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。     

基于语义Web的农业生产协同决策服务机制研究

针对分布式农业知识资源异构、自治和难以实现共享服务的问题,采用语义Web技术,提出了基于Web本体建模语言的异构农业知识资源描述模型和决策服务形式化表达模型.以模型为基础,将农业协同决策服务需求分解为多个决策流程片段,设计了基于上下文感知计算的农业问题协同决策服务机制,实现对多个决策流程任务和知识资源的按需调度,提高了农业知识资源的利用效率和协同推理效率.与其他方案不同,该机制进一步考虑了任务均衡分解与知识资源智能调度对协同决策服务机制的影响,并通过生猪疾病协同诊断决策系统的搭建进行了应用实例验证.实验表明,该方法在求解精度、决策效率方面优于传统农业智能决策方法.     

基于物联网和耕地数字化的农机智能管理系统的设计

提出了利用低成本物联网设备和高精度耕地轮廓信息建立当代互联网智慧农机管理系统的基本思路和方法,旨在解决目前基层农机工作实践中存在的管理效率低、信息不对称问题。系统可实现农户信息、耕地信息、农机信息、实时作业信息的自动匹配,较好地解决各级农机服务部门信息处理不对称、资源调度不合理的问题,同时有效改善了农户和农机户因缺少有效沟通渠道产生的沟通不畅问题。通过将互联网技术融入农机作业和管理环节,将农户、耕地、农机等要素有机结合,实现了农机资源高效调配和利用。     

农机自动导航控制决策方法与软件系统

为实现农机自动导航控制,兼顾系统成本和作业效率,对农机自动导航控制决策方法进行了研究,并设计开发了一种导航软件系统。首先,系统根据获取的农田边界、农田形状及作业需求进行路径规划。其次,采用简化二轮车运动学模型,采用模糊控制进行导航决策控制,模糊控制器的输入参数为农机横向偏差和航向偏差,输出参数为前轮转角信息。最后,导航系统根据转角信息,由PLC控制器控制方向盘转动,从而实现导航控制。导航软件采用模块化设计思想,由串口数据通讯、数据分析与处理、数据与图形显示和数据存储4个模块构成,基于C++/MFC语言编写实现。系统还可在导航结束后,对导航偏差数据进行保存,便于试验后进行误差分析。试验结果表明：农机自动导航控制决策方法可以实现较好的控制精度,软件系统界面友好、通讯稳定、功能较为齐全,满足农机田间自动导航作业的需求。     

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。     

农机导航的智能决策逻辑及功能开发特征

近年来,智慧农业理念在我国得到快速普及,农业机械产品研发和功能探索逐渐向智能作业、无人作业模式转型,导航技术是农业机械自动行驶的重要技术组成,随着导航功能扩展和综合决策功能的应用,农业机械的自动驾驶技术得到长足发展。该文基于农机导航技术发展现状和研究情况,分析了农机导航智能决策的原理与逻辑,说明了其中匹配的技术,结合导航功能现状分析了开发特征,强调了农机导航持续丰富功能和优化发展的重要意义。     

便携式农机监控与路径引导系统设计

为提高大型农机机组的农机管理调度效率与便捷性,基于平板电脑开发了农机监控与路径引导系统。设计了系统结构与数据流程,包括移动终端、服务器、通信网关和监控终端;设计了移动通信终端位置与属性传输、导航通信终端农田更新、导航通信终端路径引导等通信协议。基于Windows 平板电脑和GoogleMap 地图组件,开发了便携式农机管理调度原型系统,主要实现位置报告、机具监控、中心导航和移动指挥等功能。结合2011和2012年北京市相关农机合作社的应用实践,进行了系统应用验证。结果表明,系统可显著提高农机移动管理与调度效率,可为大型农机机组的管理与调度提供有益参考。     

现代农机调度系统设计——基于GIS农业旅游资源开发与规划

为了合理地实现农业资源的开发和规划,将GIS系统引入到了旅游资源的开发和规划中,且将该系统应用到了现代农机调度系统中,并对系统的可靠性进行了验证。利用基于农业旅游资源开发和规划的GIS系统对农机调度系统进行了优化,通过GIS和调度系统的融合,对系统的调度效率进行了测试,结果表明:优化后的调度效率比优化前效率高。由此验证了该方案的可行性,对于现代化农机管理研究具有重要的意义。     

农业机械导航路径规划研究进展

导航路径规划是农业机械自动导航的关键技术,近年来被广泛应用于耕种管收自动导航生产作业过程中。本文分别从全局路径规划和局部路径规划两个角度阐述分析了农业机械导航路径规划研究现状和进展。全局路径规划着重阐述了全覆盖路径规划和全局点到点路径规划,并归纳总结了在精准作业、农业运输和农机跨地块调度等方面的研究成果和具体应用。局部路径规划重点阐述了避障路径规划和局部跟踪路径规划,由于农业作业环境的复杂性和时空变异性,局部路径规划研究的重点是算法的实时性、高效性、鲁棒性和安全性。最后指出导航路径规划技术未来的研究重点为:数据资源标准化及规划路径共享;提高环境信息感知和解析能力;增强实时动态规划性能;路径规划与农机特性相结合。     

