深松监测以及农机管理调度指挥信息系统在省级部门省大农机、大农业的时代背景下，以数字化农机管理、数字化农业管理为目标，由自治区财政厅、自治区农委发起，哈尔滨工业大学联合建设。
此项目最终的实现方式由省级部门农机管理调度指挥中心的数字化平台及安装在农机的智能无线终端（GPCS）及深松探测设备终端构成。将定点定位、作业轨迹、图像语音获取、作业量计算、深耕探测、农机管理等功能紧密的结合，服务于省、市、县、合作社各级农机管理相关单位，对全省农机的宏观管理、指挥调度、作业统计、发展决策及合作社农机的个体管理起到了巨大的作用。（截图以黑龙江实际应用截图为例，以下截图同类）
图1（平台主页）
系统总体分为合作社概况、农机动态、作业统计、深松监测、深松轮作图、调度指挥等功能模块，从实时监控到数据管理全方位的服务于省级部门大农机、大农业。
随着深耕探测功能在省级部门省大规模使用，安装深松探测终端的农机达到千台以上，并且存在多个品牌同时使用的情况，本平台将多品牌数据整合，便于管理部门统一监管。
一、功能介绍
1. 农机自动定位
? 概念
实时跟踪监控农机的位置，随时了解农机的状态；宏观上统计全自治区（市、区县）的农机动态，从而根据作业时节分析农机使用效率、农机耕作分布等。
? 功能描述
通过农机上安装的GPCS终端设备，通过GPRS链路将农机的地理位置、行驶状态、速度、方向、基站信息等数据传送至服务器，经过后台的数据校准系统核对后把这些数据显示到平台中并在地图上描绘农机的实时位置。
? 应用举例
图2（全省农机定位）
地图中每一个气泡代表一台农机，农机位置会实时更新。蓝色气泡代表启动的农机、绿色气泡代表72小时内启动过的农机、灰色气泡代表农闲在库的农机、红色气泡代表省外作业的农机。
图3（点击气泡，显示单台农机定位详情）
图4（哈尔滨市农机定位概况）
2. 农机轨迹查询
? 概念
了解农机的实时行驶轨迹或查询农机的历史行驶轨迹。通过轨迹分析，可详细的了解农机的作业情况、计算作业面积及地块信息。
? 功能描述
系统将农机定位的数据加以描绘形成轨迹。轨迹可以一次性的描绘从而展示整体的行驶作业情况，亦可以逐点、跨点的播放从而模拟当时的行驶路程。
? 应用举例
可按照任意时间段查询轨迹并在地图上描绘、播放。
图5（轨迹查询页面）
图6（农机单车轨迹描绘）
3. 图像信息采集
? 概念
对前方启动的农机进行图像实时获取，可有效的了解农机的作业的类型、挂载的机具、土地天气情况等信息。成为实时监控的有力措施和面积测算的必要手段。
? 功能描述
当农机处于启动状态，平台操作人员可通过CPCS设备终端的摄像模块进行实时拍照。利用设备的GSM网络将图像传至图像服务器，如信号不稳定致使图像传送失败，GPCS设备将自动储存图像，待信号通畅时延时发送至图像服务器。图像服务器将每一台农机上传的每一张图像进行储存，以供客户调用查看及其他功能（作业统计等）的调用。
? 应用举例
图7（图像采集）
4. 单向语音获取
? 概念
对前方启动的农机进行语音实时获取，是对农机监控的进一步升级，对于农机管理部门和合作社起到了农机作业监管作用。
? 功能描述
当农机处于启动状态，可对其下达语音获取命令并发送要接收语音信息的电话号码，农机上的GPCS设备接收到此命令后会启动语音通话模块并根据发送的电话号码进行自动回拨通话。
? 应用举例
利用左侧的拨号面板输入回拨的电话号码点击确定发送命令，待命令发送成功后10-50秒内就会有监听电话回拨进来,实时获取农机工作现场声音信息。
图8（语音采集）
5. 无线视频
? 概念
农机工作的环境复杂，有时需要对农机的工作进行实时跟踪查看，有时需要对农机工作地块的作物和土地环境进行查看，采集现场信息，无线实时视频可提供此项服务。
? 功能描述
当农机处于启动状态，启动无线视频传输设备，可实时进行视频观看和作业拍摄。
? 功能描述
图9（青贮收割实时视频）
6. 农机耕作面积计算
? 概念
通过系统对农机作业的自动监控与跟踪，系统将自动计算出每一台农机每一天耕作的面积。在此基础上可以按照任意时间段，任意车数进行分类统计。此项功能对农机合作社的经营管理、农业单位的决策监督提供了重大的参考价值，体现了信息化农业的先进技术。
? 功能描述
