СИСТЕМА И СПОСОБ ОБМЕНА ДАННЫМИ
DATA EXCHANGE SYSTEM AND METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способам и системам обмена данными. В частности, настоящее изобретение касается системы и способа обмена данными между устройствами управления, установленными на сельскохозяйственных машинах. Возможны и другие применения изобретения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Транспортные средства повышенной проходимости, используемые, например, в сельском хозяйстве, строительстве, горнодобывающей промышленности и лесном хозяйстве, такие как тракторы, уборочные комбайны, экскаваторы, грейдеры, автосамосвалы и другие мощные транспортные средства, обычно содержит электронное оборудование, помогающее оператору управлять их движением по заданному маршруту.
В частности, сельскохозяйственные машины, такие как тракторы, уборочные комбайны и им подобные, часто снабжены устройством управления, включающим приемник глобальной спутниковой навигационной системы (GNSS) и дисплей для управления движением по заданному маршруту с использованием данных о местоположении, предоставляемых GNSS.
Кроме того, известно использование в сельскохозяйственных машинах устройств управления, включающих приемник GNSS и выполненных с возможностью хранения данных о маршруте, при этом устройство управления может управлять машиной в полуавтоматическом режиме. В альтернативном варианте устройство управления обеспечивает оператора данными, позволяющими ему выдерживать заранее заданный путь на поле, например, при сборе урожая или опрыскивании с использованием сельскохозяйственной машины.
Эти устройства управления дополнительно могут автоматически управлять оборудованием, таким как распылители или сеялки, для того чтобы не осуществлять распыление или посев в запрещенных зонах или в зонах, где сельскохозяйственная машина проходит по уже обработанному участку.
Часто бывает необходимо иметь на одном и том же поле не одну сельскохозяйственную машину, а несколько, или обеспечить работу нескольких сельскохозяйственных машин на одном и том же поле, но в разное время.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одним из объектов группы изобретений является система обмена данными между устройствами управления, установленными на сельскохозяйственных машинах, включающая центральный сервер, имеющий модуль связи, предназначенный для приема входных данных управления и передачи выходных данных управления, и базу данных для хранения входных данных управления, первое устройство управления, установленное на первой сельскохозяйственной машине, имеющее модуль связи для беспроводной передачи входных данных управления на центральный сервер, при этом такие входные данные управления содержат данные об участке, обработанном первой сельскохозяйственной машиной, и второе устройство управления, установленное на второй сельскохозяйственной машине, имеющее модуль связи для беспроводного приема выходных данных управления от центрального сервера, при этом центральный сервер выполнен с возможностью формирования выходных данных управления, при котором, по меньшей мере, часть выходных данных управления, переданных второму устройству управления, содержит данные, сформированные центральным сервером с использованием, по меньшей мере, части входных данных управления, принятых от первого устройства управления и сохраненных в базе данных центрального сервера.
В предпочтительном варианте исполнения каждый из модулей связи первого и второго устройств управления выполнен с возможностью передачи входных данных управления и приема выходных данных управления.
В предпочтительном варианте исполнения модули связи первого и второго устройств управления включают модем беспроводной связи. В частности, может быть использован модем сотовой связи.
В предпочтительном варианте каждое устройство управления, первое и второе, включает блок позиционирования, выполненный с возможностью отслеживания местоположения соответствующих устройств управления для формирования данных о местоположении, используемых при формировании данных об обработанном участке. В качестве блока позиционирования удобно использовать приемник GNSS.
В предпочтительном варианте каждое устройство управления, первое и второе, включает блок картографирования и отображения, выполненный с возможностью записи и отображения данных об участке, обработанном сельскохозяйственной машиной.
Другим объектом группы изобретений является центральный сервер, обеспечивающий обмен данными между устройствами управления, размещенными на сельскохозяйственных машинах, включающий модуль связи, связанный с беспроводной сетью для приема входных данных управления от первого устройства управления первой сельскохозяйственной машиной средства и передачи выходных данных управления на второе устройство управления первой сельскохозяйственной машиной посредством беспроводной сети, и базу данных для хранения входных данных управления, при этом центральный сервер выполнен с возможность формирования выходных данных управления так, что, по меньшей мере, часть выходных данных управления, передаваемых второму устройству управления, содержит данные, формируемые центральным сервером с использованием, по меньшей мере, части входных данных, полученных от первого устройства управления и сохраненных в базе данных центрального сервера.
