農(nóng)機(jī)可視化調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

余永久，顧晶晶※，王立澤

（1. 蘇州京卓智信息科技有限公司，江蘇蘇州215000；2. 江蘇海洋大學(xué)海洋技術(shù)與測繪學(xué)院，連云港222000）

0 引言

農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、提高農(nóng)村生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要支撐［1］。根據(jù)2016年《中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》的統(tǒng)計(jì)，2004—2015年我國農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力從6.4億kW增長到11.17億kW，增長74.5%（國家統(tǒng)計(jì)局農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查司，2016年）［2］。2017年關(guān)于深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的發(fā)展意見中提出實(shí)施智慧農(nóng)業(yè)工程，推進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)示范和農(nóng)業(yè)裝備智能化［3］。2018年12月國務(wù)院提出要滿足億萬農(nóng)民對(duì)機(jī)械化生產(chǎn)的需要為目標(biāo)，以農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合、機(jī)械化信息化融合，推動(dòng)農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化向全程全面高質(zhì)高效升級(jí)［1］。農(nóng)業(yè)機(jī)械化和智能化成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，給我國農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來新的格局，快速提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)效率、釋放人力，帶了經(jīng)濟(jì)效益的顯著提升。隨著農(nóng)機(jī)作業(yè)的高速普及，我們也仍然發(fā)現(xiàn)普遍存在一些問題，比如受各地的地理環(huán)境影響、農(nóng)機(jī)的調(diào)度不合理、農(nóng)機(jī)作業(yè)不規(guī)范、缺乏有效的監(jiān)控手段、作業(yè)的面積難以精確核算等［4-5］。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了基于網(wǎng)絡(luò)的物物相連技術(shù)，通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，能夠感知農(nóng)機(jī)的作業(yè)狀態(tài)［6］。全球定位系統(tǒng)在精確農(nóng)業(yè)以及農(nóng)機(jī)作業(yè)管理中得到了廣泛應(yīng)用［7］。因此將信息化手段結(jié)合3S和物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備運(yùn)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)，能夠加強(qiáng)對(duì)農(nóng)機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、全過程監(jiān)督以及農(nóng)機(jī)資源的合理調(diào)度。20世紀(jì)80年代末，美國開始在農(nóng)作物收割、播種、灌溉等農(nóng)業(yè)機(jī)械上運(yùn)用GPS監(jiān)控技術(shù)，改善傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式［8］。國內(nèi)早在2013年黑龍江省建設(shè)了升級(jí)農(nóng)機(jī)資源管理指揮調(diào)度中心，結(jié)合3G、GPS、GIS等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)機(jī)資源的日常管理、生產(chǎn)調(diào)度、售后遠(yuǎn)程服務(wù)等多項(xiàng)功能［9］。目前國內(nèi)包括北京市、上海市、許昌市等全國各個(gè)區(qū)域都建成了農(nóng)機(jī)資源調(diào)度指揮中心。

5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3S技術(shù)的快速發(fā)展，給智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了新的技術(shù)和思路，進(jìn)一步解決了數(shù)據(jù)傳輸斷點(diǎn)延遲、作業(yè)面積難以核算、農(nóng)機(jī)資源調(diào)度不合理、跨區(qū)作業(yè)難監(jiān)管難等問題。如何在農(nóng)機(jī)智能化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、合理優(yōu)化農(nóng)機(jī)資源分配、促進(jìn)農(nóng)民增收，指導(dǎo)農(nóng)民精準(zhǔn)作業(yè)，同時(shí)也為政府加強(qiáng)監(jiān)管、發(fā)放補(bǔ)貼提供管理依據(jù)。文章主要是以深松機(jī)作業(yè)為背景，基于GIS技術(shù)，利用定位設(shè)備、深度傳感設(shè)備、智能調(diào)度終端等對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)以5G智能手機(jī)、PC瀏覽器為終端，面向廣大農(nóng)機(jī)企業(yè)、農(nóng)民以及農(nóng)機(jī)手等提供農(nóng)機(jī)定位查詢、農(nóng)機(jī)分布查詢、農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程調(diào)度等農(nóng)業(yè)行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品，為農(nóng)機(jī)化信息服務(wù)的智慧化提供一種新的思路和手段。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

