基于CAN总线用于产量监测和变量作业的智能控制终端制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于ＣＡＮ总线的用于产量监测和变量作业的智能控制终端，包括：中央处理器、输入单元、显示单元、存储器、高速光电耦合器、ＣＡＮ总线收发器、时钟单元和稳压电源。本实用新型专利技术具有国际标准协议－ＩＳＯ１１７８３中定义的农用ＣＡＮ总线标准接口，可以挂接在任何ＣＡＮ总线系统中。总线上可以根据实际的要求连接各种带有ＣＡＮ接口的智能传感器ＥＣＵ、ＤＧＰＳ模块以及变量作业控制ＥＣＵ。本实用新型专利技术还具有能够清楚的显示各种处理后的数据、控制命令界面以及实时时钟、方便用户实时查看信息、操作简单、实用、成本低廉，具有通用性和互换性等优点。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于CAN总线用于产量监测和变量作业的智能控制终端
本技术涉及一种农业机械设备
中的智能控制终端，尤其是一种基于CAN(Control Area Network，简称CAN)总线的用于产量监测和变量作业的智能控制终端。
技术介绍
在精细农业技术体系的实施过程中，主要包括以下三个方面：一是采集地块作物产量数据和定位信息，生成小区作物产量分布图；二是根据作物生长条件的差异及土壤类型、水分、肥力和实测的产量分布信息，结合作物管理专家知识、作物栽培模型等，建立作物管理辅助决策支持系统并最终形成决策方案，生成作物管理处方图；三是根据作物管理处方图生成控制命令，对变量作业机械进行作业的调整和控制。因此，产量监测和变量作业已经成为精细农业技术体系中的两大重要组成部分，而安装在联合收割机或者拖拉机驾驶室内的智能控制终端是实现产量监测和变量作业的关键技术之一。作物产量是精细农业中需要获取的最重要的信息之一，它集中反映了农田信息，如土壤特性、化肥利用、地形结构、气象因素、灌溉、虫草侵害等对产量的影响。实时获取产量信息和据此得到的产量分布图是“处方农作”中不可缺少的信息，对产量信息和农田其他时空属性相结合的分析可指导变量作业机械进行变量作业，实现对农田的“精细农作”。从而达到提高经济效益、避免资源浪费、减少环境污染的目的。随着现场总线技术的不断发展，引进和吸收国外一些先进的农业机械装备，将控制局域网络(CAN)总线系统用于大中型农业机械的内部电子监视和控制系统中，使得安装在农业机械上的各智能化电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)具有通用、标准的接口，按照国际标准的总线协议(ISO 11783)编写总线通信上层应用软件，这将是未来农业装备的发展趋势，也是精细农业技术体系中的一项重要技术。基于上述原因，需要一种具有CAN接口可以用于产量监测和变量作业并且安装在农业机械设备驾驶室内的智能控制终端。目前国外许多大中型农业机械制造厂商-->已经将CAN总线技术、智能控制终端和变量作业等技术应用到像拖拉机、谷物联合收割机等农业机械上。比较著名的公司有FENDT、CLAAS、Ag Leader、FIELDSTAR、CASE-IH等。其中，德国FENDT公司得800VarioTMS拖拉机已经应用了CAN总线系统，并且使用了DIN 9684通信协议。在它内部集成了智能控制终端、GPS、各智能传感器ECU，并且还可以把智能变量作业机械挂接在此拖拉机上。CLAAS公司生产的联合收割机上也集成了CAN总线系统，并且使用ISO 11783通信协议。在它内部也集成了智能控制终端、GPS、各智能传感器ECU等，收割作业时能够实现产量监测。但是这些农业机械主要是针对大块、规则的田地设计的，不适合不规则的小块农田使用，所集成的控制终端也是就本机械设备可用，具有局限性，而且成本高昂，结构复杂、操作繁琐。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足以及不完善，提出一种基于CAN总线的用于产量监测和变量作业的智能控制终端。为了达到上述目的，本技术是通过如下的技术方案实现的：基于CAN总线用于产量监测和变量作业的智能控制终端，如图1所示，包括：一用于处理数据和控制功能的中央处理器1；一用于输入数据的输入单元5，与所述中央处理器1的串行输入端连接；一用于显示信息和变量作业界面的显示单元6，与所述中央处理器1的串行输出端连接；一用于存储数据和读取处方图数据的存储器7，所述存储器7通过数据线和地址线与所述中央处理器1连接；一高速光电耦合器9，与所述中央处理器1连接；一用于CAN报文接收和发送的CAN总线收发器4，所述CAN总线收发器4通过所述高速光电耦合器9与所述中央处理器1的CAN接口连接；一用于产生实时时钟的时钟单元8，通过数据总线与所述中央处理器1连接；一稳压电源，为各部分电路提供电源。在上述技术方案中，所述的CAN总线收发器4通过一高速光电耦合器9与中央处理器的CAN接口连接，采用一小功率电源隔离模块对该高速光电耦合器9的输入电源进行隔离，用于高速光电耦合器9的两个电源引脚的完全隔离，这样才能够实现各CAN节点之间的电气隔离，达到抗干扰的作用。在上述技术方案中，所述的中央处理器1扩展有存储器，所述的存储器为数据-->存储器或程序存储器。