信模块完成、最终的信号处理功能由嵌入式微处理器完成；所述的服务层由网络通信模块、服务器与数据库组成；应用层包括用户与公司相关部门。

2.根据权利要求1所述的一种采棉机防盗采系统，其特征在于：传感器1、传感器2、传感器3分别安装于采棉机风机、发动机和采棉机手柄处；摄像头1和摄像头2安装于驾驶位内外两侧用于监测采棉机采头工作和驾驶操作平台；通过传感器和摄像头采集的信息存入微处理器，并通过zigbee无线网络传输至信号处理节点。

3.根据权利要求1所述的一种采棉机防盗采系统，其特征在于：通过zigbee模块接收数据和采集gps导航模块数据进入嵌入式微处理器进行数据处理，并通过4g网络远程发送给服务层。

4.根据权利要求1所述的一种采棉机防盗采系统，其特征在于：通过网络通信模块接收数据，采用sqlserver建立数据库，并通过4g网络远程发送给应用层。

5.根据权利要求1所述的一种采棉机防盗采系统，其特征在于：所述系统可以根据采棉机风机转数信号、采棉机采摘头抬头信号、采棉机发动机转速信号、摄像头拍摄是否有工人操作，识别采棉机是否处于正常工作状态，从而实现对采棉机进行监测实现防盗采功能。

技术总结
本实用新型公开了一种采棉机防盗采系统，该系统包括信号采集节点、信号处理节点、服务层和应用层，信号采集节点与信号处理节点之间通过ZigBee无线网络实现通信；服务层与信号处理节点之间通过4G网络实现远程通信；应用层与服务层之间通过4G网络实现远程通信；信号采集节点由传感器1、传感器2、传感器3、微处理器、摄像头1、摄像头2、电源模块与ZigBee模块组成；信号处理节点由ZigBee模块、嵌入式微处理器、GPS导航模块、电源模块与网络通信模块组成；应用层包括用户与公司相关部门；本实用新型能直观的在地理信息系统的电子地图上显示采棉机作业位置、工作状况，实用性强，方便，精确度高，用于采棉机的防盗采监控。

技术研发人员：杨洪坤;张立新;方圆;朱海燕;赵家伟;王欢;胡东彬
受保护的技术使用者：石河子大学
技术研发日：2019.07.15
技术公布日：2020.06.26