大型農機具田間作業管理的設計實現
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摘要：大型農機具田間作業管理遠程監控系統是智慧農業的重要構成部分，將傳感器技術、無線通信傳輸技術嵌入到大型農機具田間作業管理遠程監控系統中，通過數據傳輸以及農機具控制簡化現有大型農機具田間作業管理的流程以及復雜程度，有利于大型農機具遠程控制系統的市場拓展與行業應用。
關鍵詞：遠程監控系統；大型農機具；田間作業管理
1大型農機具田間作業管理遠程監控系統功能需求
1.1系統需求分析
大型農機具田間作業管理遠程監控系統的核心目標在于，用戶通過終端遠程監測大型農機具的工作參數并控制大型農機具的工作狀態。為實現上述目標，大型農機具田間作業管理遠程監控系統首先需要能夠對用戶發出的對大型農機具的控制命令進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到大型農機具田間作業管理遠程監控系統中；最后由大型農機具田間作業管理遠程監控系統控制大型農機具執行相應的指令，以確保用戶的控制指令得到精準、有效地落實以及農機具的工作狀態（實時位置、運行軌跡）能夠實時傳遞給用戶終端進行展示。通過上述對大型農機具田間作業管理遠程監控系統的需求分析，系統包括兩個核心功能模塊，分別為數據傳輸模塊以及農機具控制模塊。
1.2數據傳輸模塊
數據傳輸模塊是大型農機具田間作業管理遠程監控系統的核心模塊之一，在大型農機具田間作業管理遠程監控系統中，下位機由一系列大型農機具構成，上位機則面向移動終端或PC終端用戶，為用戶提供智能監控界面與手段，數據傳輸模塊是上、下位機的通信與數據傳遞模塊，下位機定頻率地向上位機傳輸其實時采集的大型農機具運行位置、運行狀態與工作參數，上位機將用戶對大型農機具的控制指令傳送給下位機，以確保控制指令的快速下達與正確執行。無線通信網絡是數據傳輸模塊的核心，在選擇無線通信網絡時，應當重點考慮其帶寬、傳輸距離、覆蓋面、功耗、傳輸速度、成本等，對于大型農機具田間作業管理遠程監控系統的數據傳輸模塊而言，鑒于其傳輸數據量適中且長期不間斷運行等特點，本系統選擇功耗較低、成本較低的Zigbee作為無線通信技術，Zigbee的將運行模式為工作/休眠切換式，工作能耗較低，其使用免費的2.4GHz頻段，無需額外的頻道資源占用費，以降低數據傳輸模塊的實際投入成本，滿足大型農機具田間作業管理遠程監控系統的數據傳輸需求。
2.1系統總體設計
大型農機具田間作業管理遠程監控系統由數據傳輸模塊以及農機具控制模塊兩部分構成，系統的上位機部分為農機具管控終端模塊，PC端或移動終端經Zigbee接收器接收下位機農機具中傳輸回的實時位置信息、軌跡信息、運行狀態信息等并進行終端展示，同時，終端借助Zigbee發射器將農機具控制指令發送出去，系統下位機部分為以51單片機為核心的大型農機具，下位機的Zigbee接收器接收無線發射的控制指令并傳輸給51單片機，單片機對指令進行解析，將指令分配到相應的農機具中執行。
2.2據傳輸模塊設計與實現
數據傳輸模塊以Zigbee作為無線通信網絡，其作為上位機和下位機模塊之間信息交互的傳輸帶，其工作的可靠性直接關系到本系統的運行狀態。
2.3農機具控制模塊設計與實現
農機具控制模塊的核心為51單片機，51單片機作為農機具控制模塊的主芯片，調用Zigbee接收器接收發射器發射的控制指令，經串口將控制指令傳輸給主芯片，串口屬于系統的一項硬件設備，每個設備對應一個DCB表，可以調用API函數將要打開的串口所對應的DCB進行初始化設置。串口和其他通信設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，串口的操作流程為打開串口，收、發通信，關閉串口。根據通信協議將控制指令轉化為代碼供下位機識別與準確執行，若是上位機發出某下位機大型農機具開啟，其代碼為0x57，下位機的51單片機通過對該代碼進行解析，對各個大型農機具的繼電器進行控制，準確操控下位機中的各個大型農機具進行開啟或關閉等操作，正確執行相應指令。
3結語
在物聯網、互聯網、傳感器、智能終端以及大型農機具的支撐下，大型農機具田間作業管理遠程監控系統已經成為當前智慧農業發展的重要構成部分，為智慧農業中農機具作業軌跡監控與智能化調控提供便捷的工具。在大型農機具田間作業管理遠程監控系統中嵌入無線網絡通信技術，改變傳統的大型農機具操控模式，通過接觸式操作實現用戶與大型農機具控制系統以及大型農機具的人機交互與遠程控制，可以有效簡化大型農機具遠程監測與智能控制的操作流程。
參考文獻
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作者：蔣兆平 單位：安徽省黃山市祁門縣農機局鄉鎮農機總站