Еще одним объектом группы изобретений является устройство управления сельскохозяйственной машиной, включающее блок позиционирования, выполненный с возможностью отслеживания местоположения сельскохозяйственной машины, имитатор сельскохозяйственной машины для моделирования рабочей зоны сельскохозяйственной машины, блок картографирования и отображения, выполненный с возможностью записи данных об участке, обработанном сельскохозяйственной машиной, на котором установлено соответствующее устройство управления, и хранения данных об участках, обработанных другими сельскохозяйственными машинами, и модуль связи, выполненный с возможностью беспроводной передачи входных данных управления, включающих данные об обработанном сельскохозяйственной машиной участке, на удаленный от сельскохозяйственной машины центральный сервер, и с возможностью приема от центрального сервера выходных данных управления, включающих данные об участках, обработанных другими сельскохозяйственными машинами.
Еще одним объектом изобретения является способ обмена данными между сельскохозяйственными машинами, включающий беспроводную передачу на центральный сервер от первого устройства управления первой сельскохозяйственной машины входных данных управления, включающих данные об участке, обработанном первой сельскохозяйственной машиной, прием центральным сервером входных данных управления, формирование центральным сервером выходных данных управления с использованием, по меньшей мере, части входных данных управления, полученных от первого устройства управления, беспроводную передачу выходных данных управления от сервера на второе устройство управления первой сельскохозяйственной машины и беспроводной прием выходных данных управления вторым устройством управления.
Еще одним объектом изобретения является способ управления сельскохозяйственными машинами, предотвращающий перекрытие обрабатываемых этими машинами участков, включающий обмен данными между сельскохозяйственными машинами, осуществляемый как это описано выше, и управление вторым сельскохозяйственным транспортным средством с использованием выходных данных для предотвращения повторной обработки участка, обработанного первой сельскохозяйственной машиной. При этом управление второй сельскохозяйственной машиной включает управление рабочим оборудованием этой сельскохозяйственной машиной путем отключения его на участках, уже обработанных первой сельскохозяйственной машиной.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предпочтительные варианты осуществления изобретения будут описаны более полно со ссылками на соответствующие чертежи.
На Фиг. 1 показана структурная схема системы обмена данными в соответствии с изобретением.
На Фиг. 2 показана структурная схема устройства управления системы, представленной на Фиг. 1.
На Фиг. 3 представлена блок-схема алгоритма способа обмена данными в соответствии с изобретением.
На Фиг. 4 схематически показан вид сверху сельскохозяйственных машин, использующих систему обмена данными, представленную на Фиг. 1.
На Фиг. 5 схематически показан вид сверху другого примера сельскохозяйственных машин, использующих систему обмена данными, представленную на Фиг. 1.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение будет описано на примере обмена данными между устройствами управления, размещенными на сельскохозяйственных машинах, посредством удаленного сервера. Обмен данными между устройствами управления предотвращает перекрытие участков на поле, обрабатываемом сельскохозяйственными машинами. Специалисту понятно, что способ и реализующая его система могут быть аналогичным образом использованы для обмена данными и в случае, если устройства управления установлены на машинах иного - не сельскохозяйственного назначения.
На Фиг. 1 показана структурная схема системы 10 обмена данными, выполненная в соответствии с примером выполнения настоящего изобретения. Система 10 включает первое устройство управления 100, второе устройство управления 102, третье устройство управления 104, центральный сервер 200, персональный компьютер 300, беспроводную телекоммуникационная сеть 400 и стационарную телекоммуникационную сеть 500. Несмотря на то, что указаны только три устройства управления 100, 102 и 104, понятно, что система 10 может включать большее число таких устройств.