系统通过获取的农机轨迹定位数据、农机图像信息，结合我们创新性的发明了基于时间序列统计数据分析和单元积分逼近算法的农机作业面积计算方法，精确的计算出农机实际的耕作面积。其工作原理类似于测亩仪，但精度较之要高并且可以通过相应算法刨除农机非耕作行驶轨迹的干扰因素。同时又结合图像信息提供的农机、土地天气情况等信息进行更精确的分类计算。
? 应用举例
图10（单车作业查询 车号：26827，
时间段：2014-01-01至2014-07-29，面积：1956.42亩）
图11（单车轨迹对应的面积查询 车号：26827，
日期：2014-04-24，面积：122.10亩）
图12（全省农机2014-01-01至2014-07-29日作业统计）
图13（仁发农机合作社2014-01-01至2014-07-29日作业统计）
? 概念
深松是疏松土层而不翻转土层，保持原土层不乱的一种土壤耕作法，不打乱土层，既能使土层上部保持一定的坚实度，减少多次耕翻对团粒结构的不良影响，还可以打破铧式犁形成的平板犁底层。智能深松作业探测是专为深松作业开发的功能，可以自动准确的探测深松作业的深度是否达标及耕作面积，工作方式上全自动进行有别于以往的人工探测，极大的节省了人力物力。
? 功能描述
根据农机GPCS设备上的多元传感器，将农机动力扭矩等相关数据上传服务器，系统根据以上数据结合深松作业发生时节来判断农机是否处于深松作业状态。如农机正在进行深松作业将自动开启图像获取功能，系统根据智能图像识别系统，结合土质的湿度、粘度，根据特定的算法计算深松作业的深度，并在作业结束后计算作业面积。
? 应用举例
图14（深松整地）
图15（深松整地）
上图中展示的是深松作业的车辆，（仁发合作社-26844）可查看此次深松作业的详细信息包括：车型、是否深松作业、深松是否达标、作业时间、有效耕作面积；右侧显示深松的轨迹和时间点图像。
? 深松探测系统关键技术介绍：
1.总体思路：基于多传感器多源信息融合与决策方法的深松探测技术
2.农机深松作业时的工作特点：
1） 大功率、高油耗、低速度
2） 由于板结土层的土壤结块，阻力巨大，农机呈现“震荡式前进”的特点，速度慢但飘忽不定
3） 深松铲主体部分埋入地下
3.多传感器多源信息融合的传感器与获取的信息：
1） 功率传感器：测量农机的实时功率（需自主研发）
2） 速度传感器：测量农机的实时速度
3） 加速度传感器：获得农机的实时加速度，当农机进行生土深松时，由于“震荡式前进”加速度必然变化较快，其统计学方差值远大于其他作业
4） 图像传感器：获取农机的作业图像，利用图像处理算法提取湿度、及土质信息
4.探测机理概述
1）初步判断：
深松时具备大功率、低速度、速度不稳定的特点，利用传感器获得的信息可初步判断出这些特点，符合这些特点的为“可能深松作业”。
涉及关键技术：
? 基于多传感器信息协同决策的疑似深松作业判别技术
2）详细甄别：
对符合“可能深松作业”的农机启动图像获取功能；
利用灰度图像处理算法识别出土壤的湿度信息；
利用基于小波变换特征提取的图像识别方法识别出土壤的土质信息；
在同一土质下，牵引阻力是作业深度与湿度的函数，在阻力已知（通过功率与速度可求出阻力）、湿度已知、土质已知的条件下可以计算出作业深度信息。
涉及关键技术：
? 基于小波变换特征提取和SVM分类算法的土壤土质识别技术
? 基于多传感器信息融合的深松作业深度测量函数建模及解算技术
3）基于图像测距方法的深松距离校正算法：
利用图像处理方法可以实现对深松铲的识别与测量，与实际深松铲的长度进行对比求差可完成深松深度的测量，该方法可对步骤2中的深松深度测量计算值进行校正（计算时深松深度计算结果是二次方程的跟，需要通过图像测距测深度算法进行校正，舍去其中的一个解，保留一个解作为深度测量值）。
8. 管理功能
1)合作社分布
? 概念
省级部门省以科学发展观为指导，以转变农业发展方式为主线，着重推广现代农机合作社建设，在省内近年兴建了大量的现代农机合作社，“合作社分布”可直观的显示省内农机合作社分布情况。
? 功能描述
通过数字沙盘，可以详细的查看指定区域（市、县、区）中农机合作社的分布情况。
? 应用举例
图16（全省合作社总体分布概况）
图17（兰西县各合作社地理分布情况）
图18（仁发合作社详情）
2)农机详情统计
? 概念
