一种基于5G物联网的纯电动采贝机远程控制系统及方法

技术领域

本发明属于采贝机控制技术领域，具体涉及一种基于5G物联网的纯电动采贝机远程控制系统及方法。

背景技术

贝类养殖是我国海水养殖产业的重要组成部分。近年来，贝类产业在种质创新、健康养殖、精深加工等关键技术上取得了长足进步。滩涂贝类的养殖发展比较迅猛，面积不断扩大、种类逐渐增多、产量逐年提高，在整个产业结构中的地位日益重要。

目前，我国贝类年产量占世界总产量的60％以上，其中扇贝养殖产量产世界扇贝类年养殖产量的80％以上。尽管我国具有世界上最为庞大的海水贝类养殖产业，但在海水贝类单位养殖产值排名中的位次表明，我国海水贝类的养殖效益不容乐观。而导致我国贝类经济效益低的原因除了贝类高端商品较少，运输费用较高外，采集成本过高也是不可忽视的原因之一。

我国传统的蛤类采集方式多为人工采集。由人工小钉耙插入滩面一定深度后逐渐向后拖，翻出苗种后，用手捡拾放进水桶。采贝效率低，而且极易造成贝壳破损，导致苗种死亡。并且人工采贝需较长时间贮存，若在气温高于十五度的环境下极易引起苗种的死亡。同时这种采集方式对于工人而言需长时间弯腰，对作业工人身体机能也有一定的要求。

国内埋栖贝类采捕机研发最早开始于20世纪70年代，在中国南方沿海地区使用较多，现有的机器类型有泵吸采贝机，水力采贝机等。

对于栖息深度较浅的贝类，应用泵吸采贝机作业较为常见。目前我国比较常见的泵吸类采贝机是由中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所设计的一种采贝机自吸装置—YXF-4型吸螺蚬机。其作业原理是时将吸盘沉入水底并开启污泥泵抽吸海底贝类，利用分离筛在船上完成贝类和泥沙的分离。

而我国现有的水力采贝机是由青岛农业机械研究所参考国外机型设计的以杂色蛤为采捕对象的喷射式水力采贝机。主要由渔船、高压水泵、采集框、喷嘴和网具等组成，作业时将采集框放下渔船牵引采集框前进时开启水泵，产生的高速水流将埋栖贝类连同底质一起冲进网具完成采捕。

为了提高采贝效率，市场上出现了自动采贝机，通过人工驾驶采贝机设备在滩涂上进行采贝，提高了采贝效率；如公开号为CN107018964A的中国专利公开了一种多功能浅海滩涂采贝车及其使用方法，包括用于在浅海滩涂中行驶的车辆，所述车辆前侧铰接有由驱动机构驱动用于采收浅海滩涂中贝类的采贝铲，车辆上设置有用于冲洗采贝铲中贝类的清洗装置，车辆的后部设置有集贝斗，车辆上还设置有用于将海底涂泥连同贝类抽至集贝斗内的泵吸机构，所述集贝斗的底部后部设置有用于滩涂泥排出的网孔。

该专利的采贝车虽然可以提高滩涂的采贝效率，但是仍存在以下技术问题：有线控制人工成本高、操作存在风险；机械运动会对各项通讯信号造成干扰，需要利用滤波等算法提高信息准确性；采贝机控制结构复杂，各控制关节电流产生的磁场会相互影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于5G物联网的纯电动采贝机远程控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于5G物联网的纯电动采贝机远程控制系统，包括与采贝机通过物联网模块无线通信连接的主控制室；所述主控制室用于接收采贝机的运行数据信息，以及向采贝机发送控制信号来控制采贝机的运行状态；

所述主控制室的云端后台通过互联网与Web端和App端通信连接，用户通过Web端或App端登录采贝机控制系统界面，获取采贝机的运行数据信息，以及远程控制采贝机的运行状态。