農(nóng)機(jī)深松整地是改善耕地質(zhì)量，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措［10］。系統(tǒng)以深松機(jī)作業(yè)為背景，以智能農(nóng)機(jī)裝備、物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備為基礎(chǔ)，通過信息化手段實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)的數(shù)字化管理、科學(xué)化調(diào)度，推動(dòng)農(nóng)機(jī)作業(yè)效率的快速提升，為提高農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量提供技術(shù)支撐，推進(jìn)農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)向智能化、現(xiàn)代化發(fā)展。系統(tǒng)能夠?qū)r(nóng)機(jī)作業(yè)全過程進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測、及時(shí)預(yù)警、遠(yuǎn)程可視化調(diào)度管控、面積核算等，有助于科學(xué)合理調(diào)度農(nóng)機(jī)，提高農(nóng)機(jī)作業(yè)效率、節(jié)約成本投入，同時(shí)能夠精確核算作業(yè)面積為農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼發(fā)放提供依據(jù)。系統(tǒng)主要包括農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控、農(nóng)機(jī)作業(yè)云圖管理、農(nóng)機(jī)調(diào)度管理、松土面積核算、報(bào)警管理、農(nóng)機(jī)運(yùn)營可視化等模塊。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)架構(gòu)

農(nóng)機(jī)可視化調(diào)度系統(tǒng)為B/S（瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，基于.NET框架，采用C#語言進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)環(huán)境使用Visual Studio 2019。系統(tǒng)從開發(fā)技術(shù)架構(gòu)的角度分為數(shù)據(jù)/服務(wù)層、業(yè)務(wù)層和用戶層3個(gè)部分，具體交互關(guān)系如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)架構(gòu)Fig.1 Technical architecture diagram of system development

（1）數(shù)據(jù)/服務(wù)層。數(shù)據(jù)管理以及發(fā)布服務(wù)，為業(yè)務(wù)層提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐。系統(tǒng)嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)支持對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理，能夠?qū)Χ鄥f(xié)議設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化采集、處理和發(fā)布，業(yè)務(wù)層根據(jù)業(yè)務(wù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用。系統(tǒng)環(huán)境采用Windows服務(wù)器操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)按照性質(zhì)分為兩類，分別為空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，采用PostgreSQL進(jìn)行管理，空間數(shù)據(jù)引擎采用PostGIS平臺(tái)；地圖服務(wù)發(fā)布采用ArcGIS Server平臺(tái)。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮大量監(jiān)測數(shù)據(jù)的并行處理、訪問效率，經(jīng)過論證后采用TDengine大數(shù)據(jù)平臺(tái)，能夠極大的提高數(shù)據(jù)處理和訪問的效率，提高用戶的交互體驗(yàn)。

（2）業(yè)務(wù)層。是農(nóng)機(jī)可視化調(diào)度系統(tǒng)的核心，根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)對(duì)底層數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯處理，為用戶提供可視化交互界面，將用戶與數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，具有中間橋梁作用。該系統(tǒng)的業(yè)務(wù)層主要是針對(duì)農(nóng)機(jī)可視化調(diào)度設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控、軌跡回放、可視化調(diào)度等業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)層應(yīng)用服務(wù)器采用Docker和Nginx。前端設(shè)計(jì)方面，主要是可視化圖表和地圖服務(wù)設(shè)計(jì)，其中圖表主要采用Echarts組件，地圖服務(wù)的調(diào)用和專題地圖的生成使用ArcGIS API for JavaScript。采用WebAPI/JSON完成該平臺(tái)與第三方平臺(tái)的數(shù)據(jù)對(duì)接。

