1系统的组成
1．1车载终端
车载终端一方面通过GPS接收机接收农机的地理位置信息，确定农机的位置和运行状态，通过GIS显示模块实时显示;另一方面通过传感器接收发动机转速和油耗等信息，并连同农机的位置信息一同传送给农机监控管理中心，同时接收监控管理中心发来的各种农机管理调度信息，实现对农机的远程实时监控与管理调度。
1．2GPRS无线移动通信网络
网络服务器端与车载终端之间主要依靠无线通信方式进行数据传送，如GPRS、CDMA等。为了更好地满足农机监控管理信息系统实时监控和管理调度的时效性要求，基于液晶触控屏的车载终端采用的是GPRS无线通信传输。GPRS在无线传输主要具有以下的优势:无线移动传输，支持IP协议，可以与其它分组数据网络进行无缝、直接连接;方便快捷，可永远保持连线状态，只要链接GPRS网络后，将实时保持在线状态，不存在掉线问题，可以使用现有的手机无线移动通信网络;按流量记费，只有产生通信流量时才计费，此方式更加科学合理，降低了生产成本。
1．3农机监控管理中心
农机监控管理中心通过Internet网络与中心服务器的数据库进行连接，实时接收中心服务器发来的数据，将农机的坐标信息进行处理与地理信息系统的电子地图相匹配，在电子地图上标注农机的位置，从而能清楚和直观地掌握农机的动态位置信息，对农机作业进行实时监控。监控调度中心还可以根据农机位置信息和作业情况进行调度，并将调度结果通过In-ternet网络传送给中心服务器，然后由中心服务器将调度结果通过GPRS网络分别传送到相应的农机车载终端，从而实现对农机作业进行合理调度。
2工作原理
本系统在农机的车体部分装有一个GPRS数据发送器，数据可通过CAN总线转RS－232串行接口与农机CAN总线网络相连。该发送器可随农机一起同步启动。启动后，发送器会自动通过移动无线通信网络GPRS和Internet网络与监控管理中心的服务器进行连接。与此同时，系统会将当前农机作业速度、作业位置、燃油消耗量及发动机工作状态等信息实时通过RS－232接口向外送出。GPRS数据发送器则实时接收这些数据并存储，当发送器监测到这些数据出现异常时，将自动通过GPRS网络和Internet向监控管理中心的服务器发出报警。同时，用户也可以通过监控管理中心随时查询当前农机的运行情况。监控管理中心主要由中心服务器和数据库组成。系统运行时，所有农机的实时数据全部通过GPRS网络和Internet发送到中心服务器，中心服务器建有专门的关于本地农机作业数据库，存有每台农机的基本信息，同时车载终端传回的报警数据和查询数据也将保存在数据库中。监控管理中心的服务器，可以通过Internet或网络差分基准站联系和沟通驾驶员，对其进行管理;也可以设置不同级别权限的账户，不同级别的用户拥有各自的管理权限，可通过中心服务器对所管理的农机进行信息查询和管理，方便快捷。
3主要功能
3．1农机分布位置查询
农机管理人员可以从信息系统中查询辖区内正在作业的农机的分布数量和分布位置的情况，系统将农机的位置反映在农田电子地图上，并可以在电子地图上查询每辆农机运行情况。
3．2农机作业数据采集与分析
该系统能够实时传输GPS定位信息，并通过传感器采集农机运行参数数据，如运行时间、发动机转速和机油压力、液压油和冷却液温度，以及故障代码和燃油消耗量等。农业机械上安装的GPS终端直接连通车载监控显示器，可通过车载监控显示器获取农机运行参数数据。监控管理中心通过作业现场传输来的数据建立农机虚拟仪表，实时监控农机设备的运行参数，简单方便快捷，并可以自动记录农机设备当前所处地理位置和农机作业行驶轨迹。