В качестве беспроводной телекоммуникационной сети 400 предпочтительно использовать сотовую сеть связи, в качестве которой могут быть использованы такие сетевые системы связи, как GSM (Глобальная Система Мобильной связи), GPRS (Пакетная Радиосвязь Общего Пользования), CDMA (Множественный Доступ с Кодовым Разделением) или EDGE (Усовершенствованная Технология передачи данных для Развития GSM) или им подобные. Специалисту понятно, что в качестве сети 400 может быть использована любая беспроводная телекоммуникационная сеть.
В качестве стационарной телекоммуникационной сети 500 предпочтительно использовать Интернет. Специалисту понятно, что сеть 500 может быть выполнена в форме любой телекоммуникационной сети, включая локальную сеть (LAN) или глобальную компьютерную сеть (WAN).
Каждое устройство управления 100, 102 и 104 установлено на соответствующей сельскохозяйственной машине, такой как трактор или подобная техника.
Устройства управления 100, 102 и 104 идентичны и описаны со ссылкой на Фиг. 2. Устройства управления 100, 102 и 104 включают процессор 120 для управления рассматриваемыми ниже составными частями устройств управления 100, 102 и 104. Процессор 120 имеет сохраняемый в нем идентификатор каждого из устройств управления 100, 102, 104 для их распознавания. Устройства управления 100, 102, 104 дополнительно включают блок позиционирования 130, связанный с процессором 120. Блок позиционирования 130 предпочтительно выполнять в форме приемника GNSS, такого как приемник GPS, или других известных приемников позиционирования, способных принимать и предоставлять данные о местоположении.
Устройства управления 100, 102, 104 включают также блок картографирования и отображения 140, функционально связанный с процессором 120 и блоком позиционирования 130. Блок картографирования и отображения 140 обеспечивает пользователя устройств управления 100, 102, 104 принятыми от блока позиционирования 130 данными об участке, на котором сельскохозяйственная машина работает в настоящее время, и записанными данными об участках, где сельскохозяйственная машина уже отработала. Данные об обработанном участке формируют из данных, которые блок картографирования и отображения 140 принимает от блока позиционирования 130.
Каждое устройство управления 100, 102, 104 системы 10 содержит также модуль связи 110, связанный с процессором 120 и способный поддерживать связь с центральным сервером 200 посредством сетей 400 и 500. Целесообразно модуль связи 110 выполнять в виде модуля сотовой сети, имеющего сотовый модем, способный связываться с беспроводной сетью 400, использующей системы связи GSM, GPRS, CDMA, EDGE или им подобные.
В предпочтительном варианте исполнения модуль связи 110 включает индивидуальный идентификатор в форме сетевого адреса для идентификации модуля 110 каждого устройства управления 100, 102, 104 во время связи упомянутого модуля с беспроводной сетью 400. Предпочтительно выполнять сетевой адрес в форме SIM-карты или IP-адреса, закрепленного за модулем связи 110, когда модуль связи 110 активирует беспроводную связь с сетью 400. Каждое устройство управления 100, 102, 104 может быть идентифицировано сервером 200 по его сетевому адресу.
Модуль связи 110, блок позиционирования 130 и блок картографирования и отображения 140 устройств управления 100, 102, 104 могут быть выполнены в виде отдельных устройств или могут быть объединены в единое устройство управления. В случае их выполнения в виде отдельных устройств, они функционально связаны кабелями передачи данных.
Как показано на Фиг. 1, центральный сервер 200 включает базу данных 202, процессор 204 и модуль связи 206. Центральный сервер 200 выполнен с возможностью приема данных от устройств управления 100, 102, 104 и передачи данных на устройства управления 100, 102, 104.
Как показано на Фиг. 1 и Фиг. 2, система 10 обеспечивает обмен данными между устройствами управления 100, 102 и 104, как это описано ниже.
