政策·数字农业部：启动农业物联网区域试验工程

4月23日,农业部印发了《农业物联网区域试验工程建设工作方案》。《方案》提出,在天津、上海、安徽三省市率先启动农业物联网区域试验工程。安徽大田生产物联网试验区以大田作物“四情”（苗情、墒情、病虫情、灾情）监测服务为重点,通过远程视频监控与先进感知相结合的农情数据信息实时采集、高效低成本信息传输和计算机智能决策技术的集成应用,实现大田作物全生育期动态监测预警和生产调度。该试验区将建设大田作物农情监测系统、基于感知数据的大田生产智能决策系统、基于物联网的农机作业质量监控与调度指挥系统、集成于12316平台的大田生产信息综合服务平台等。     

农机作业路径规划策略研究 —基于智慧农机大数据平台

针对我国农机跨区作业中存在的信息不对称、缺少有效农机调度手段等现状,建立了基于"互联网+"的农机作业信息服务平台,通过研发的手机APP、农机智能采集终端,实现了信息智能无缝对接,解决了农机服务产业链中信息不对称的问题。针对多机多地块作业调度问题,分析了基于智慧农机大数据平台的农机作业路径规划模型,设计了基于单位时间平均作业收益最大的优化调度算法,通过智能分单方式为农机大户或农机合作社的多台农机提供最优作业区域和行驶路线。试验结果表明:所提出的算法不仅确保了作物作业及时高效地完成,同时提高了作业收益,减少了作业成本。     

智慧农机调配管理平台设计与实现

针对目前农机作业过程中资源调度不合理、效率低下以及缺乏有效的农机调度与监管手段等问题,提出一种基于互联网的智慧农机管理平台。该平台分为数据采集层、网络传输层、平台层、访问层、用户层5个层次。围绕该平台,开发谷物收割机的机载数据采集单元,"我是地主"、"我是机手"手机APP,通过终端+APP的方式,将农机信息,服务供需双方信息进行实时动态匹配和对接,解决农机服务过程中供需之间的信息不对称问题。为解决大规模数据高并发的数据接收和存储问题,给出三层数据接收与存储架构,该结构同时具备良好的可扩展性。以机手为服务对象,提出在多目标约束下的基于回溯策略的农机智能调度算法,在作业季内可提高机手收益20.6%,实现了对农机资源的高效调配。设计改进型的三角形分割法,该方法提高农机作业面积计算精确性,使平均相对误差降至4.5%以下,减少农机服务过程中因测量作业面积产生的人力成本,能够满足服务费用快速计算的要求。将互联网技术融入农业机械的作业和管理环节,为实现农业机械作业全程信息化和智能化进行有益的尝试。     

农机装备智能测控技术研究现状与展望

农机装备正朝着智能化方向发展,智能测控是实现智能农机的核心技术。农机装备智能测控技术以农机装备为载体,包括农机作业相关信息智能感知、精准监控和作业决策与管理等技术。目前,我国农机装备智能测控存在高端装备、核心技术国产化程度低的问题。本文从农机作业智能感知技术、农机装备精准监控技术和农机作业智能决策与管理技术等方面对国内外研究现状进行综述。阐述了作物生长信息、土壤信息和农机作业状态信息等智能感知技术的大量成果;阐述了耕深、平整地、土壤消毒、播种、植保和收获领域的农机装备精准监控技术的研究进展;阐述了农机作业智能决策与管理技术在农机作业质量监管、农机调度方面的技术突破;重点阐述了农机装备智能测控技术在土地耕整机、土壤消毒机、播种机、施肥机、植保机、收获机及农机作业管理平台的应用现状,分析了各环节待解决的问题。最后,提出了农机装备智能测控技术未来发展方向：农机装备智能测控系统化技术研究;无人农场农机自主作业关键测控技术研究;田间复杂环境农机核心部件及传感器研发;农机大数据支撑的作业决策模型研究。     

