农机远程智能管理平台研发及其应用

分类：论文范文 发表时间：2020-09-03 09:55

　　摘要: 本研究针对农机管理实时数据少、农机实时作业监管困难、服务信息不对称等问题，首先提出专业化远程管理平台设计时应具有五大原则：专业化、标准化、云平台、模块化以及开放性。基于这些原则，本研究设计了基于大田作业智能传感技术、物联网技术、定位技术、遥感技术和地理信息系统的可定制化的通用农机远程智能管理平台。平台分别为各级政府管理部门、农机合作社、农机手、农户设计并实现了基于WebGIS 的农机信息库及农机位置服务、农机作业实时监测与管理、农田基础信息管理、田间作物基本信息管理、农机调度管理、农机补贴管理、农机作业订单管理等多个实用模块。研究着重分析了在当前的技术背景下，平台部分关键技术的实现方法，包括采用低精度GNSS定位系统前提下的作业面积的计算方法、GNSS定位数据处理过程中的数据问题分析、农机调度算法、作业传感器信息的集成等，并提出了以地块为核心的管理平台建设思路；同时提出农机作业管理平台将逐步从简单作业管理转向大田农机综合管理。本平台对同类型管理平台的研发具有一定的参考与借鉴作用。

　　关键词: 传感技术；数据融合；管理平台；大田农业机械；物联网；GNSS

　　1 引 言

　　实现农业机械化是提高中国农业发展水平的重要环节，对建设中国特色现代化农业具有重要支撑作用。近几年随着科学技术的飞速发展，农业机械不断向专业化、高效化、自动化、信息化与智能化的方向快速发展。其信息化与智能化不仅体现在农机具作业实施过程中，也体现在农业及农机作业管理中。针对政府农业作业监管困难、农忙时间农机资源分配难以协调、农机实际运行效率难以度量等问题，利用物联网技术，在农机上安装位置传感器、作业传感器等传感器，建立农机智能管理平台，从而充分发挥各种农业机械的效率与作用，更好地实现农业精细作业以及节能环保的要求是当下大田农事管理研究的热点之一。

　　2 平台总体设计

　　2.1　基本原则

　　大田农机作业管理平台的主要设计目标是实现所有大田农机作业相关信息的管理，其服务对象为所有与农机作业有关的人员，包括政府各级相关管理部门、农机合作社、农机手、农户，以及农机企业等。作为一个专业农机作业管理服务平台，其设计遵循以下几方面的原则。

　　①专业化：平台所管理的参数应包括农机作业相关参数。

　　②标准化：平台使用的数据采集终端应采用标准化的通讯协议，如TCP/IP等。目前农机作业参数还没有通用标准发布，可以建立最小化的核心数据集，以保证通用性。另外，平台应能通过标准化的交互协议，与其它同类型的平台交互通讯，以便数据共享。

　　③云平台：平台应采用云平台形式提供服务，通过大型云服务提供商，快速扩展存储空间与流量，支持农机平台上线量从数百台至数万台的平稳过渡。

　　2.2　基本功能模块设计

　　作为大田农机作业管理平台，首先完成与农机作业过程有关的信息采集与管理，这些信息最终用于为农户、农机手、合作社、农机企业及农机管理人员提供针对性的服务。因此，本平台在整体设计上，首先考虑了不同农机类型和不同农业作业类型信息采集方法及传感原理的差异，并根据不同类型的农机相关从业人员的实际需求，梳理平台功能。平台框架如图1所示。

　　3 关键技术研究

　　和大田作物直接相关的作业主要有耕整地作业、种植作业、施肥作业、植保作业和收获作业等，如果为农场全过程管理考虑，还可以增加烘干作业的管理。其中烘干作业是静态位置的作业，其它作业都是大田动态作业，作业信息中农机在某时间点的位置信息是最基础的信息。在位置信息的基础上，根据不同的作业需求可采集不同的信息，如插秧作业过程中的行距、粮食收获作业过程中的含水量、深松过程中的耕地深度等，且不同类型的信息采集需要借助不同的传感器来实现。智能农机管理平台中的传感技术包括位置传感、农机作业状态传感及农机作业环境传感等。其中，农机作业监测传感器是目前农机研究领域的热点之一。智能农机管理平台应在功能接口上能够支持多种不同的传感器及其数据管理。以下就平台设计过程中的若干关键技术加以说明。

　　参考文献：

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　　作者朱登胜 1, 方慧 2*, 胡韶明 3, 王文权 2, 周延锁 3, 王红艳 4, 刘飞 2, 何勇 2

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