（3）用戶層。采用WEB方式訪問，主要是接收用戶的請(qǐng)求，為用戶提供了交互工具，系統(tǒng)為管理人員和駕駛員提供系統(tǒng)訪問入口，便于用戶操作。系統(tǒng)主要分為管理端和大屏端兩個(gè)訪問端，管理端主要是便于日常監(jiān)管，大屏端主要是針對(duì)管理人員進(jìn)行可視化調(diào)度和決策。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源和核心生產(chǎn)要素，系統(tǒng)整合相關(guān)農(nóng)業(yè)信息資源，同時(shí)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)具有空間性和多樣性的特點(diǎn)，考慮數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，需要事先制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，便于統(tǒng)一、規(guī)范化管理。系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)包括：多協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、空間地理信息數(shù)據(jù)以及與第三方平臺(tái)對(duì)接的數(shù)據(jù)。因此系統(tǒng)將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)為空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，分別制定數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)，具體指導(dǎo)后期的數(shù)據(jù)執(zhí)行。

空間數(shù)據(jù)庫主要包括：農(nóng)田所在地區(qū)的衛(wèi)星地圖柵格數(shù)據(jù)、農(nóng)場分布位置、農(nóng)機(jī)運(yùn)行軌跡、松土面積、作業(yè)面、農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)位置等矢量數(shù)據(jù)。為了便于對(duì)空間數(shù)據(jù)的維護(hù)與修改，矢量數(shù)據(jù)的屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一存入屬性數(shù)據(jù)庫，將矢量要素唯一標(biāo)識(shí)碼作為相應(yīng)屬性數(shù)據(jù)關(guān)系表的主鍵建立關(guān)聯(lián)。屬性數(shù)據(jù)庫里主要為基礎(chǔ)的管理信息和空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的屬性信息，包含現(xiàn)場管理農(nóng)機(jī)油耗、農(nóng)機(jī)運(yùn)行速度、松土管理、設(shè)備管理、基礎(chǔ)管理、機(jī)構(gòu)部門、人員管理、權(quán)限管理等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

2.3 平臺(tái)架構(gòu)

從農(nóng)機(jī)可視化調(diào)度系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求出發(fā)，對(duì)整個(gè)平臺(tái)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，整個(gè)架構(gòu)一共可以分為5個(gè)層次和兩大保障體系，分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層、用戶層，平臺(tái)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 平臺(tái)架構(gòu)Fig.2 Architecture diagram of platform

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層。包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、安全設(shè)備、基礎(chǔ)的存儲(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備等；物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備具有超強(qiáng)的環(huán)境感知能力和智能性，包括深度傳感設(shè)備、GPS定位設(shè)備、智能調(diào)度終端、物聯(lián)網(wǎng)卡等，采集深松機(jī)實(shí)時(shí)作業(yè)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)施進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并通過主機(jī)設(shè)施、存儲(chǔ)設(shè)施等存儲(chǔ)，是數(shù)據(jù)層的重要支撐。

（2）數(shù)據(jù)層。指系統(tǒng)所涉及到的數(shù)據(jù)按照制定的數(shù)據(jù)標(biāo)注進(jìn)行分類、統(tǒng)一、規(guī)范化管理形成的數(shù)據(jù)集，包括用于管理數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)資源目錄、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)主要包括實(shí)時(shí)和歷史的地理信息空間數(shù)據(jù)；屬性數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)管理信息和農(nóng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的相關(guān)屬性信息數(shù)據(jù)。

（3）支撐層。是支撐系統(tǒng)運(yùn)行的中間件及服務(wù)支撐，包括日志服務(wù)、消息服務(wù)、GIS平臺(tái)和流程引擎、中間件等。

（4）應(yīng)用層。是根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，對(duì)實(shí)時(shí)采集的各類感知信息進(jìn)行綜合加工和智能分析，輔助以統(tǒng)計(jì)、分析等手段，為農(nóng)戶、管理人員等提供個(gè)性化、智能化服務(wù)。系統(tǒng)主要是對(duì)農(nóng)機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、作業(yè)面積監(jiān)測、農(nóng)機(jī)調(diào)度管理等，便于加強(qiáng)對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)全過程的管理、能夠合理調(diào)度農(nóng)機(jī)資源，優(yōu)化作業(yè)路徑等，提高農(nóng)機(jī)作業(yè)效率。