在上述技术方案中，所述存储器7为U盘，该U盘通过U盘读写模块以数据总线和地址总线与中央处理器1连接。在上述技术方案中，所述输入单元5为按键或触摸屏。在上述技术方案中，所述显示单元6为液晶显示器。在上述技术方案中，所述时钟单元8为内置钮扣电池的实时时钟芯片，通过数据总线和地址总线与所述中央处理器1连接。在上述技术方案中，所述稳压电源为产生5V输出电压的DC-DC模块，模块输入电压范围为9～18V。本技术具有国际标准协议——ISO 11783中定义的CAN标准总线接口，可以挂接在任何CAN总线系统中。总线上可以根据实际的要求连接各种带有CAN接口的智能传感器ECU、DGPS模块以及变量作业控制ECU。为了实现产量监测和变量作业，智能传感器ECU可以是谷物流量传感器ECU、地速传感器ECU、割台高速传感器ECU、升运器转速传感器ECU、谷物水分传感器ECU、温度传感器ECU；变量作业控制ECU可以是变量施肥控制ECU、变量灌溉控制ECU、变量播种控制ECU。智能控制终端能够和总线上的各智能CAN结点进行实时的通信，接收总线上传来的数据信息，并将这些大容量的地块产量信息、位置信息等其他传感器信息存储到U盘中；它还可以读取存储在U盘中的作物管理处方图，根据处方图生成控制命令并发送到变量作业ECU来指导变量作业机械进行变量作业。与现有技术相比，本实施例的有益效果是：1)具有国际标准协议ISO 11783中定义的CAN标准总线接口，可以连接在任何CAN总线系统中。2)能够清楚的显示各种处理后的数据、控制命令界面以及实时时钟。3)方便用户实时查看信息。4)操作简单、实用，成本低廉，具有通用性和互换性。附图说明图1为本技术和整个CAN总线网络的组成示意图；图2为本技术应用在产量监测和变量作业的CAN总线系统详细示意图；图3为本技术实施例的组成详细示意框图；图4为本技术实施例的电路原理图；-->图5为本技术实施例的显示器中显示的主界面；图6为本技术实施例的显示器中显示的参数设置界面；图7为本技术实施例的显示器中显示的接收到的传感器信息输出界面；图8为本技术实施例的显示器中显示的变量作业控制界面。具体实施方式本技术作为CAN总线系统上的一个控制结点，它可以接收来自总线上任何结点的信息，主要有各智能传感器ECU采集到的信息、DGPS信息等；它还可以发送控制命令给总线上的所有结点，主要有一些智能传感器ECU、变量作业控制ECU。并且智能控制终端可以实时的显示各接收到的数据信息，经过U盘的存储，导入到PC机上进行再次处理、分析后，生成作物产量分布图，并最终形成作物管理处方图，根据此处方图控制终端可以指导变量作业机械进行变量作业，真正实现“处方农作”。下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细描述：如图1所示，表示本技术和整个CAN总本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ＣＡＮ总线用于产量监测和变量作业的智能控制终端，包括：一用于处理数据和控制功能的中央处理器（１）；其特征在于，还包括：一用于输入数据的输入单元（５），与所述中央处理器（１）的串行输入端连接；一用于显示信息和变量作业界面的显示单元（６），与所述中央处理器（１）的串行输出端连接；一用于存储数据和读取处方图数据的存储器（７），所述存储器（７）通过数据线和地址线与所述中央处理器（１）连接；一高速光电耦合器（９），与所述中央处理器（１）连接；一用于ＣＡＮ报文接收和发送的ＣＡＮ总线收发器（４），所述ＣＡＮ总线收发器（４）通过所述高速光电耦合器（９）与所述中央处理器（１）的ＣＡＮ接口连接；一用于产生实时时钟的时钟单元（８），通过数据总线与所述中央处理器（１）连接；一稳压电源，为各部分电路提供电源。

【技术特征摘要】
1、基于CAN总线用于产量监测和变量作业的智能控制终端，包括：一用于处理数据和控制功能的中央处理器(1)；其特征在于，还包括：一用于输入数据的输入单元(5)，与所述中央处理器(1)的串行输入端连接；一用于显示信息和变量作业界面的显示单元(6)，与所述中央处理器(1)的串行输出端连接；一用于存储数据和读取处方图数据的存储器(7)，所述存储器(7)通过数据线和地址线与所述中央处理器(1)连接；一高速光电耦合器(9)，与所述中央处理器(1)连接；一用于CAN报文接收和发送的CAN总线收发器(4)，所述CAN总线收发器(4)通过所述高速光电耦合器(9)与所述中央处理器(1)的CAN接口连接；一用于产生实时时钟的时钟单元(8)，通过数据总线与所述中央处理器(1)连接；一稳压电源，为各部分电路提供电源。2、根据权利要求1所述基于CAN总线用于产量监测和变量作业的智能控制终端，其特征在于，所述的CAN总线收发器(4)通过一高速光电耦合器(9)与中央处理器(1)的CAN接口连接，一小功率电源隔离模块对该高速光电耦合器(9)的输入电源进行隔离。3、根据权利要求1所述基于CAN总线用于产...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，高华江，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]