本发明的控制系统能精确识别并记录采贝机实时的位置及行进方向，统计已进行采贝的区域；工作人员可远程控制采贝机行进及转向，在滩涂上遍历采贝；同时可以查看采贝机的运行数据，远程对采贝机进行路径规划，进一步提高了采贝效率，节省人力。移动端App通过互联网通信与主控制室云端后台实现数据实时共享，App对采贝机进行遥控和选点自动寻路两种工作运动方式，App基于云端，实现超远程网络控制，并与百度地图结合，实现了采贝机位置信息的精准定位与掌控，方便进行路径精准规划，实现了无障碍控制。

具体地，所述Web端的采贝机控制系统界面包括：

Web登录界面，用于从网页端登录采贝机控制系统；

控制界面，用于查看采贝机的运行数据信息以及控制采贝机的运行状态；控制界面可以看到所有采贝机的位置和分布情况；

设备管理界面，用于新增、删除或修改采贝机的设备信息；

用户管理界面，用于新增、删除或修改用户的账号信息和基本信息。

进一步地，所述控制界面包括状态面板、遥控控制面板和参数设定面板；

所述状态面板用于显示当前设备的经度、纬度、行进方向、行进速度以及当前执行的命令信息；

所述遥控控制面板包括：

启停控制模块，用于控制采贝机的启动或熄火；

行走控制模块，用于控制采贝机的行走；

铲车控制模块，用于控制采贝机铲车的工作状态，包括“向上运动”、“向下运动”或“停止”；

卷扬控制模块，用于控制采贝机铲车箱的工作状态，包括“卷起”、“张开”或“静止”；

照明控制模块，用于控制采贝机照明灯的开启或关闭；

轨迹控制模块，用于规划控制采贝机的行进轨迹，通过“地图选点”、“轨迹数据发送”、“结束选点”控件在地图中选择目标位置、发送控制数据及发送结束选点信号，实现对采贝机的路径规划。

所述参数设定面板包括：

速度PID设置模块，用于设置速度PID参数，通过在参数设定面板中输入速度的比例、积分、微分控制量的参数值来实现速度PID控制；

方向PID设置模块，用于设置方向PID参数；通过在参数设定面板中输入方向的比例、积分、微分控制量的参数值来实现方向PID控制；

系统参数设置模块，用于设置方向灵敏度参数、速度设定值、速度灵敏度参数、半径参数以及最小偏航距离参数。

进一步地，所述控制界面还包括历史数据查询面板，在该面板中可选择不同设备并查询其历史开始和结束的工作时间，也可以导出其相关数据。

进一步地，所述采贝机的设备信息包括：设备号、设备类型、设备状态、设备注册时间、设备注册人以及设备名称。

进一步地，所述用户的账号信息包括：账号、密码、权限、账号状态和注册日期；所述用户的基本信息包括：姓名、性别、电话和邮箱。

具体地，所述App端的采贝机控制系统界面包括：

App登录界面，用于从移动端登录采贝机控制系统；

控制界面，用于控制采贝机的运行状态；

选择设备界面，用于选择要查看或控制的设备；

首页界面，用于显示当前选择设备的运行数据信息。

进一步地，所述控制界面包括移动控制模块和操作控制模块；

所述移动控制模块用于控制采贝机的行进方向；

所述操作控制模块用于控制采贝机的启停、照明、铲车动作和卷扬动作。

与上述控制系统相对的，本发明还提供了一种基于5G物联网的纯电动采贝机远程控制方法，包括以下步骤：

S1，采贝机启动，在采贝机的遥控控制面板中点击“启动”按钮，启动采贝机的主发动机，使机器预热进而进入工作状态；

S2，任务规划，预设采贝机的挖掘面积；

S3，工作模式选择，选择采贝机的工作模式；

S4，采贝机行进，通过采贝机遥控控制面板中的方向按钮，控制采贝机的行进方向；

S5，挖贝，通过采贝机遥控控制面板中的铲车控制模块控制铲子下降，然后通过卷扬控制模块调整铲子的角度；

S6，铲子退出滩涂与筛贝，通过铲车控制模块控制铲子上升，然后通过卷扬控制模块调整铲子角度，筛除铲子中的沙子，通过铲车控制模块继续调整铲子杆和铲子的位置，完成贝壳收集；