（5）用戶層。是系統(tǒng)面向的具體應(yīng)用對(duì)象，包括農(nóng)機(jī)操作人員、農(nóng)場人員、農(nóng)機(jī)服務(wù)機(jī)構(gòu)，以及農(nóng)業(yè)局的管理者和決策人員。通過嚴(yán)格的權(quán)限管理機(jī)制，能夠合理控制系統(tǒng)訪問權(quán)限。

（6）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、運(yùn)維保障體系是貫穿系統(tǒng)建設(shè)的各個(gè)層面，為系統(tǒng)建設(shè)提供保障和支撐條件，確保農(nóng)機(jī)可視化調(diào)度系統(tǒng)安全、可靠、持續(xù)運(yùn)行的必要條件。

3 系統(tǒng)功能模塊分析

農(nóng)機(jī)可視化調(diào)度系統(tǒng)從功能設(shè)計(jì)上主要分為8個(gè)模塊，分別包括農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控、農(nóng)機(jī)作業(yè)云圖管理、農(nóng)機(jī)調(diào)度管理、松土面積核算、報(bào)警管理、農(nóng)機(jī)運(yùn)營可視化、基礎(chǔ)信息管理、系統(tǒng)管理。具體功能模塊如圖3所示。

圖3 平臺(tái)功能模塊Fig.3 Function module diagram of platform

3.1 農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊

通過安裝在農(nóng)機(jī)上的車載定位設(shè)備、深度感知設(shè)備實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)車輛的實(shí)時(shí)位置的查看與追蹤以及松土機(jī)的作業(yè)狀態(tài)，包括農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)GIS位置、地址、作業(yè)深度、速度、方向等信息，同步實(shí)時(shí)預(yù)警農(nóng)機(jī)違規(guī)行為。根據(jù)農(nóng)機(jī)作業(yè)位置，形成軌跡路線。用戶可以在地圖上看到所有農(nóng)機(jī)的空間分布，且只需要在系統(tǒng)內(nèi)綁定到對(duì)應(yīng)的農(nóng)機(jī)上，就可以查看農(nóng)機(jī)的實(shí)時(shí)作業(yè)狀態(tài)，便于對(duì)作業(yè)全過程的監(jiān)管。

（1）實(shí)時(shí)作業(yè)狀態(tài)監(jiān)管。實(shí)現(xiàn)車輛實(shí)時(shí)信息的采集，能夠根據(jù)作業(yè)任務(wù)的指定區(qū)域準(zhǔn)確判斷車輛是否在存在跨區(qū)作業(yè)的行為；同時(shí)在系統(tǒng)上表示當(dāng)前農(nóng)機(jī)的作業(yè)狀態(tài)。

（2）實(shí)時(shí)農(nóng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)。系統(tǒng)對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，點(diǎn)擊具體農(nóng)機(jī)可以查看其作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)深度、所在位置、作業(yè)速度、作業(yè)人員等詳細(xì)信息。

（3）實(shí)時(shí)告警。農(nóng)機(jī)在跨區(qū)域作業(yè)、超速、作業(yè)不達(dá)標(biāo)等違規(guī)行為出現(xiàn)時(shí)，進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，提醒監(jiān)管人員進(jìn)行及時(shí)提醒。

3.2 農(nóng)機(jī)作業(yè)云圖管理

農(nóng)機(jī)作業(yè)云圖是根據(jù)農(nóng)機(jī)實(shí)際作業(yè)的深度在地圖上生成帶有空間位置信息的作業(yè)云圖，直觀反映農(nóng)機(jī)作業(yè)情況。

（1）松土作業(yè)云圖。系統(tǒng)能夠根據(jù)農(nóng)機(jī)作業(yè)的情況實(shí)時(shí)生成作業(yè)云圖，也可以根據(jù)某個(gè)時(shí)間段查看歷史云圖。云圖根據(jù)作業(yè)的平均深度分級(jí)顯示，用不同的顏色進(jìn)行區(qū)分展示，直觀展示作業(yè)的合格情況。同時(shí)云圖上可以直接查看作業(yè)區(qū)的距離與經(jīng)緯度坐標(biāo)。比如在內(nèi)蒙某些地區(qū)深松為了能打破犁底層，深度一般要大于25 cm，不超過40 cm，則系統(tǒng)設(shè)定低于25 cm為紅色，25～40 cm之間為綠色，高于40 cm為橙色，配色支持自定義。不同地區(qū)的深松的要求不一樣，可以根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。