Первое устройство управления 100 выполнено с возможностью передавать входные данные управления на центральный сервер 200 по беспроводной телекоммуникационной сети 400. Первое устройство управления 100 установлено на первой сельскохозяйственной машине. Специалистам понятно, что первое устройство управления может быть частью электронного оборудования первой сельскохозяйственной машины. Входные данные управления включают, по меньшей мере, данные об участке, обработанном первой сельскохозяйственной машиной. Данные об участке - это параметры обработанной площади, записанные в блоке картографирования и отображения 140. Первая сельскохозяйственная машина - это, как правило, уборочный комбайн, сеялка или опрыскиватель участка. Блок картографирования и отображения 140 выполнен с возможностью определять зону обработки, оставляемую сельскохозяйственной машиной, когда она движется вдоль заданного пути, с учетом ширины штанги или другого рабочего оборудования сельскохозяйственной машиной. Для этого устройства управления 100, 102, 104 включают имитатор 150 сельскохозяйственной машиной, который позволяет совершенно точно подсчитать площадь обработанного сельскохозяйственной машиной участка с помощью блока картографирования и отображения 140. Данные об участке - это сведения о площади участка, с которого собран урожай, который засеян, полит или как-то иначе обработан сельскохозяйственной машиной.
Кроме того, входные данные управления могут включать параметры пути, данные о географическом местоположении первого устройства управления 100 и другую информацию, например, об уровне топлива или уровне продуктов в первой сельскохозяйственной машине. В некоторых случаях входные данные управления могут содержать только информационные сведения и временно не включать параметры обработанного участка.
На одном и том же поле могут работать несколько сельскохозяйственных машин, или различные сельскохозяйственные машины могут работать на одном и том же поле в разное время. Важно, чтобы обрабатываемые ими участки не перекрывались. Поэтому необходимо, чтобы данные об участке, обработанном первой сельскохозяйственной машиной, были переданы в режиме реального, или близком к реальному времени, другой сельскохозяйственной машиной, которые могут работать на том же самом поле. Параметры участка, обработанного одной сельскохозяйственной машиной, служат в качестве управляющих данных для другой сельскохозяйственной машины, работающей на том же самом поле.
Входные данные управления,поступившие от первого устройства управления 100, хранятся в базе данных 202 центрального сервера 200. Входные данные управления обрабатываются процессором 204 для формирования выходных данных управления, которые передаются на второе 102 и третье 104 устройства управления. Выходные данные управления формируются с использованием, по меньшей мере, части входных данных управления, поступивших из первого устройства 100 управления. Таким образом, второе 102 и третье 104 устройства управления принимают в качестве управляющей информации данные (выходные данные управления) о том, где уже работала первая сельскохозяйственная машина. Выходные данные управления используются блоками картографирования и отображения 140 второго 102 и третьего 104 устройств управления, чтобы направлять вторую и третью сельскохозяйственные машины на участки, не обработанные первой сельскохозяйственной машиной. Несмотря на то, что описана передача входных данных управления только от первого устройства управления 100, понятно, что все устройства управления 100, 102, 104 могут передавать входные данные управления на центральный сервер 200, и центральный сервер 200 может формировать выходные данные управления для всех устройств управления 100, 102, 104. Например, выходные данные управления для первого устройства 100 управления будут формироваться с использованием входных данных управления, поступивших от второго 102 и третьего 104 устройств управления. Аналогично, выходные данные управления для второго устройства 102 управления будут формироваться с использованием входных данных от первого 100 и третьего 104 устройств управления.
Персональный компьютер 300 связан с центральным сервером 200 через стационарную телекоммуникационную сеть 500. Компьютер 300 может быть связан также со стационарной телекоммуникационной сетью 500 через беспроводную телекоммуникационную сеть 400, так же как устройства управления 100, 102, 104. Персональный компьютер 300 выполнен с возможностью взаимодействия с центральным сервером 200 для наблюдения и управления сельскохозяйственными машинами, в которых установлены устройства управления 100, 102, 104. Персональный компьютер 300 может иметь доступ к входным данным управления, сохраняемым в базе данных 202 центрального сервера 200. Сервер 200 выполнен с возможностью сохранять цифровую карту, обновляемую за счет входных данных управления, поступающих от устройств управления 100, 102, 104. Цифровая карта сохраняется в базе данных 202 центрального сервера 200. Центральный сервер 200 выполнен с возможностью обновления цифровой карты данными об обработанном участке, принятыми от устройств управления 100, 102, 104. Цифровая карта доступна для персонального компьютера в пределах телекоммуникационной сети. Данные местоположения устройств управления 100, 102, 104 (и, следовательно, местоположения сельскохозяйственных машин) записываются в цифровую модель для их последующей визуализации с помощью персонального компьютера 300.
