大型農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備安全智慧管理平臺研究與設(shè)計

馬 超

（池州學(xué)院大數(shù)據(jù)與人工智能學(xué)院，安徽 池州 247100）

現(xiàn)階段，智慧農(nóng)業(yè)已成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)進(jìn)程中的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。黨和國家高度重視“智慧農(nóng)業(yè)”發(fā)展，多項(xiàng)政策文件中均提出要發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)及相關(guān)技術(shù)［1］。雖然目前我國各地區(qū)建立工業(yè)智慧監(jiān)管平臺較多，但少有地區(qū)對大型農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行科學(xué)和數(shù)字化管理，大型農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備一旦發(fā)生故障小則影響生產(chǎn)效率，重則造成安全事故，因此對于農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)而言，了解生產(chǎn)設(shè)備流通狀況具有重要意義。目前，我國農(nóng)業(yè)裝置安全管理過程中，主要集中在以下幾個方面：一是大量農(nóng)業(yè)企業(yè)智慧管理意識淡薄，缺少農(nóng)業(yè)一體化平臺進(jìn)行智慧監(jiān)管，導(dǎo)致管理效率低且農(nóng)業(yè)安全事故頻發(fā)；二是二維管理平臺不夠真實(shí)，無法真實(shí)客觀反映農(nóng)業(yè)設(shè)備客觀現(xiàn)狀；三是傳統(tǒng)人工巡檢，隱患和風(fēng)險動態(tài)變化的狀態(tài)掌握不及時，往往后知后行；四是發(fā)生安全事故時，對事故現(xiàn)場狀況了解不清，現(xiàn)場應(yīng)急響應(yīng)與處理處置效率較低［2］。

鑒于此，本文的主要研究目標(biāo)包括2 個方面：第一，基于大范圍三維模型場景的基礎(chǔ)上，利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、寬帶無線等信息化與通信新技術(shù)搭建農(nóng)業(yè)設(shè)備智慧管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)接收和傳輸功能，并結(jié)合各類歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析對有可能發(fā)生安全事故的設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)防范；第二，模擬大型農(nóng)業(yè)設(shè)備發(fā)生側(cè)翻、碰撞、失控、自燃等安全事故，為駕駛和操作人員安全防護(hù)、附近居民撤離應(yīng)急救援及消防人員制定火災(zāi)救援預(yù)案提供理論依據(jù)。

1 農(nóng)業(yè)設(shè)備安全智慧管理平臺技術(shù)路線

本項(xiàng)目采用三維激光掃描或傾斜攝影測量技術(shù)獲取大型農(nóng)業(yè)設(shè)備三維模型，經(jīng)專業(yè)的后處理軟件對采集數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并建模得到與實(shí)景1∶1的三維立體模型；采集傳感器數(shù)據(jù)并與三維場景中的模型進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)傳感器的數(shù)據(jù)查詢并通過數(shù)據(jù)分析預(yù)警搭建交互式Web 三維可視化平臺，加載三維模型并融合傳感信息；響應(yīng)模塊通過模擬火災(zāi)、水災(zāi)、側(cè)翻以及操作人員操作不當(dāng)觀察機(jī)械設(shè)備變化，結(jié)合設(shè)備歷史維修數(shù)據(jù)進(jìn)行后期設(shè)備損害性預(yù)測（見圖1）。

2 農(nóng)業(yè)設(shè)備安全智慧管理平臺方案設(shè)計

2.1 感知數(shù)據(jù)與預(yù)警方案設(shè)計

感知數(shù)據(jù)與預(yù)警，主要設(shè)置農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備安全閾值，通過傳感器監(jiān)測進(jìn)行設(shè)備預(yù)警。數(shù)據(jù)監(jiān)測與預(yù)警任務(wù)可分為獲取感知數(shù)據(jù)解析并入庫、數(shù)據(jù)可視化、感知數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)三維場景融合、健康風(fēng)險評估［3］。健康風(fēng)險評估基于實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，三維場景中的感知數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)傳感器的最新監(jiān)測值有關(guān)。當(dāng)傳感器的監(jiān)控值與閾值不符時，定位標(biāo)記將出現(xiàn)在傳感器模型的相應(yīng)位置，使管理者能夠及時采取相應(yīng)的措施，警示信息以聲光報警和短信形式傳遞給農(nóng)機(jī)管理員（見圖2）。

2.2 系統(tǒng)框架設(shè)計

基于Web 的交互式農(nóng)機(jī)設(shè)備三維可視化平臺：該平臺的構(gòu)建采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)，總體架構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖3 所示，采用五層架構(gòu)，分別是基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)訪問層、應(yīng)用支持層、應(yīng)用系統(tǒng)層。其中，基礎(chǔ)設(shè)施層主要是包括光纖交換機(jī)、防火墻、服務(wù)器、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等；數(shù)據(jù)存儲層主要是包括維修數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)等；數(shù)據(jù)訪問層主要包括空間數(shù)據(jù)訪問引擎、垂直空間數(shù)據(jù)訪問引擎和屬性數(shù)據(jù)訪問引擎；應(yīng)用支撐層包括通用GIS 功能、統(tǒng)計分析功能、三維場景構(gòu)建功能和權(quán)限管理功能；應(yīng)用系統(tǒng)層主要包括系統(tǒng)管理、維修信息管理、檢測信息管理和感知數(shù)據(jù)管理［4］。

3 結(jié)語

本文研究的農(nóng)業(yè)裝置安全智慧管理平臺，響應(yīng)了國家“智慧農(nóng)業(yè)”安全建設(shè)的政策，結(jié)合了當(dāng)下行業(yè)痛點(diǎn)乃至全國農(nóng)業(yè)行業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行深入研究，對企業(yè)安全生產(chǎn)應(yīng)用有較好的促進(jìn)作用，對推動設(shè)備檢驗(yàn)流程創(chuàng)新、增強(qiáng)檢驗(yàn)智能化、增加企業(yè)市場競爭力有重要意義。