（2）歷史軌跡回放。系統(tǒng)能夠記錄農(nóng)機(jī)所有的實(shí)時(shí)監(jiān)控作業(yè)信息，管理人員可以根據(jù)駕駛?cè)藛T、作業(yè)車輛、作業(yè)時(shí)間進(jìn)行查詢，并且能夠進(jìn)行作業(yè)軌跡的額回放，便于管理人員核實(shí)歷史作業(yè)狀態(tài)。

3.3 農(nóng)機(jī)調(diào)度管理模塊

隨著農(nóng)機(jī)作業(yè)的高速普及，隨之出現(xiàn)了農(nóng)機(jī)資源調(diào)度不合理、跨區(qū)作業(yè)難以監(jiān)管等問題。通過在農(nóng)機(jī)上安裝車載調(diào)度終端，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)車輛的日常監(jiān)管、日常任務(wù)派發(fā)、智能優(yōu)化作業(yè)路徑、應(yīng)急調(diào)度。

（1）日常作業(yè)任務(wù)。根據(jù)作業(yè)任務(wù)，管理人員可以根據(jù)作業(yè)量、作業(yè)區(qū)域等形成日常的作業(yè)任務(wù)，并且派發(fā)給指定駕駛?cè)藛T，包括作業(yè)區(qū)域、作業(yè)要求、作業(yè)時(shí)間等信息。駕駛?cè)藛T上車后，進(jìn)行簽到確認(rèn)作業(yè)任務(wù)。任務(wù)完成后需要再次進(jìn)行確認(rèn)。

（2）智能優(yōu)化作業(yè)路徑。系統(tǒng)能夠根據(jù)目前農(nóng)機(jī)的作業(yè)狀態(tài)、位置分布、任務(wù)完成情況，進(jìn)行智能優(yōu)化作業(yè)路徑，合理分配農(nóng)機(jī)資源。

（3）應(yīng)急調(diào)度管理。農(nóng)機(jī)在作業(yè)過程中出現(xiàn)突發(fā)問題不能繼續(xù)作業(yè)，可以緊急調(diào)度另外一輛進(jìn)行作業(yè)；天氣惡劣的情況下進(jìn)行作業(yè)規(guī)則的調(diào)整管理，系統(tǒng)形成調(diào)度記錄，并標(biāo)識(shí)調(diào)度記錄持續(xù)時(shí)間。

（4）報(bào)警提示。系統(tǒng)將預(yù)警信息實(shí)時(shí)發(fā)送到農(nóng)機(jī)對(duì)應(yīng)的調(diào)度終端，提醒駕駛?cè)藛T存在異常預(yù)警，便于及時(shí)調(diào)整作業(yè)情況。

3.4 松土面積核算模塊

農(nóng)機(jī)松土面積核算模塊主要依據(jù)農(nóng)機(jī)實(shí)際作業(yè)的運(yùn)行軌跡進(jìn)行作業(yè)面積的核算，系統(tǒng)能夠有效核算重復(fù)作業(yè)的面積，由此作為補(bǔ)貼發(fā)放的依據(jù)。根據(jù)作業(yè)面積核算情況，對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估統(tǒng)計(jì)，由此作為對(duì)作業(yè)情況的考核依據(jù)。

（1）作業(yè)面積核算。系統(tǒng)能夠記錄農(nóng)機(jī)作業(yè)的運(yùn)行歷史軌跡，通過對(duì)作業(yè)軌跡進(jìn)行對(duì)比，能夠識(shí)別重復(fù)作業(yè)的面積，并自動(dòng)去重，準(zhǔn)確核算實(shí)際作業(yè)面積，作為農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼的發(fā)放依據(jù)。