Персональный компьютер 300 выполнен с возможностью формирования и посылки команд для устройств управления 100, 102, 104 в виде выходных данных управления, исходящих от центрального сервера 200. Эти команды могут включать изменения карт и запретных зон на полях, которые должны будут обрабатываться сельскохозяйственными машинами. Команды могут быть дополнены сообщениями, отображаемыми для оператора блоком картографирования и отображения 140.
На Фиг. 3 показана последовательность операций способа 1000 обмена данными в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Способ начинается шагом 1002 записи первым устройством управления 100 данных об участке, обработанном первой сельскохозяйственной машиной. Записываемые данные об участке включают расчет параметров обработанного участка с использованием рабочей зоны первой сельскохозяйственной машины и изменения данных местоположения первой сельскохозяйственной машины.
Затем, что показано как шаг 1004, данные об обработанном участке передаются на центральный сервер 200 по беспроводной телекоммуникационной сети 400 в качестве входных данных управления.
На следующем шаге 1006 центральный сервер 200 принимает данные об обработанном участке, переданные первым устройством управления.
Далее, что показано как шаг 1008, принятые центральным сервером данные об обработанном участке сохраняются в базе данных 202.
Затем (шаг 1010) в базе данных 202 с учетом данных об обработанном участке обновляется цифровая карта поля, на котором работает первая сельскохозяйственная машина.
На шаге 1012 центральный сервер 200 на основе полученных входных данных управления формирует выходные данные управления. Упомянутые выходные данные управления включают данные об обработанном участке, на котором работала первая сельскохозяйственная машина.
Выходные данные управления передаются на второе 102 и третье 104 устройства управления по беспроводной телекоммуникационной сети 400 (шаг 1014).
Второе 102 и третье 104 устройства управления принимают эти данные (шаг 1016).
На шаге 1018 второе 102 и третье 104 устройства управления используют выходные данные управления для такого управления сельскохозяйственными машинами, которое предотвратит нежелательное перекрытие уже обработанного участка. Точнее говоря, блок картографирования и отображения 140 использует выходные данные управления для того, чтобы направить соответствующие сельскохозяйственные машины так, чтобы избежать перекрытия обработанных участков.
Устройства управления 102, 104 отображают (шаг 1020) принятые ими выходные данные управления, обеспечивая их визуализацию для избежания дублирования обработки участков.
Обработанный участок - это площадь, с которой сельскохозяйственная машина уже собрала урожай, которую она засеяла или полила, или обработала как-то иначе. Это не только участок, по которому сельскохозяйственная машина проехала. Блок картографирования и отображения 140 выполнен с возможностью записи данных обработанного участка, этот блок может быть связан с переключателями или сенсорами сельскохозяйственной машины для автоматического определения, то ли сельскохозяйственная машина только проехала по участку, то ли она также поливала, собирала урожай, сеяла или работала как-то иначе. В альтернативном варианте, оператор вручную вводит информацию о том, когда описанная выше работа началась и когда закончилась.
Устройства управления 100, 102, 104 могут быть также выполнены с возможностью автоматического управления таким рабочим оборудованием, как разбрызгиватели или посевные агрегаты, не позволяя им выполнять свои функции на запретных зонах или зонах, где сельскохозяйственная машина перекрывает ранее обработанный участок. Устройства управления 100, 102, 104 функционально связаны с рабочим оборудованием сельскохозяйственной машины для его запуска или остановки. Это может быть осуществлено, например, путем включения форсунок поливальной штанги, когда к ней подведен поливочный продукт, или остановки поливки, когда поливочного продукта нет. Таким образом, устройства управления могут блокировать рабочее оборудование на выполнение им своих функций на участке, уже обработанном другой сельскохозяйственной машиной. Это предотвращает или, по меньшей мере, минимизирует полив двумя разными сельскохозяйственными машинами одного и того же участка одним и тем же продуктом.
