談農(nóng)業(yè)機械衛(wèi)星導航精準管理

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摘要：農(nóng)業(yè)機械通過衛(wèi)星導航實現(xiàn)精準化管理是一項復雜的系統(tǒng)工程，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐活動中，農(nóng)業(yè)機械的精準化管理與操作面臨著作業(yè)面大、數(shù)據(jù)統(tǒng)計復雜、宏觀管理難度大等困難。為滿足農(nóng)業(yè)機械精準化管理的需要，本文借助北斗衛(wèi)星導航，通過導航定位、地理信息等技術(shù)手段采集農(nóng)業(yè)機械的實時作業(yè)信息和相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)影像監(jiān)測、地塊測量、遠程調(diào)度等，以期提高農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：精準管理；信息系統(tǒng)；北斗導航；關(guān)鍵技術(shù)

在我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(guān)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(nóng)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(nóng)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(guān)的政策扶持，提高了智能農(nóng)業(yè)機械在農(nóng)業(yè)作業(yè)中的利用程度，取得了顯著的效果，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(guān)部門不能實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)獲取及匯總，相關(guān)工作的整體性和宏觀性管理缺乏保障；二是相關(guān)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(zhì)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(nóng)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(shù)支持

長期以來，在我國農(nóng)機領(lǐng)域，一貫利用GPS定位系統(tǒng)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的定位、監(jiān)控以及調(diào)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(nèi)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(nóng)業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)中，“北斗”成為我國現(xiàn)代化農(nóng)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(shù)，結(jié)合地信技術(shù)，重組與優(yōu)化農(nóng)業(yè)機械作業(yè)的管理系統(tǒng)，實現(xiàn)農(nóng)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(nóng)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(nóng)業(yè)大區(qū)，也是農(nóng)業(yè)機械大區(qū)。長期以來，自治區(qū)政府職能部門及相關(guān)的涉農(nóng)科研院所一直致力于信息化、智能化農(nóng)機作業(yè)的研究與推廣工作。基于歷史經(jīng)驗，筆者認為農(nóng)機作業(yè)流程主要由作業(yè)分配、調(diào)度、監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集、反饋等環(huán)節(jié)構(gòu)成。

2.2總體架構(gòu)設計

農(nóng)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(gòu)成。其中：感應系統(tǒng)由農(nóng)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(gòu)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(jié)構(gòu)設計等工具對技術(shù)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(nóng)的管理部門和農(nóng)業(yè)集體經(jīng)濟組織及農(nóng)機手共享，并提供相關(guān)服務。

2.3農(nóng)機車載終端設計

2.3.1高精度定位模塊GGA依次經(jīng)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(jīng)GNSS解析，最后，將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS輸送到服務器。

2.3.2高分辨率攝像設備農(nóng)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(nóng)機速度、農(nóng)機作業(yè)周期、農(nóng)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(nóng)業(yè)機械的分布情況。二是作業(yè)監(jiān)控。對農(nóng)業(yè)機械作業(yè)的周圍環(huán)境、農(nóng)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(nóng)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(diào)度。此項功能分配農(nóng)機作業(yè)區(qū)域，并根據(jù)作業(yè)情況進行動態(tài)調(diào)整。五是信息維護。為涉農(nóng)單位及個人用戶提供信息查詢功能。六是作業(yè)分析。對農(nóng)機作業(yè)位置、進度和完成質(zhì)量等情況進行反饋，并繪制相關(guān)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(guān)鍵技術(shù)分析

農(nóng)業(yè)機械由北斗進行定位，但是定位信息量巨大，農(nóng)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(nóng)機行駛軌跡農(nóng)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(nóng)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。

參考文獻：

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作者：王維民 單位：新疆博樂第五師九十團農(nóng)業(yè)發(fā)展服務中心