（2）作業(yè)質(zhì)量考核。系統(tǒng)設(shè)定了農(nóng)機(jī)作業(yè)的考核標(biāo)準(zhǔn)，主要從實(shí)際作業(yè)面積、有效作業(yè)深度、作業(yè)違規(guī)記錄情況三個(gè)維度進(jìn)行綜合評(píng)估考核，能夠加強(qiáng)對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)的考核監(jiān)管，有效提高農(nóng)機(jī)作業(yè)的質(zhì)量。

（3）作業(yè)面積統(tǒng)計(jì)。對(duì)作業(yè)面積的情況的統(tǒng)計(jì)，包括作業(yè)面積、松土質(zhì)量合格面積、合格率等信息的統(tǒng)計(jì)，并以可視化圖表的形式直觀展示。

3.5 報(bào)警管理

農(nóng)機(jī)根據(jù)作業(yè)任務(wù)在指定作業(yè)區(qū)域、按照規(guī)定的速度、作業(yè)深度進(jìn)行作業(yè)，如果存在跨區(qū)作業(yè)、違規(guī)超速、深度不達(dá)標(biāo)、異常離線等情況，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出預(yù)警信息，及時(shí)提醒駕駛員、管理人員，便于加強(qiáng)農(nóng)機(jī)作業(yè)的規(guī)范性。

（1）報(bào)警記錄。系統(tǒng)記錄產(chǎn)生所有的報(bào)警消息記錄，可以按照人員、報(bào)警類型等條件進(jìn)行篩選，便于發(fā)現(xiàn)高頻違規(guī)行為和人員，便于針對(duì)性的進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)。

（2）報(bào)警規(guī)則管理。報(bào)警規(guī)則主要從作業(yè)區(qū)域、行駛速度、作業(yè)深度、作業(yè)狀態(tài)幾個(gè)維度進(jìn)行設(shè)置，管理人員可以設(shè)置規(guī)定的范圍，一旦實(shí)際作業(yè)超過規(guī)定的范圍系統(tǒng)按照規(guī)定的時(shí)間間隔發(fā)送預(yù)警消息。

3.6 農(nóng)機(jī)運(yùn)營可視化模塊

農(nóng)機(jī)運(yùn)營可視化模塊是對(duì)整個(gè)農(nóng)機(jī)運(yùn)作情況的總覽，能夠以可視化的形式直觀展示農(nóng)機(jī)作業(yè)的情況，形成“一屏掌握全局”，輔助管理者了解轄區(qū)情況，輔助提高監(jiān)管水平、加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)水平及提升農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量。

（1）基礎(chǔ)要素一張圖。在地圖上展示農(nóng)場、合作社、作業(yè)區(qū)域等重要信息的空間分布位置。

（2）農(nóng)機(jī)分布一張圖。在地圖上展示農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)的空間分布位置、作業(yè)狀態(tài)信息，了解農(nóng)機(jī)的分布情況和作業(yè)情況，緊急情況可以對(duì)農(nóng)機(jī)進(jìn)行一鍵調(diào)度。

（3）作業(yè)質(zhì)量分析。在大屏端展示農(nóng)機(jī)的作業(yè)云圖，可以根據(jù)區(qū)域、作業(yè)時(shí)間進(jìn)行篩選，同時(shí)以圖表的形式展示作業(yè)合格率、違規(guī)情況統(tǒng)計(jì)及排名。

（4）作業(yè)完成情況統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)各個(gè)區(qū)域的深松完成情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，了解當(dāng)前完成進(jìn)度，也作為補(bǔ)貼發(fā)放的依據(jù)。

3.7 基礎(chǔ)信息管理

基礎(chǔ)信息管理主要是建立農(nóng)機(jī)基礎(chǔ)信息檔案，科學(xué)有效的管理相關(guān)基礎(chǔ)信息，全面掌握轄區(qū)內(nèi)的基礎(chǔ)信息，便于統(tǒng)一管理和調(diào)度。

（1）農(nóng)機(jī)管理。對(duì)所有農(nóng)機(jī)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，農(nóng)機(jī)信息包括農(nóng)機(jī)的車牌號(hào)、品牌、購入時(shí)間、駕駛員、聯(lián)系電話、所屬農(nóng)場等。

