基于GIS的農(nóng)機監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計

童維楗+高立+趙偉振

摘 要

隨著我國土地政策的不斷實施，農(nóng)業(yè)機械信息化作業(yè)日趨增強，而當今農(nóng)機作業(yè)中，信息發(fā)展相對滯后，大型農(nóng)業(yè)機械資源不能合理調(diào)用，利用效率較低，針對這種情況提出一種以GIS（地理信息系統(tǒng)）為核心應(yīng)用技術(shù)，GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)）GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)為基礎(chǔ)的農(nóng)機監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，進而實現(xiàn)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的信息化作業(yè)。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)機 調(diào)度 地理信息系統(tǒng)

1 引言

隨著我國土地流轉(zhuǎn)政策的實施，農(nóng)業(yè)機械化和信息化進程的持續(xù)推進，農(nóng)機合作社、農(nóng)機行業(yè)協(xié)會等組織形式不斷涌現(xiàn)，并逐漸發(fā)展壯大。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有較強的時效性和連貫性，對于大范圍的農(nóng)機作業(yè)，需要對農(nóng)機資源進行合理配置、移動監(jiān)控和有效調(diào)度。

文獻[1]和文獻[2]都使用GPS技術(shù)對農(nóng)機作業(yè)實時記錄，提高了農(nóng)機信息化調(diào)度作業(yè)，其中文獻[2]采用GSM技術(shù)以短信的方式進行調(diào)度指令的傳送。文獻[3]基于B/S框架與谷歌地圖服務(wù)實現(xiàn)了一套農(nóng)機監(jiān)管調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)了農(nóng)機實時監(jiān)測，以及簡易農(nóng)機調(diào)度。這些研究雖然在農(nóng)機作業(yè)過程起到了重要的指導(dǎo)作用，提高了作業(yè)效率，但由于這些系統(tǒng)在實際的作業(yè)中局限于操作者和管理人員的經(jīng)驗，缺乏有效的數(shù)據(jù)分析支撐，限制了農(nóng)機高效監(jiān)控調(diào)度的能力。本文將基于這些缺陷，設(shè)計一種能夠高效管理調(diào)度的農(nóng)機監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。

2 平臺整體架構(gòu)

整個系統(tǒng)主要由現(xiàn)場采集端、服務(wù)器端和遠程控制終端手機或電腦三個部分組成，架構(gòu)圖如圖1。

2.1 車載終端

車載終端主要包含兩個方面，其一是農(nóng)機手所帶的手機客戶端，手機客戶端可以實時上傳農(nóng)機的位置信息，包括經(jīng)度、緯度、海拔以及車輛行駛速度等數(shù)據(jù)；其二是農(nóng)機上裝載的各種傳感設(shè)備，包括油量，水量，溫度等農(nóng)機性能相關(guān)參數(shù)的傳感器，收集到的數(shù)據(jù)將以3G模塊發(fā)送給云服務(wù)器端。

2.2 監(jiān)控服務(wù)器端

服務(wù)器在邏輯上分為GIS服務(wù)器，云服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫三個核心部分。GIS服務(wù)器專一負責位置信息的處理，通過手機移動端，可以將經(jīng)緯度、行駛速度、海拔高度等位置信息或者相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到GIS服務(wù)器中，該服務(wù)器統(tǒng)一進數(shù)據(jù)的實時存取處理并能夠?qū)崟r響應(yīng)給客戶端不同農(nóng)機對應(yīng)的位置信息；云服務(wù)器主要與客戶端相交互，包括移動客戶端和電腦客戶端，解析接受并響應(yīng)來自客戶端的數(shù)據(jù)請求，并從數(shù)據(jù)庫中對相關(guān)數(shù)據(jù)進行存取處理GIS服務(wù)器主要負責位置信息的處理，統(tǒng)一處理客戶端農(nóng)機狀態(tài)信息等相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.3 客戶端監(jiān)控終

客戶終端主要包含位置信息查看，即時通信、農(nóng)機狀態(tài)參數(shù)檢測與農(nóng)機基本信息查看等功能。利用第三方平臺的SDK技術(shù)可實現(xiàn)對遠程農(nóng)機的位置進行獲取并在電子地圖上進行查看，以及對本機位置信息的實時上傳；即時通信可以實現(xiàn)農(nóng)機手與農(nóng)機手之間，管理人員與農(nóng)機手之間方便快捷的通訊，更快捷方便的傳達調(diào)度任務(wù)；農(nóng)機狀態(tài)參數(shù)檢測則是可以無論何時何地都可以對具體某個農(nóng)機當前運作時的狀態(tài)進行檢測，農(nóng)機基本信息查看則是可以查看的具體農(nóng)機的基本信息包括當前操作農(nóng)機手等信息。

本系統(tǒng)利用手機客戶端采集位置信息，GIS可采用百度平臺SDK實現(xiàn) GPRS網(wǎng)絡(luò)回傳與位置信息處理與存儲；現(xiàn)場農(nóng)機信息相關(guān)參數(shù)采集端主要依靠車載傳感器采集，云服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫相協(xié)調(diào)將這些數(shù)據(jù)進行存儲以及對客戶端的實時數(shù)據(jù)支持。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 主要流程設(shè)計

