一种农业自动化装备的远程实时人机交互系统技术方案

本发明专利技术是一种农业自动化装备的远程实时人机交互系统，属于设施农业自动化设备领域。本系统包括农业自动化装备、现场无线网络基站、远程服务器、监控机通过因特网点对点传输技术连接成控制网络，相互之间交换信息，可实现由服务器实施的自动控制或由工作人员通过监控机实施的遥控控制。本发明专利技术实现通过远程服务器与监控机对农作物生产现场的农业自动化装备进行自动控制与遥控，自动化程度高，操作简单，工作效率高，作业质量好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于农作物生产的农业自动化装备的远程实时人机交互系统， 属于设施农业自动化生产设备。
技术介绍
农业机器人是20世纪70年代发展起来的一种自动化设备，是指在农业生产环境中工作，以农作物植株为工作对象，替代人工完成各种农业生产工序的机器人。与传统的人力农业生产过程相比，机器人连续工作时间长，恒温恒湿的环境对其连续工作不产生影响， 工作质量可靠，可以最大限度的发挥现代工业化的农业生产能力。农业自动化装备的远程实时人机交互系统是一种通过因特网远程遥控的农业生产控制系统。目前国内，农业生产主要依靠人力或有人操纵的农业机械，虽然已有部分研究单位或高校开展了相关农业机器人的研究与应用工作，但都以机器人控制技术为主要研究对象，通过农业生产现场的计算机对机器人进行控制。同时这些农业自动化装备大多数应用普通工业机器人的控制方法，并未结合农作物生产的实际情况做控制方法上的针对性改进，导致这些机器人难以应用。国外特别是农业自动化装备技术发展较为成熟，已经有投入实际生产中的农业自动化装备，大大的提高了农业的生产效率。但这些自动化装备的运动控制系统各自分别安装在各设备内部，通过现场总线实现各个自动化装备之间的通信，以控制主机相协调，相互配合完成工作，通过现场总线控制工作现场的所有自动化装备使各个设备与控制主机构成一个小型的计算机网络，可以简单快捷的实施对机器人的控制与检测。但以现场总线为基础的计算机网络缺乏远程监控能力，难以应对信息化工业化生产的要求，工作现场的各种信息与外接难以实时交换。同时随着机器人技术的不断发展需要以先进的计算机技术与之相配合，而复杂先进的计算机系统也难以适应农业生产环境。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种农业自动化装备的远程实时人机交互系统，该系统不仅功能完善、自动化程度高、性能可靠稳定，还可以为控制人员提供实时的直观的农业生产现场环境信息与设备工况，结构合理，操作维护方便，简单易形。本专利技术采用如下的技术方案实现一种农业自动化装备的远程实时人机交互系统，包括农业自动化装备，农业生产现场无线网络基站，远程服务器，监控机。农业自动化装备是在农业生产中替代人工从事生产活动的自动化设备，其作用是替代人工完成对农作物进行各种操作使之能顺利生长成熟；农业生产现场无线网络基站是将工程现场的各种信息与远程控制系统之间进行交换信息的装置，在工程现场使用无线网络可以使农业自动化装备灵活布置进而更好的工作，工程现场的各种设备通过无线网络基站将信号转换成有线信号通过因特网与远程服务器连接，可以将无线网络的高适应性与有线接入因特网的可靠性相结合，充分适应农业生产的环境。远程服务器是布置在农业生产现场以外的计算机装置， 其通过农业生产现场无线基站与农业自动化装备建立数据流联系。远程服务器拥有很强的计算与通信能力，通过其内部程序的运算与各农业自动化装备上的各种传感驱动装置交换信息，自动指挥各个农业自动化装备工作并从全局协调整个农业生产活动；监控机是一台普通计算机，可以通过各种接入因特网的方式访问远程服务器浏览农业生产情况，并可以实时接收由远程服务器中转的各种信息，其中包括农业自动化装备的工况，视频，音频信号与其它相关数据并拥有权限遥控农业自动化装备。本专利技术是以因特网点对点传输技术为基础，通过因特网使农业生产现场的农业自动化装备与远程服务器构成数据流连接，通过远程服务器或监控机操作现场农业自动化装备。远程服务器可根据农业自动化装备上发送的传感器的数据经内部软件的计算得出相关运动部件的运动控制数据并将这些控制数据发送至农业自动化装备实现自动控制。也可以接收监控机发送的包含工作人员操作意图的遥控数据，并将该数据编译为农业自动化装备所需要的各运动部件的运动控制数据发送给农业自动化装备实现远程遥控。在本系统中， 农业自动化装备与监控机不进行控制运算，控制运算由远程服务器完成。本专利技术有如下效果在没有操作人员的情况下，远程服务器通过因特网与农业生产现场的农业自动化装备建立连接，控制其自动从事既定的农业生产活动。操作人员在任何可以接入因特网的环境下通过监控机访问远程服务器，浏览农业生产过程种的相关信息与农业自动化装备的工作情况，同时通过远程服务器直接遥控农业自动化装备活动。