S7，熄火，完成采贝任务后，点击遥控控制面板中的“熄火”按钮，采贝机停止工作。

具体地，步骤S3中，所述采贝机不同的工作模式对应不同的行进路线，所述行进路线至少包括圆形、Z字形、条纹形。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明主控制室的云端后台通过互联网与Web端和App端通信连接，用户通过Web端或App端登录采贝机控制系统界面，获取采贝机的运行数据信息，以及远程控制采贝机的运行状态，无需工作人员前往现场操控，采贝机可以24小时工作，增加了作业时长，提高了作业效率和安全性；实现了移动客户端App远程控制，可随时随地查看采贝机的运行情况以及对采贝机进行控制。

附图说明

图1为本发明一种基于5G物联网的纯电动采贝机远程控制系统的结构示意图。

图2为本发明一种基于5G物联网的纯电动采贝机远程控制方法的流程图。

图3为本发明实施例中云端后台获取采贝机数据的信息图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种基于5G物联网的纯电动采贝机远程控制系统，包括与采贝机通过物联网模块无线通信连接的主控制室；所述主控制室用于接收采贝机的运行数据信息，以及向采贝机发送控制信号来控制采贝机的运行状态；

所述主控制室的云端后台通过互联网与Web端和App端通信连接，用户通过Web端或App端登录采贝机控制系统界面，获取采贝机的运行数据信息，以及远程控制采贝机的运行状态。

本实施例中，采贝机的车载终端接收装置板载USR-GM3P物联网模块，通过5G工业路由器与主控制室内的控制盒通信，向主控制室实时传送采贝机的信息，实现对采贝机的精准控制；通过云服务的方式采集采贝机的运行信息，包括运行的方式、系统实时的运行状况、系统历史记录存储、系统接地故障时的故障波形等信息，实现对不同地点、不同项目下的采贝机进行分级管理。

本实施例的控制系统能精确识别并记录采贝机实时的位置及行进方向，统计已进行采贝的区域；工作人员可远程控制采贝机行进及转向，在滩涂上遍历采贝；同时可以查看采贝机的运行数据，远程对采贝机进行路径规划，进一步提高了采贝效率，节省人力。移动端App通过互联网通信与主控制室云端后台实现数据实时共享，App对采贝机进行遥控和选点自动寻路两种工作运动方式，App基于云端，实现超远程网络控制，并与百度地图结合，实现了采贝机位置信息的精准定位与掌控，方便进行路径精准规划，实现了无障碍控制。

具体地，所述Web端的采贝机控制系统界面包括：

Web登录界面，用于从网页端登录采贝机控制系统；

控制界面，用于查看采贝机的运行数据信息以及控制采贝机的运行状态；控制界面可以看到所有采贝机的位置和分布情况；

设备管理界面，用于新增、删除或修改采贝机的设备信息；

用户管理界面，用于新增、删除或修改用户的账号信息和基本信息。

进一步地，所述控制界面包括状态面板、遥控控制面板和参数设定面板；

所述状态面板用于显示当前设备的经度、纬度、行进方向、行进速度以及当前执行的命令信息；

所述遥控控制面板包括：

启停控制模块，用于控制采贝机的启动或熄火；

行走控制模块，用于控制采贝机的行走；

铲车控制模块，用于控制采贝机铲车的工作状态，包括“向上运动”、“向下运动”或“停止”；

卷扬控制模块，用于控制采贝机铲车箱的工作状态，包括“卷起”、“张开”或“静止”；

照明控制模块，用于控制采贝机照明灯的开启或关闭；

轨迹控制模块，用于规划控制采贝机的行进轨迹，通过“地图选点”、“轨迹数据发送”、“结束选点”控件在地图中选择目标位置、发送控制数据及发送结束选点信号，实现对采贝机的路径规划。