農(nóng)機調(diào)度系統(tǒng)運轉(zhuǎn)圖如圖2所示。

整個系統(tǒng)設(shè)計到多個部分與環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)同步與傳輸，包括客戶端，服務(wù)器端之間的數(shù)據(jù)交互。其中服務(wù)器端又分為云數(shù)據(jù)服務(wù)于GIS數(shù)據(jù)服務(wù)器，云服務(wù)器主要包含農(nóng)機基本信息，視頻監(jiān)控，系統(tǒng)調(diào)度，各種現(xiàn)場信息參數(shù)的獲取任務(wù)，而GIS數(shù)據(jù)服務(wù)器主要負責農(nóng)機位置的追蹤，以及相關(guān)位置信息管理的業(yè)務(wù)，這里可以選用百度SDK得到精準的位置服務(wù)。

通過手機客戶端可以上傳位置信息到GIS服務(wù)器，也可以向服務(wù)器請求獲取其他農(nóng)機的位置分布，行駛軌跡等信息并在地圖上進行展示。客戶端通過向服務(wù)器請求農(nóng)機信息，農(nóng)田現(xiàn)場信息，服務(wù)器通過對硬件系統(tǒng)發(fā)送的指令進行現(xiàn)場信息的實時返回，并返回至客戶端中，客戶端即可進行相關(guān)信息的展示。管理員通過查看農(nóng)田作業(yè)情況，農(nóng)機分布情況，可以通過音頻或者視頻的方式向一線農(nóng)機手發(fā)送任務(wù)指令。

3.2 主要模塊設(shè)計

主要模塊設(shè)計圖如圖3所示。

3.2.1 農(nóng)機管理子模塊

農(nóng)機管理子模塊主要包括農(nóng)機信息管理和位置管理兩大部分組成。農(nóng)機信息里可以查詢到每個農(nóng)機設(shè)備的具體信息，包括該農(nóng)機的各種機器參數(shù)以及設(shè)備配置對應(yīng)農(nóng)機手等詳細信息。位置管理即是對農(nóng)機的移動位置等相關(guān)內(nèi)容進行管理，其中主要包括實施軌跡追蹤，歷史軌跡回放，地理圍欄設(shè)置三個部分。實時軌跡追蹤可實時追蹤農(nóng)機的地理位置，并且將其位置信息記錄下來，通過百度地圖的鷹眼追蹤模塊進行實現(xiàn)；歷史軌跡回放可以選定特定農(nóng)機特定時間查看歷史行駛軌跡；地理圍欄設(shè)置可以設(shè)置農(nóng)機運作范圍，若農(nóng)機實時位置超出該范圍可以進行報警，可在農(nóng)機報警界面及時查看，并采取相關(guān)調(diào)度措施。

3.2.2 遠程監(jiān)控子模塊

該模塊主要包括視頻監(jiān)控、遠程控制和數(shù)據(jù)顯示三個部分。在數(shù)據(jù)顯示中可以查看氣象數(shù)據(jù)、水位監(jiān)測數(shù)據(jù)、農(nóng)機實時參數(shù)，農(nóng)機實時參數(shù)包括農(nóng)機水位油量發(fā)動機溫度等參數(shù)，各數(shù)據(jù)值由各自傳感器獲得； 視頻監(jiān)控可以查看農(nóng)田白天和夜晚農(nóng)田狀況，以及農(nóng)機的作業(yè)狀況等，包括實時監(jiān)控和歷史視頻回放兩個部分。

3.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計子模塊

根據(jù)傳感器獲取的數(shù)據(jù)值，進行表格與圖形方式的統(tǒng)計與展示，并且統(tǒng)計預(yù)測可能出現(xiàn)的警報，給農(nóng)戶提供可靠地預(yù)測方案。

3.2.4 農(nóng)機調(diào)度子模塊

農(nóng)機調(diào)度子模塊是根據(jù)農(nóng)機位置分布情況，通過語音、信息或者視頻的形式進行上層管理人員與農(nóng)機手之間的指揮調(diào)度，描述業(yè)務(wù)，下達指令，可通過語音直接描述，亦可通過短信進行任務(wù)指令的傳達。

4 結(jié)論

農(nóng)機監(jiān)控系統(tǒng)，通過即時調(diào)度和管理農(nóng)忙時節(jié)農(nóng)機作業(yè)，有效提升了過去僅憑經(jīng)驗決策的管理的傳統(tǒng)方式。它的建立對實現(xiàn)農(nóng)機作業(yè)服務(wù)智能化、信息化發(fā)展具有很強的技術(shù)突破價值。隨著農(nóng)機服務(wù)的進一步社會化發(fā)展，基于GIS地理信息系統(tǒng)的農(nóng)機監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)在農(nóng)機作業(yè)領(lǐng)域必然有著廣闊的應(yīng)用空間。

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作者單位

安徽大學 安徽省合肥市 230000endprint