3．3农机作业远程监控报警
农机管理人员和技术人员可以随时通过信息系统查询辖区内的农机，对农机作业位置进行调度;可以对每天调度结果进行查询，查看辖区内农机是否按时到达调度地点，是否进行正常作业;当农机违规运行或突发故障时，终端设备会将报警信号和故障代码传输至监控管理中心，使农机管理人员及时作出判断，对农机驾驶员进行提示，并向农机驾驶员发送专家维修建议。报警信息主要包括:①跨区作业报警;②非法启动报警;③油料消耗报警;④故障报警。
3．4数据查询与记录回放
信息系统在日常使用过程中会积累大量的历史数据，这些数据都是来自农机作业的最原始、最真实的第一手资料，对农机管理和技术人员是难得的数据材料。为了充分利用这些数据，信息系统具有强大的数据分析功能，主要是对农机作业的位置分布、车辆故障、油料消耗及工作时间进行统计和分析，实现了对农机作业的实时监控，使农机管理人员更好地对农业机械进行管理维修和保养。
3．5远程检测与诊断
农业机械由于长期在恶劣的环境下使用，所以故障率较高。系统中的专家维护子系统专门用于故障诊断，远程监测农机运行参数，如在农机作业时遇到突发故障，技术人员可参照农机参数及时排查故障并进行维护，保证了农机作业时间和作业效率，延长了农机设备使用寿命。
4国外管理系统分析
4．1美国约翰迪尔公司JDLINK系统
美国约翰迪尔公司JDLINK系统具有网上查询农机作业位置、农机作业数据信息及农机作业效率、作业费核算等功能，管理人员在办公室内上网就能监控管理农机作业，实现农机作业精准管理。使用JDLink系统可以减少故障停机时间，增加农机正常工作时间，提高农机作业时间效率，提高经济效益。管理人员可以从笔记本电脑、台式计算机或移动PDA设备中得到以下信息:1)随时查询农机的位置和工作时间;
2)通过信息系统获得地理信息和天气预报信息，便于制定作业计划;
3)制定维修保养计划对农机进行维修保养，来延长机器使用寿命;
4)分析驾驶员操作习惯和燃油使用情况，便于修改驾驶员不正确的操作习惯;
5)开展远程机器诊断，进行远程维修指导，可节省机器的维修时间。JDLink系统的核心是控制器(MTG)，控制器中安装有无线移动通信模块、卫星通信模块及GPS模块及天线等。农机作业数据是通过控制器收集，并以无线传输方式传送到监控中心数据服务器中，管理人员可以通过登陆JDLink网站来浏览和查询。在无线移动通信信号不可用或不可靠的地方可以使用卫星通信模式。平时JDLink会通过无线移动通信系统进行连接，在信号连接不能建立的情况下，JDLink将立刻切换到卫星通信模式以保持连接。管理人员或驾驶员可以在移动设备iPhone、iPad或装有Android操作系统的移动设备上安装JDLink系统应用软件，在车载或手持移动设备上访问JDLink系统网站，接收农机作业数据信息，对农机作业情况进行监控。
4．2美国天宝公司网络农场系统
美国凯斯公司农业机械上安装有美国天宝公司研发的网络农场系统，它是一个基于网络的综合性现代农业生产管理信息系统，可以提高农业生产管理效率和经济效益。使用这套系统可以实现从手机到办公室、从农机到办公室、农机对农机之间的无线通信，形成农业物联网系统，管理人员在办公室可以对农事操作进行有效的管理。
4．2．1办公室同步子系统