北斗导航农机作业面积管理系统设计与试验

针对农机精准作业规模化管理与农机作业服务计费需要准确的农机作业面积,设计北斗导航农机作业面积管理系统,其中包括北斗导航农机作业面积管理终端和北斗导航农机作业面积管理平台,实现农机作业面积测量与管理。基于北斗卫星导航定位系统、北斗地基增强系统及ARM32位Cortex-M3处理器设计并开发管理终端,采集农机作业位置信息;同时采用C#、JAVA语言及SQL Server 2008数据库设计并开发前后端分离结构的管理平台,实现农机作业监控、面积测量、数据统计等功能。通过田间试验,检验管理终端定位误差和管理平台面积测量精度。试验结果表明,该系统能够实现农机工作时间、工作地点、作业面积、作业轨迹等信息实时记录和回放。北斗导航农机作业面积管理终端水平定位误差仅为2.7 cm,作业面积平均测量误差为1.818%。该系统能够精准测量农机作业面积。     

基于智能快递终端存取方案的农机信息化管理系统

针对多农机规模化作业管理的需求,参照智能快递终端存取方案,设计了一套基于GPS和GPRS的农机信息系统,由信息采集终端、通信网络和监控终端组成。信息采集终端将农机作业实时信息通过GPRS网络和因特网上传到监控终端,监控终端具有数据通信与解析、数据存储与查询、农机具位置实时显示与轨迹回放等功能。为了验证方案的可行性,对系统进行了测试,结果表明:采用农机信息系统可以成功显示农机实时作业信息和状态,而且采用信息系统可以明显提高农机的调度和作业效率,对于农机规模化作业的研究具有重要的现实意义。     

基于分布式计算的农机运营效率分析

为适应深松整地作业的监管需求,国家农业智能装备工程技术研究中心研制了农机深松作业监管服务系统。针对海量的农机运动轨迹数据,搭建了基于Spark技术的分布式集群轨迹处理试验平台,研究了基于分布式计算的农机运营数据分析方法。针对运营时间、作业时间、时间利用率及班次利用率等多项指标,对2015年8-12月期间的新疆塔城地区14台农机深松作业轨迹数据进行了农机运营效率分析。数据分析结果有助于测算和客观评价农机运营效率,为农机智能管理与科学调度研究提供数据支持。     

基于BDS的农机精确调度和高效作业平台设计与应用

围绕农机精确调度和高效作业需求,按照农机调度和作业全业务流程,基于BDS定位导航技术,利用农机时空调度模型、航空遥感图像、采用B/S与C/S结合两种结构混合模式技术体系,设计开发农机精确调度和高效作业平台,实现从农机供需发布、智能匹配和调度、作业监控到决策、应急、管理于一体全流程服务。该平台已经应用于京津冀130余家农机合作社6 000多台农机。随着我国北斗导航系统不断完善,该平台应用推广将面向全国近200万农机服务组织和近1 000万台农机。     

大数据时代数学教学在农机信息化技术中的应用

随着计算机和通信技术的不断发展,大数据已经进入人们的生活,如各种教学平台。为了提高农机调度的效率和管理水平,基于数学教学大数据云平台系统,设计了现代化农机协同作业系统。同时以农机调度为例,对系统进行了测试,包括农机调度、作业轨迹显示、海量信息查询效率、农机监控精度和作业效率,并对测试数据进行了统计汇总。对比结果表明:采用农机信息化系统可以明显提高信息查询效率及监控精度,对于现代农机协同化作业管理的研究具有重要的意义。     

基于GNSS的农田平整定位精度优化与试验

基于全球卫星导航系统（Global navigation satellite system, GNSS）农田平整作业中，GNSS定位数据不仅是地形测量和基准面设计的基础，而且在平地作业中实时影响农田平整的精度。针对当前GNSS定位数据误差分析较少，提出一种基于联合滤波算法的GNSS定位数据分析处理方法。分析平地作业过程中GNSS定位数据的误差源，结合多路径效应和随机噪声，提出因地形起伏引起的振动误差校正方法，利用卡尔曼、小波变换联合滤波算法，校正数据误差提高定位精度，农田定位对比试验分析表明，高程定位精度明显提高，平地工作中，GNSS定位实际高度波动范围缩小20%，能够更好的指导农田平整工作。     