（2）農(nóng)具管理。對(duì)所有農(nóng)具數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，農(nóng)具信息包括作業(yè)類型（間隔深松機(jī)和全方位深松機(jī)）、補(bǔ)貼金額、作業(yè)深度、作業(yè)速度范圍等。

（3）駕駛員信息管理。對(duì)所有駕駛員信息的統(tǒng)一管理，駕駛員信息包括聯(lián)系方式、地址、所屬農(nóng)場等。

（4）農(nóng)場管理。對(duì)區(qū)域內(nèi)所有的農(nóng)場信息的統(tǒng)一管理，農(nóng)場信息包括名稱、所屬區(qū)域、地址、負(fù)責(zé)人等，農(nóng)場可以綁定具體的地理位置，便于查看實(shí)際空間位置。

（5）監(jiān)測設(shè)備管理。目前系統(tǒng)內(nèi)涉及監(jiān)測設(shè)備包括GPS定位設(shè)備、深度感知傳感器、智能調(diào)度終端，對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，設(shè)備信息包括：設(shè)備名稱、設(shè)備類型、購入時(shí)間、對(duì)應(yīng)農(nóng)機(jī)等信息。

3.8 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊主要組織機(jī)構(gòu)管理與角色管理、權(quán)限管理、開發(fā)配置管理，系統(tǒng)能夠通過用戶角色進(jìn)行權(quán)限控制。

（1）組織機(jī)構(gòu)與角色管理。組織機(jī)構(gòu)主要是對(duì)組織部門信息、電話以及聯(lián)系人等信息，和一些崗位信息及人員管理等方面的信息進(jìn)行設(shè)置與管理。角色在組織機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)定用戶角色，根據(jù)角色進(jìn)行權(quán)限的設(shè)定，能夠控制用戶的訪問權(quán)限。

（2）權(quán)限管理。權(quán)限管理主要是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的有關(guān)權(quán)限進(jìn)行設(shè)置，主要包括一些功能權(quán)限以及人員權(quán)限等方面。

（3）開發(fā)設(shè)置。主要是對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息字典等內(nèi)容的設(shè)定，比如設(shè)備類型、作業(yè)狀態(tài)、區(qū)域等。

4 結(jié)論

農(nóng)機(jī)可視化調(diào)度系統(tǒng)，依托物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備、GPS定位設(shè)備、智能調(diào)度終端，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)的全過程監(jiān)管、可視化調(diào)度管理，促進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展，在提高作業(yè)效率、作業(yè)質(zhì)量的同時(shí)能夠合理調(diào)度資源、節(jié)約成本投入。該系統(tǒng)除了重點(diǎn)加強(qiáng)農(nóng)機(jī)作業(yè)過程和作業(yè)質(zhì)量的全過程監(jiān)管提高作業(yè)效率和質(zhì)量以外，還解決了幾個(gè)核心問題：（1）智能調(diào)度優(yōu)化，能夠根據(jù)當(dāng)前的作業(yè)任務(wù)、農(nóng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)完成情況進(jìn)行合理優(yōu)化，分配作業(yè)任務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)機(jī)資源的精準(zhǔn)、合理利用。同時(shí)，智能調(diào)度在出現(xiàn)農(nóng)機(jī)故障等情況還能夠及時(shí)應(yīng)急調(diào)度，保障作業(yè)任務(wù)快速高效完成；（2）作業(yè)面積核算，能夠?qū)ψ鳂I(yè)面積進(jìn)行去重分析得到有效作業(yè)面積，作為農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼發(fā)放的依據(jù)；（3）作業(yè)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，首先系統(tǒng)能夠根據(jù)平均作業(yè)深度計(jì)算規(guī)定深度范圍內(nèi)的合格率，此外能夠依托GIS地圖生成作業(yè)云圖，用不同的顏色區(qū)分展示直觀反映作業(yè)質(zhì)量情況。農(nóng)機(jī)可視化調(diào)度系統(tǒng)利用新技術(shù)與農(nóng)機(jī)智能裝備在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的融合，更加節(jié)能高效，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。