办公室同步子系统是天宝网络场系统的重要组成部分，提供了农机作业现场和办公室之间的无线数据传输，可以把农机作业数据信息直接发送到台式计算机、笔记本电脑和车载电脑上。办公室同步子系统解决了以往使用存储卡或存储设备进行信息存储不便的问题，将农机作业信息通过无线移动通信网络直接发送到办公室，可及时收到来自农机作业现场的数据。办公室同步子系统的硬件是使用天宝公司专用车载计算机、天宝公司生产的手持PDA和安装有天宝公司软件的台式计算机。传输的数据包括诸如农机作业计划和已完成的农机作业数据、A/B卫星导航线数据、排水系统规划数据、土壤取样、农机作业数据、粮食产量数据、变量投入处方图数据等。办公室同步子系统具有如下优点:保持数据的实时传输;
2)在办公室内虚拟再现作业现场;
3)减少对经销商的咨询;
4)生成管理人员所需的成本报表;
5)可以记录作业数据、A/B导航线、等高线图、排水系统规划及土壤采样分析，而且不用USB闪存就可以实现办公室与作业现场之间的数据传输;
6)在农场外安全的地方进行自动保存原始数据备份，以防止原始数据文件的丢失或损坏;
7)可以利用WiFi无线网络将数据短距离传送，避免无线移动通信和卫星通信信号的失灵;
8)安装有网络农场系统的农机在出现故障时，自动向管理人员发送短信，进行故障警告。
4．2．2车辆同步子系统
车辆同步子系统是天宝网络农场系统一个重要组成部分，它可以使同一区域内工作的多个车辆之间进行实时无线数据传输。安装有FMX集成显示器和DCM－300调制解调器的农业机械，使用一个解锁软件，可以让农机车辆之间共享的A/B卫星导航线、农田等高线图、农田地块边界图，而且可以把信息传输给在同一个区域内作业的其它农机车辆。管理人员不再需要用USB存储器将一个单元的数据移动到另一个单元中。在关键作业期间里提高了农机运营效率和作业质量，可以实现信息实时共享。车辆同步子系统具有如下优点:
1)使用新程序或进行新的操作时，可以共享给同一区域内的多个农机驾驶员;
2)通过无线网络传递数据，不用数据卡传递数据，节省数据管理的时间;
3)在作物收割时，联合收割机与卸粮车辆之间的通信更加方便，可保持联合收割机与卸粮车辆之间同步等速行驶，可在联合收割机作业同时卸粮;
4)跟踪其它在同一区域中农机作业的情况，防止重复作业;
5)可以支持300m范围之内5台农机之间的数据传输。
4．3拓普康公司远程资产管理系统
拓普康公司远程资产管理系统是拓普康公司针对用户的移动资产提供远程管理服务，它在移动车辆上安装有无线移动通讯模块，将车辆的各种信息传送到管理中心的服务器上，对车辆的位置和运行状态进行信息化管理，以达到提高作业效率、降低成本的目的。系统实时监测现场作业的农机运行状况、农机作业的详细位置及运转状况;实时管理多个作业现场，并监视驾驶员的工作状况，及时通知驾驶员有关周围环境的信息。借助于无线网络管理，使管理人员对农机工作状态一目了然。根据车辆的运行数据，输出各种各样的工作报表，如发动机工作时间、作业效率、保养信息、作业时间和停机时间、燃料消耗情况和过滤器使用时间等。远程资产管理系统安装简单，可以方便、实时地反馈农机位置、工作时间和机器状态信息，采用短信或发送E－mail报警，自定义页面设置，并支持多种语言，自动生成农机作业信息报表和输出报表，并对报表信息加密保护。
5结论
农机远程监控管理系统为用户提供了更加方便、智能化的管理。该系统是先进的农机作业远程监控管理系统，融合了全球卫星定位系统、无线移动通讯技术、远程控制技术及物联网技术等前沿科技，可以避免或尽量减少农机设备的冗余投入，让农机作业能力完全匹配作业量需要，提高了生产效率，并降低整体运营成本。该系统的投入使用使农业机械更加易于管理，且更为安全、节能。随着无线移动通信网络的不断完善，以及PDA、GPS、GIS等技术的不断发展，农机远程监控管理系统具有广泛的应用前景。
作者：王少农 庄卫东 王熙 单位：黑龙江八一农垦大学工程学院