省级部门省为了恢复地力，增强抗御自然灾害能力，提高土地产出率、资源利用率、劳动生产率、推进土地规模化经营，大力兴建现代农机合作社，以合作社为载体，发展大型农机装备，因各地地况不同，根据地况采用不同型号的农用机械，在省内拥有大量农用机械并且种类繁多不便于管理，通过“农机明细统计”可快速查看省内合作社的农机详情
? 功能描述
农机详情统计可以显示全省农用机械分布情况，可以具体显示到每一个合作社中的各种农机的拥有数量。
? 应用举例
图19（全省合作社农机明细数据汇总及各市明细数据）
图20（哈尔滨市下各区县合作社农机明细数据）
图21（哈尔滨市呼兰区各合作社的农机数据明细）
二、HDGPCS300介绍
请您在使用之前认真阅读安装使用指南，以便得到正确的安装方式及快速网上激活使用。产品外观、颜色如有改动，请以实物为准！
1.产品简介
近几年来，随着计算机技术、电子技术和通信技术的飞速发展，农业机具的智能化逐渐成为农业信息化发展的必然要求。随着嵌入式系统的网络化、智能化趋势和半导体工艺的进步，嵌入式处理器的性能大幅提高，其应用领域也越来越广泛。嵌入式技术为农业机具电子提供了极佳的解决方案，使开发出高性能、低成本的智能车载终端成为可能。无线数据传输技术的快速发展给相关产业和领域的发展带来了极大的机遇，尤其是对数据采集与传输系统方面的应用。无线传输技术极大的扩展了数据采集与传输系统的应用范围，降低了制造和维护成本，提高了系统的设计与运行效率。它在提高农机具运行效率、节约能源方面具有重要意义，最新的北斗技术、GPS技术、GPRS技术和GIS技术在农业信息化领域得到应用，HDGPCS300就是一款适合农机上的一款智能无线车载终端。
1) 带支持32G卡的串口摄像机
2) 深耕作业传感器
3) 油耗检测器
2.技术参数
? GSM频段:900/1800MHz or 850/900/1800/1900MHz
? GPRS: multi-slot class 10/8,mobile station class B,TCP/IP build in GSM Module
? GPS: SiRF Star IV(SiRF4最前沿的GPS定位内核芯片)
? 工作电压范围: 8～60VDC
? 工作电流: 约100mA(12VDC)、约55mA(24VDC)，约15mA(休眠状态)
? GPS定位时间:冷启动～32s(average)、暖启动～22s(average)、热启动～1s(average)
? GPS精度:2meters 2D RMS
? 工作环境温度:-45度～+80度
? 工作环境湿度:20%～90%
? 外观尺寸：65.5(L)x104.0(W)x30.0(H)mm
? 重量：约200g
3.设备功能
1)基本功能
? 实时定位跟踪
? GPRS盲区补偿功能(可存储7天的轨迹，多达5000条轨迹点)
? GPS的盲区补偿功能(基站定位功能)
? 车辆点火，熄火检测
? 远程监听功能
? 外接串口摄像机，实现图片拍照实时上传功能，支持图象存储功能，摄像机支持最大32G TF卡
? GPS终端精确里程统计功能
? 一路控制信号(控制外设的工作状态)
? 短信查询，设置等操作
? GPS天线开路，短路检测功能(防拆GPS天线)
? 两路外设串口，可外接任何扩展串口外设
? 远程无线升级终端程序
? 对预留接车辆的CAN总线，实现车辆远程诊断和车辆工作远程采集
? 四路转换接口，接四路传感器，实现物联网的云计算和云服务功能
? 外接深耕传感器，农机作业的相关工作数据提取
? 手机查车功能
2)外观示意图
相关接口定义：
n DC
外接电源正负极(2线);;CAN接口(2线);喇叭接口(2线);拾音器接口(2线)
n 外设I
外接电源正负极(备用2线)；TXD1;RXD1;GND;+5V;
n 外设II
TXD2;RXD2;GND;+5V;
n 外设III
TXD3;RXD3;GND;+5V;
n 信号I
四路检测信号接口
3)终端状态指示
状态灯指示:
? 绿色LED(GPS状态)
灯的状态 | 含义 |
闪亮 | GPS模块搜寻定位中 |
长亮 | GPS模块定位正常 |
不亮 | GPS模块异常/内部故障 |
? 红色LED(GSM信号工作状态)
灯的状态 | 含义 |
闪亮 | 快闪(GPRS模块初始化状态) ;1秒闪(GSM待机状态) |
长亮 | GPRS模块GPRS在线状态 |
不亮 | 异常/终端内部故障 |