附图说明图1是本专利技术整机的结构中1.农业自动化装备、2.现场无线网络基站、3.远程服务器、4.监控机具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明如图1所示，本实例包括农业自动化装备1、现场无线网络基站2、远程服务器3、监控机4。本实施例由农业自动化装备，农业生产现场无线网络基站，远程服务器，监控机组成。农业自动化装备与现场无线网络基站安装在农业生产现场，现场无线网络基站接入因特网，远程服务器、监控机各自分别在其它地方接入因特网；农业自动化装备通过现场无线网络基站的中转接入因特网并与远程服务器建立远程连接，交换信息；远程服务器与监控机接入因特网并通过因特网建立远程连接，交换数据。本实施例工作过程如下当农业自动化装备启动完毕后，按照其内部预制的控制程序存储的远程服务器地址发出远程连接请求，该请求通过无线网络以无线电形式发送至现场无线网络基站，现场无线基站将该请求通过因特网转发至远程服务器，远程服务器应答连接请求并建立与农业自动化装备的数据流连接。远程服务器开始实时接受农业自动化装备上所有传感器信息，并按照内部程序的设计向农业自动化装备发出动作指令。农业自动化装备按照从远程服务器接受的指令执行操作。当监控机启动后，通过因特网向远程服务器发出访问请求，远程服务器应答该请求并同时与监控机建立数据流信息，将农业自动化装备上传感器的所有信息一并实时转发至监控机，监控机开始接受并再现农业生产现场情况，此时监控机可提出远程遥控请求。当监控机发出远程遥控请求，远程服务器即对监控机授予远程控制权限，工作人员通过监控机输入遥控操作意图，远程服务器接受操作意图并编译为控制农业自动化装备执行相应动作的控制信号，农业自动化装备接受到信号开始执行操作。可根据农业生产的需要选用不同的农业自动化装备，并为远程服务器与监控机设计相应的程序，以此配合各种农业生产工序。远程服务器可根据农业自动化装备上发送的传感器的数据经内部软件的计算得出相关运动部件的运动控制数据并将这些控制数据发送至农业自动化装备实现自动控制。也可以接收监控机发送的包含工作人员操作意图的遥控数据，并将该数据编译为农业自动化装备所需要的各运动部件的运动控制数据发送给农业自动化装备实现远程遥控。在本系统中，农业自动化装备与监控机不进行控制运算，控制运算由远程服务器完成。通过选用高性能的远程服务器亦可以匹配需要大量农业自动化装备的农业生产现场，并且使农业自动化装备与远程服务器都可以工作在最佳的环境中。本专利技术解决了在苛刻的工作环境中布置复杂的机器人设备对机器人控制系统开发的困难，将机器人控制系统变得简单。把农业自动化装备控制中的复杂运算过程与多个农业自动化装备配合工作所需要的协调过程交由远程服务器集中完成，大幅简化了控制系统的结构，提高了可靠性，降低了成本。远程服务器运算能力强，方便升级与日常维护，可大幅提高相关运算速度。提供了远程检测遥控功能，极大程度上改善了工作人员工作环境，降低了工作强度。系统能在自动控制、工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种农业自动化装备的远程实时人机交互系统，其特征在于：包括农业自动化装备（１）、现场无线网络基站（２）、远程服务器（３）和监控机（４）；农业自动化装备（１）与现场无线网络基站（２）安装在农业生产现场，现场无线网络基站（２）接入因特网，远程服务器（３）、监控机（４）各自分别在其它地方接入因特网；农业自动化装备（１）通过现场无线网络基站（２）的中转接入因特网并与远程服务器（３）建立远程连接，交换信息；远程服务器（３）与监控机（４）接入因特网并通过因特网建立远程连接，交换数据。

【技术特征摘要】
1.一种农业自动化装备的远程实时人机交互系统，其特征在于包括农业自动化装备(1)、现场无线网络基站O)、远程服务器C3)和监控机(4)；农业自动化装备(1)与现场无线网络基站( 安装在农业生产现场，现场无线网络基站( 接入因特网，远程服务器(3)、 监控机(4)各自分别在其它地方接入因特网；农业自动化装备(1)通过现场无线网络基站(2)的中转接入因特网并与远程服务器C3)建立远程连接，交换信息；远程服务器C3)与监控机(4)接入因特网并通过因特网建立远程连接，交换数据。2.根据权利要求1所述的一种农业自动化装备的远程实时人机交互系统，其特征在于农业自动化装备(1)通过现场无线网络基站( 实时向远程服务器C3)发送其上所有传感器获得的数据；远程服务器C...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国华，张硕，曹伟鹏，矫逸伟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11