所述参数设定面板包括：

速度PID设置模块，用于设置速度PID参数，通过在参数设定面板中输入速度的比例、积分、微分控制量的参数值来实现速度PID控制；

方向PID设置模块，用于设置方向PID参数；通过在参数设定面板中输入方向的比例、积分、微分控制量的参数值来实现方向PID控制；

系统参数设置模块，用于设置方向灵敏度参数、速度设定值、速度灵敏度参数、半径参数以及最小偏航距离参数。

进一步地，所述控制界面还包括历史数据查询面板，在该面板中可选择不同设备并查询其历史开始和结束的工作时间，也可以导出其相关数据。

进一步地，所述采贝机的设备信息包括：设备号、设备类型、设备状态、设备注册时间、设备注册人以及设备名称。

进一步地，所述用户的账号信息包括：账号、密码、权限、账号状态和注册日期；所述用户的基本信息包括：姓名、性别、电话和邮箱。

具体地，所述App端的采贝机控制系统界面包括：

App登录界面，用于从移动端登录采贝机控制系统；

控制界面，用于控制采贝机的运行状态；

选择设备界面，用于选择要查看或控制的设备；

首页界面，用于显示当前选择设备的运行数据信息。

进一步地，所述控制界面包括移动控制模块和操作控制模块；

所述移动控制模块用于控制采贝机的行进方向；

所述操作控制模块用于控制采贝机的启停、照明、铲车动作和卷扬动作。

与上述控制系统相对的，本实施例还提供了一种基于5G物联网的纯电动采贝机远程控制方法；

用户注册成功后，云端后台有用户各项详细信息；于设备管理界面录入各采贝机数据后，云端后台有各采贝机的各项详细信息；工作人员登录成功后，进入控制界面，选中某一区域内的某一采贝机，可于界面右侧状态面板了解该采贝机所处的位置、运动状态、当前命令信息等。

如图2所示，具体控制流程包括以下步骤：

S1，采贝机启动，在采贝机的遥控控制面板中点击“启动”按钮，启动采贝机的主发动机，使机器预热进而进入工作状态；如在夜间工作，需控制照明开启；

S2，任务规划，通过输入指令预设采贝机的挖掘面积；

S3，工作模式选择，选择采贝机的工作模式；

S4，采贝机行进，通过采贝机遥控控制面板中的方向按钮，控制采贝机的行进方向；同时根据后台反馈的采贝机的实时位置信息来调整采贝机的路线；

S5，挖贝，通过采贝机遥控控制面板中铲车控制模块的“下”、“停”按钮控制铲子下降，然后通过卷扬控制模块的“放”、“停”按钮调整铲子的角度，实现挖贝；

S6，铲子退出滩涂与筛贝，通过铲车控制模块的“上”、“停”按钮控制铲子上升，然后通过卷扬控制模块的“收”、“停”按钮调整铲子角度，筛除铲子中的沙子，通过铲车控制模块继续调整铲子杆和铲子的位置，完成贝壳收集；

S7，熄火，完成采贝任务后，点击遥控控制面板中的“熄火”按钮，对应指示灯亮起，采贝机停止工作进入待机状态。

具体地，步骤S3中，所述采贝机不同的工作模式对应不同的行进路线，所述行进路线至少包括圆形、Z字形、条纹形。

如图3所示，本实施例中，云端后台获取采贝机的数据包括：采贝机的位置、采贝量、当日工作数据、财务报表等。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、平台(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。在一个典型的配置中，计算机包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带、磁盘存储、量子存储器、基于石墨烯的存储介质或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。