基于GIS的农机监控调度系统的设计

童维楗+高立+赵伟振

摘 要

随着我国土地政策的不断实施，农业机械信息化作业日趋增强，而当今农机作业中，信息发展相对滞后，大型农业机械资源不能合理调用，利用效率较低，针对这种情况提出一种以GIS（地理信息系统）为核心应用技术，GPRS（通用分组无线业务）GPS（全球定位系统）技术为基础的农机监控调度系统，进而实现实现农业机械的信息化作业。

【关键词】农机 调度 地理信息系统

1 引言

随着我国土地流转政策的实施，农业机械化和信息化进程的持续推进，农机合作社、农机行业协会等组织形式不断涌现，并逐渐发展壮大。由于农业生产具有较强的时效性和连贯性，对于大范围的农机作业，需要对农机资源进行合理配置、移动监控和有效调度。

文献[1]和文献[2]都使用GPS技术对农机作业实时记录，提高了农机信息化调度作业，其中文献[2]采用GSM技术以短信的方式进行调度指令的传送。文献[3]基于B/S框架与谷歌地图服务实现了一套农机监管调度系统，实现了农机实时监测，以及简易农机调度。这些研究虽然在农机作业过程起到了重要的指导作用，提高了作业效率，但由于这些系统在实际的作业中局限于操作者和管理人员的经验，缺乏有效的数据分析支撑，限制了农机高效监控调度的能力。本文将基于这些缺陷，设计一种能够高效管理调度的农机监控调度系统。

2 平台整体架构

整个系统主要由现场采集端、服务器端和远程控制终端手机或电脑三个部分组成，架构图如图1。

2.1 车载终端

车载终端主要包含两个方面，其一是农机手所带的手机客户端，手机客户端可以实时上传农机的位置信息，包括经度、纬度、海拔以及车辆行驶速度等数据；其二是农机上装载的各种传感设备，包括油量，水量，温度等农机性能相关参数的传感器，收集到的数据将以3G模块发送给云服务器端。

2.2 监控服务器端

服务器在逻辑上分为GIS服务器，云服务器，数据库三个核心部分。GIS服务器专一负责位置信息的处理，通过手机移动端，可以将经纬度、行驶速度、海拔高度等位置信息或者相关数据发送到GIS服务器中，该服务器统一进数据的实时存取处理并能够实时响应给客户端不同农机对应的位置信息；云服务器主要与客户端相交互，包括移动客户端和电脑客户端，解析接受并响应来自客户端的数据请求，并从数据库中对相关数据进行存取处理GIS服务器主要负责位置信息的处理，统一处理客户端农机状态信息等相关数据。

2.3 客户端监控终

客户终端主要包含位置信息查看，即时通信、农机状态参数检测与农机基本信息查看等功能。利用第三方平台的SDK技术可实现对远程农机的位置进行获取并在电子地图上进行查看，以及对本机位置信息的实时上传；即时通信可以实现农机手与农机手之间，管理人员与农机手之间方便快捷的通讯，更快捷方便的传达调度任务；农机状态参数检测则是可以无论何时何地都可以对具体某个农机当前运作时的状态进行检测，农机基本信息查看则是可以查看的具体农机的基本信息包括当前操作农机手等信息。

本系统利用手机客户端采集位置信息，GIS可采用百度平台SDK实现 GPRS网络回传与位置信息处理与存储；现场农机信息相关参数采集端主要依靠车载传感器采集，云服务器与数据库相协调将这些数据进行存储以及对客户端的实时数据支持。

3 系统设计

3.1 主要流程设计

农机调度系统运转图如图2所示。

整个系统设计到多个部分与环节的数据同步与传输，包括客户端，服务器端之间的数据交互。其中服务器端又分为云数据服务于GIS数据服务器，云服务器主要包含农机基本信息，视频监控，系统调度，各种现场信息参数的获取任务，而GIS数据服务器主要负责农机位置的追踪，以及相关位置信息管理的业务，这里可以选用百度SDK得到精准的位置服务。

通过手机客户端可以上传位置信息到GIS服务器，也可以向服务器请求获取其他农机的位置分布，行驶轨迹等信息并在地图上进行展示。客户端通过向服务器请求农机信息，农田现场信息，服务器通过对硬件系统发送的指令进行现场信息的实时返回，并返回至客户端中，客户端即可进行相关信息的展示。管理员通过查看农田作业情况，农机分布情况，可以通过音频或者视频的方式向一线农机手发送任务指令。

3.2 主要模块设计

主要模块设计图如图3所示。

3.2.1 农机管理子模块

农机管理子模块主要包括农机信息管理和位置管理两大部分组成。农机信息里可以查询到每个农机设备的具体信息，包括该农机的各种机器参数以及设备配置对应农机手等详细信息。位置管理即是对农机的移动位置等相关内容进行管理，其中主要包括实施轨迹追踪，历史轨迹回放，地理围栏设置三个部分。实时轨迹追踪可实时追踪农机的地理位置，并且将其位置信息记录下来，通过百度地图的鹰眼追踪模块进行实现；历史轨迹回放可以选定特定农机特定时间查看历史行驶轨迹；地理围栏设置可以设置农机运作范围，若农机实时位置超出该范围可以进行报警，可在农机报警界面及时查看，并采取相关调度措施。

3.2.2 远程监控子模块

该模块主要包括视频监控、远程控制和数据显示三个部分。在数据显示中可以查看气象数据、水位监测数据、农机实时参数，农机实时参数包括农机水位油量发动机温度等参数，各数据值由各自传感器获得； 视频监控可以查看农田白天和夜晚农田状况，以及农机的作业状况等，包括实时监控和历史视频回放两个部分。

3.2.3 数据统计子模块

根据传感器获取的数据值，进行表格与图形方式的统计与展示，并且统计预测可能出现的警报，给农户提供可靠地预测方案。

3.2.4 农机调度子模块

农机调度子模块是根据农机位置分布情况，通过语音、信息或者视频的形式进行上层管理人员与农机手之间的指挥调度，描述业务，下达指令，可通过语音直接描述，亦可通过短信进行任务指令的传达。

4 结论

农机监控系統，通过即时调度和管理农忙时节农机作业，有效提升了过去仅凭经验决策的管理的传统方式。它的建立对实现农机作业服务智能化、信息化发展具有很强的技术突破价值。随着农机服务的进一步社会化发展，基于GIS地理信息系统的农机监控调度系统在农机作业领域必然有着广阔的应用空间。

参考文献

[1]王有庆，田涌涛，李从心.面向对象技术在数控系统中的应用研究[J].机床与液压，2003，31（04）：115-116.

[2]Wang Shige.Constructing Reconfigurable Software for Machine Control Systems[J].IEEE Transaction on Robotics and Automation，2002，18（08）：475-485.

[3]李强.基于网络的红星农场农机信息化管理系统的研究与开发[D].大庆：黑龙江八一农垦大学，2008.

[4]项利国.基于网络的农业机械装备管理信息系统的研究与实现[D].杭州：浙江大学，2004.

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[7]王涛.基于Web Service的物流信息管理系统[D].成都：电子科技大学，2013.

作者单位

安徽大学 安徽省合肥市 230000endprint