新疆博樂第五師九十團農業(yè)發(fā)展服務中心 王維民

在我國傳統(tǒng)的農業(yè)生產中，人工體力勞動是普遍做法，但是會造成效率低下、人工成本較高、作業(yè)標準化程度較低、相關數(shù)據(jù)難以收集及勞動成果難以量化等問題。因此，利用現(xiàn)代精準管理操作的農業(yè)機械進行作業(yè)是解決這一問題的有效手段。為實現(xiàn)精準管理，農業(yè)機械需要導航系統(tǒng)的高度配合。近年來我國各地均采取了相關的政策扶持，提高了智能農業(yè)機械在農業(yè)作業(yè)中的利用程度，取得了顯著的效果，提高了農業(yè)生產活動的作業(yè)效率。但是，我們看到，機械化作業(yè)在實踐中也凸顯出一些問題，主要表現(xiàn)在：一是相關部門不能實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)獲取及匯總，相關工作的整體性和宏觀性管理缺乏保障；二是相關作業(yè)統(tǒng)計面積存在誤差，數(shù)據(jù)的真實性缺乏保障；三是機械作業(yè)的質量無法保證，只能進行抽查，這顯然并不科學。因此，本文旨在通過優(yōu)化導航管理系統(tǒng)，實現(xiàn)農業(yè)機械的精準化管理。

1 機械化作業(yè)精準管理信息系統(tǒng)的技術支持

長期以來，在我國農機領域，一貫利用GPS 定位系統(tǒng)實現(xiàn)農業(yè)機械的定位、監(jiān)控以及調度工作，取得了一定的成效。但是，其中存在較大的隱患與弊端，國外的GPS定位系統(tǒng)在某種程度上限制了國內一些行業(yè)的應用。可喜的是，伴隨著我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)投入使用，且逐步取代傳統(tǒng)的GPS 運用到包括農業(yè)在內的許多行業(yè)中，“北斗”成為我國現(xiàn)代化農業(yè)機械自主化、智能化的必然選擇。

本文正是利用北斗導航技術，結合地信技術，重組與優(yōu)化農業(yè)機械作業(yè)的管理系統(tǒng)，實現(xiàn)農業(yè)機械定位、數(shù)據(jù)采集及處理的實時精準管理，提升農業(yè)機械作業(yè)的信息化程度。

2 機械化作業(yè)精準管理信息系統(tǒng)設計

2.1 業(yè)務流程設計

新疆維吾爾自治區(qū)是傳統(tǒng)的農業(yè)大區(qū)，也是農業(yè)機械大區(qū)。長期以來，自治區(qū)政府職能部門及相關的涉農科研院所一直致力于信息化、智能化農機作業(yè)的研究與推廣工作。基于歷史經驗，筆者認為農機作業(yè)流程主要由作業(yè)分配、調度、監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集、反饋等環(huán)節(jié)構成。

2.2 總體架構設計

農業(yè)機械作業(yè)精準化管理系統(tǒng)由感應、傳輸、服務、應用這四大體系構成。其中：感應系統(tǒng)由農機車載傳感器、北斗導航、攝影設備及車載信息收集終端設備構成，目的是進行精準定位及獲取高清影像信息；傳輸系統(tǒng)借助移動網(wǎng)絡實現(xiàn)對感應獲取的數(shù)據(jù)信息進行遠程實時傳輸；服務系統(tǒng)借助于實時傳送的數(shù)據(jù)，運用SOA、體系結構設計等工具對技術進行有效組合，規(guī)范操作設計；應用系統(tǒng)對數(shù)據(jù)資源面向涉農的管理部門和農業(yè)集體經濟組織及農機手共享，并提供相關服務。

2.3 農機車載終端設計

2.3.1 高精度定位模塊

GGA 依次經過GSNN、CPU、GPRS 的傳遞，借助定位地基，通過NTRIP 協(xié)議獲取差分數(shù)據(jù)，再將其經GNSS 解析，最后，將處理后的數(shù)據(jù)經GPRS 輸送到服務器。

2.3.2 高分辨率攝像設備

農業(yè)機械車載高分辨率影像設備的硬件要求是具備防污、防水、抗震等必備功能。高清影像設備根據(jù)所搭載的農機速度、農機作業(yè)周期、農機定位信息自動選取拍攝時機，實現(xiàn)高清影像數(shù)據(jù)記錄的智能化。

3 機械化作業(yè)精準管理信息系統(tǒng)功能設計

機械化作業(yè)精準管理信息系統(tǒng)功能設計由以下七大功能實現(xiàn)。

一是作業(yè)概覽。主要展示的是作業(yè)地塊與農業(yè)機械的分布情況。

二是作業(yè)監(jiān)控。對農業(yè)機械作業(yè)的周圍環(huán)境、農機動態(tài)參數(shù)、作業(yè)過程進行全程跟蹤監(jiān)管。

三是作業(yè)審核。對農機作業(yè)面積和作業(yè)效果進行判斷，通過高清影像畫面進行審核。

四是作業(yè)調度。此項功能分配農機作業(yè)區(qū)域，并根據(jù)作業(yè)情況進行動態(tài)調整。

五是信息維護。為涉農單位及個人用戶提供信息查詢功能。

六是作業(yè)分析。對農機作業(yè)位置、進度和完成質量等情況進行反饋，并繪制相關圖表，以供參考。

七是地塊統(tǒng)計。統(tǒng)計依據(jù)提供多種方式，從不同角度展示地塊分布情況，以供后臺參考。

4 關鍵技術分析

農業(yè)機械由北斗進行定位，但是定位信息量巨大，農業(yè)機械行駛軌跡較為復雜，精準識別地塊是核心問題。筆者采用地空區(qū)域聚類方法識別地塊信息。

4.1 農機行駛軌跡

農業(yè)機械的運行軌跡依靠行車點X1、作業(yè)點X2 和停車點X3 進行判斷。其中，實際的作業(yè)點為識別地塊提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。其中，對X1、X2、X3 三點坐標之差的野值點予以排除；農業(yè)機械運行時速超過10 千米的點予以排除；對時速小于0.01 千米的給定閾值點予以排除。