农业机械底盘技术研究现状与展望

农业机械底盘是移动式农业动力机械的重要组成部分,其技术发展反映了农业现代化程度和智能化发展水平。本文从传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统、底盘遥控等方面阐述了国内外农业机械底盘技术的发展现状,着重归纳了四轮驱动、无级变速、轮距可调、空气悬架、悬浮车桥、线控转向、制动防滑等新技术在农业机械底盘上应用的进展,并结合不同应用环境阐明了农业机械底盘各系统相关技术的基本原理和特点,最后根据我国农业机械底盘技术研究与应用需求,从加强基础理论研究和关键零部件性能优化、提升底盘平台化与轻量化设计水平、实现底盘智能化控制与信息化管理等方面对农业机械底盘未来研究方向进行了展望。     

农业机械与信息技术融合发展现状与方向

为理清国内外农业机械与信息技术融合发展现状，找到重点发展方向，借此大力推进中国农业机械智能化发展，本文首先分析了国外农业机械与信息技术融合发展的现状，总结了其发展的五大特点。之后指出中国农业机械化发展虽然成效显著，但仍存在农机信息化融合的区域及结构发展不平衡、企业和农民对农业机械信息化的认可度还不高、基础研究与关键技术研究薄弱、农机作业信息系统管理水平不高且缺乏统一标准等问题。最后提出了中国农业机械与信息技术融合发展的方向，包括促进智能感知技术发展与导航技术研究、推进农业机械装备智能化、构建农机智慧作业系统、推进农机自主作业技术研究与无人农场建设、加强农机信息化技术标准制定与复合型人才培养等。农业机械与信息技术融合是中国现代农业机械发展的必然趋势，利用信息技术促进农业机械的发展，能够最大化发挥信息技术的引导效应，提高农业生产效率，对于推进中国农业机械高质高效发展具有重要意义。     

山东高效农业模式下田间管理装备研究进展与对策

现代高效农业是追求经济、社会和生态综合效益最佳的现代农业产业,其发展面临着资源和环境双重压力。从产品设计与制造、机械除草、变量施肥和精准施药等角度深入分析国内外田间管理主要环节作业装备的研发现状,指出肥药资源的精准供给和农机资源的高效利用是山东省高效农业模式下田间管理装备发展面临的两大关键问题。对此,提出在田间管理全环节的关键基础理论和核心技术突破基础上,通过“以机代药”和智能化技术有机融合,实现减药降污及作业过程的精确感知与精准管控,在保证农艺要求的同时减少资源浪费,缓解生态安全问题;提出通过模块化设计使农机装备得以“按需组装”,实现高效利用;并结合现代传感、物联网等先进技术手段将田间管理装备作业过程纳入到智能农业互联网平台,构建全新高可靠农机大数据,从而实现全农艺环节的高质高效,促进山东省现代高效农业的发展。     

“精细农业”技术体系及其应用

介绍了“精细农业”的技术思想、主要支持技术、操作过程、应用实例及在我国的应用前景，指出“精细农业”提供的技术体系和认识思维方式必将对我国的农业技术革命产生重大影响。     