На Фиг. 4 показаны первая сельскохозяйственная машина 12 и вторая сельскохозяйственная машина 14, работающие на поле 20. Сельскохозяйственные машины 12 и 14 имеют поливальные штанги 18. На первой сельскохозяйственной машине 12 установлено первое устройство управления 100, на второй сельскохозяйственной машине 14 установлено второе устройство управления 102. Как показано на Фиг. 4, беспроводная телекоммуникационная сеть 400 включает вышки 22 сотовой связи. Устройства управления 100, 102 передают входные данные управления и принимают выходные данные управления через вышки 22 сотовой связи. Первое устройство управления 100 передает входные данные управления, включающие данные участка 24, обработанного первой сельскохозяйственной машиной 12 во время его работы на поле 20. Второе устройство управления 102 принимает выходные данные управления, которые включают записанные в первом устройстве управления данные обработанного участка. Второе устройство управления 102 использует выходные данные управления для того, чтобы направить вторую сельскохозяйственную машину 14 без перекрытия уже обработанного участка 24 на поле 20. Второе устройство управления 102 может также использовать выходные данные управления для поворота форсунок поливочной штанги 18, открывая или закрывая их, что позволяет избежать дублирования обработки участка, даже если пути сельскохозяйственных машин 12 и 14 пересекаются.
На Фиг. 5 показан другой пример с сельскохозяйственными машинами 12, 14 и 16, использующими систему обмена данными в соответствии с настоящим изобретением. На Фиг. 5 и Фиг. 1-4 использованы одни и те же номера позиций для одних и тех же признаков. На Фиг. 5  изображены первая сельскохозяйственная машина 12 и вторая сельскохозяйственная машина 14, работающие на поле 20. Третья сельскохозяйственная машина 16 работает на другом поле 26. Между полями 20 и 26 имеются строения 28. Между первой сельскохозяйственной машиной 12 и второй сельскохозяйственной машиной 14 может не быть радиосвязи из-за строений 28, блокирующих распространение радиосигнала. Третья сельскохозяйственная машина 16 тоже может не иметь радиосвязи с сельскохозяйственными машинами 12 и 14 из-за большой удаленности от них. Тем не менее все три сельскохозяйственные машины 12, 14 и 16 могут обмениваться данными, используя описанную выше систему 10. Первая сельскохозяйственная машина 12 и вторая сельскохозяйственная машина 14 имеют соответственно устройства управления 100 и 102 для передачи входных данных управления и приема выходных данных управления через одну из вышек 22 сотовой связи. Третья сельскохозяйственная машина 16 имеет устройство управления 104 для передачи входных данных управления и приема выходных данных управления через другую вышку 22 сотовой связи. Если третья машина 16 должна присоединиться к сельскохозяйственным машинам 12 и 14 для обработки поля 20, то ее устройство управления 104 через сервер 200 заранее получит необходимые входные данные управления о том, что участок 30 уже обработан первой и второй сельскохозяйственными машинами. То же самое произойдет, если любая из сельскохозяйственных машин 12 и 14 перейдет для обработки поля 26.
Вышки 22 сотовой связи связаны с центральным сервером 200 через линии связи 502 стационарной телекоммуникационной сети 500.
Таким образом,  устройства управления 100, 102, 104 обмениваются данными в режиме реального времени или в близком к реальному времени, безотносительно к особенностям местности или расстоянию между сельскохозяйственными машинами, в которых они установлены. Упомянутый обмен данными осуществляется посредством центрального сервера 200. До тех пор пока устройства управления 100, 102, 104 связаны с беспроводной телекоммуникационной сетью 400, они обмениваются данными в режиме реального времени или в близком к реальному времени.
На Фиг. 5 показаны также спутники 32 GNSS, от которых сигналы для определения местоположения передаются в блоки позиционирования 130 соответствующих устройств управления 100, 102, 104.
На протяжении всего описания преследовалась цель описать настоящее изобретение без ограничения его какой-либо одной формой реализации или определенной совокупностью признаков. Специалисты могут реализовать различные варианты,  которые тем не менее будут полностью находиться в рамках настоящего изобретения.
В данном описании термины «содержит», «включает в себя» или «включающий» означают, что система, кроме перечисленных в ее составе элементов, может содержать и другие элементы, отсутствующие в списке.