基于TD-LTE的多机协同导航通信系统研究

为实现多个农机在农田环境中自主导航协同作业，设计了基于TD-LTE的多机协同导航通信系统。该系统由导航定位传感器、无线通信模块、车载控制终端和远程通信软件组成，其中：传感器包含GNSS接收机、惯性测量单元（IMU）和角度传感器，用于获取每台农机的地理位置、自身姿态和车辆转向角信息。无线通信模块采用4G DTU作为系统通信设备，与车载终端串口相连，实现RS232串口转TD-LTE网络功能。4G DTU经配置软件配置好串口参数等信息后，连接目的服务器IP地址和端口号，将车载传感器采集的数据按设计好的通信协议经TD-LTE网络传输到远程服务器的通信软件中。车载控制终端采用工控机（IPC）,实现农机自动导航控制与人机交互。远程通信软件应用Socket网络编程开发了数据接收显示与数据发送的功能模块。系统对每台农机的状态信息实时上传的同时也可以接收远程服务器端对多台农机的协同控制命令，对于软件界面中显示的在线农机，可以根据优先级有选择的进行通信。以4台雷沃欧豹拖拉机为试验平台，每台农机状态信息的发送频率为5Hz，进行了系统稳定性试验测试，丢包率均为0.1%，且均无延迟，系统具有较高的可靠性与实时性。     

农业装备运维与作业服务管理信息化技术研究进展

智能农业装备是信息化、自动化、智能化的综合体,其智能化水平主要表现在作业过程状态感知、数据分析、科学决策与自主控制等先进技术的应用。目前,我国农业装备在作业服务方面主要存在故障自动监测实用性差、维修服务资源配置失衡以及服务调度成本高等问题。本文以农业装备中典型机具——联合收获机为例,重点综述了国内外联合收获机运维服务管理相关典型技术的现状和特点,阐述和剖析了农业装备远程运维服务平台、作业数据监测、多机协同作业以及运维服务优化等方面的研究现状和发展动态。阐述了运维服务管理平台总体构架与技术进展;并分别阐述了作业工况、作业质量感知与车载终端管理等远程运维数据监测技术研究进展,路径规划、协同控制与任务分配等多机协同作业技术研究进展,故障诊断预测、维修策略与群体调度等运维服务优化技术研究进展;最后,结合实际应用场景,总结分析了农业装备运维服务管理技术所面临的挑战和机遇,提出了农业装备信息化管理技术的未来发展方向;并指出我国农业装备运维服务管理信息化技术未来研究方向。     

农业机械装备智能终端发展现状

智能终端具有采集和感知环境信息、定位、处理和传输信息指令、实现人机交互等功能,是智能农业机械及农机智能化管理系统中必不可少的组成部分,对于跨区域的农机调度和监管、农机作业补贴申报和发放具有重要意义。着眼于农业机械智能化整体概况,从智能终端的功能、类型、硬件构成等角度,分析和阐述智能终端的研究和应用现状,并给出智能终端开发建议。      

基于Java的农机作业调度管理Web平台架构技术研究

为了解决农机的派出、组织生产和质量监控等缺少有效管理技术手段的问题,基于B/S架构,使用Java语言和Web服务器,开发了农机调度管理服务平台框架。平台前端以JSP实现与用户交互界面,主要实现了注册用户对个人信息的管理、管理人员和作业人员的双向搜索等功能;平台后端的业务逻辑用Java语言实现。在作业前,可以将农机机具、作业人员信息和农田地理信息录入到调度系统中,根据实际农田作业需求,利用GPS导航规划路径;在作业时,可以对作业质量和作业效率进行监控,从而有效地提高了农机的管理水平;最后,使用调度系统和不使用调度系统对6个农田地块的作业效率进行了对比,验证了系统的可行性。     

农业机械装备智能终端的发展现状

农业机械装备的智能化是实现农业现代化有力支撑和重要体现。智能终端是智能农业机械和农业机械的智能化管理系统中必不可少的组成部分,具有采集感知机具和环境信息、定位机具位置、处理和传输信息和指令、人机交互等功能,对于实现跨区域的农机调度和监管、农机作业补贴申报和发放等均具有重要意义。本文从农业机械智能化整体概况着手,从智能终端的功能、类型以及硬件构成等角度,对智能终端的研究和应用现状进行了分析和阐述,并给出了研究和发展的建议。