农机自动导航驾驶系统在北京市的试验及推广建议

农机导航自动驾驶系统具有提高土地利用率、节省油耗和降低劳动力成本等优点。介绍了国内外自动导航驾驶技术的研究现状,基于京郊地区农机自动导航驾驶技术的应用试验,对自动导航驾驶技术的直线度及邻接行宽两项参数进行了分析。试验结果表明,自动导航驾驶直线度及邻接行宽工作质量均明显优于人工驾驶,邻接行宽误差最高为1.482 cm,土地有效利用率提高5.96%。同时,对北京地区推广应用农机自动导航驾驶技术提出了建议。     

基于地理信息系统MapGIS的农机调度分配优化研究

为了提高多农机联合作业的效率,使农机在农忙时节能够高效地完成作业任务,基于地理信息系统MapGIS技术构建了农机调度分配优化系统,并利用云平台技术构建了调度系统的基本框架,设计了农机调度分配的动态显示可视化系统,有效提高了农机的现代化管理水平.以相同面积的农作物作业为研究对象,对采用农机调度优化系统前后的作业效率进行了...     

农机购置补贴政策与智慧农业体系的关联度模型分析

由于农机购置补贴政策和智慧农机体系的构建具有一定的关联性,采用灰色关联度建立了关联性分析模型,并采用极限神经网络算法对模型进行了优化,从而将关联性应用到智慧农业体系的构建上,特别是农机的远程调度管理系统的设计上,提高了系统的设计效率.以农机的远程调度管理为例,构建了智慧农业体系,并对关联性模型的作用进行了验证.结果表明...     

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。     

基于GIS和GPS的采棉机跨区作业调度与服务系统设计

精细农业是21世纪农业发展的主要方向,随着农业机械化的深入发展,农机规模作业和跨区域作业已成为趋势。为此,针对兵团棉花机械收获实际,将GPS与GIS技术相结合,设计了一套采棉机实时监控、调度与服务系统。该系统可实现在遥感影像地图上实时显示采棉机的位置,对采棉机作业进行监控,辅助农机管理人员科学有效地对采棉机进行调度和管理,从而提高采棉机的作业效率和机采棉公司的经济效益。     

基于元胞自动机模型的未来共享收割机智能化模式

当农民没有能力购买农机时,租赁便成为农民满足农机需求的主要方式,而共享作为一种新兴经济模式引起了广泛关注,也在不断发挥着重要作用,将其应用在“三农”领域可弥补租赁模式的不足。为此,提出了一种基于元胞自动机模型的未来共享收割机智能化模式,并采用启发式和遗传算法对模型进行了优化,从而使模型对于农机的共享调度和路径规划更加智能化。为了验证方案的可行性,模拟收割机作业情景,采用元胞自动机模型对收割机的共享调度过程进行了仿真计算,结果表明:采用智能化共享模式可以有效缩短农机的作业时间和作业路径,提高了收割机的作业效率,实现了农机的智能化管理。     

农机远程智能管理平台研发及其应用

本研究针对农机管理实时数据少、农机实时作业监管困难、服务信息不对称等问题,首先提出专业化远程管理平台设计时应具有五大原则：专业化、标准化、云平台、模块化以及开放性。基于这些原则,本研究设计了基于大田作业智能传感技术、物联网技术、定位技术、遥感技术和地理信息系统的可定制化的通用农机远程智能管理平台。平台分别为各级政府管理部门、农机合作社、农机手、农户设计并实现了基于WebGIS 的农机信息库及农机位置服务、农机作业实时监测与管理、农田基础信息管理、田间作物基本信息管理、农机调度管理、农机补贴管理、农机作业订单管理等多个实用模块。研究着重分析了在当前的技术背景下,平台部分关键技术的实现方法,包括采用低精度GNSS定位系统前提下的作业面积的计算方法、GNSS定位数据处理过程中的数据问题分析、农机调度算法、作业传感器信息的集成等,并提出了以地块为核心的管理平台建设思路;同时提出农机作业管理平台将逐步从简单作业管理转向大田农机综合管理。本平台对同类型管理平台的研发具有一定的参考与借鉴作用。     

基于北斗卫星导航的秸秆机械化还田作业管理系统

为满足秸秆机械化还田作业精准化管理的需要,解决还田工作中作业面积统计困难、现场核查工作量大、全局管理难以实现等若干现实问题,设计了基于北斗卫星导航的秸秆机械化还田作业精准管理系统。系统集成北斗卫星导航定位、物联网、地理信息系统等信息技术,通过北斗卫星导航农业机械车载信息终端,实时采集、处理秸秆还田作业中的定位和状态数据,获取还田现场的高清影像。通过建立作业管理信息系统,实现作业监控、地块识别、面积量测、质量评估、指标统计和指挥调度等功能。试验结果表明,系统可以有效实现轨迹监控、灵活调度、分类统计分析,提高了秸秆还田机械化作业效率。同时,地块识别率和地块面积统计达到了作业精度要求,可以满足秸秆机械化还田作业的需要。     

农业装备智能控制技术研究现状与发展趋势分析

智能控制是农业装备实现智能化的关键核心技术。从农业装备智能感知、智能控制、智能决策、自主作业、智能管控五方面阐述分析了国内外智能农机的发展现状,着重阐述了约翰迪尔、凯斯、科乐收、爱科等国际农机企业在农机智能控制方面的最新技术进展,分析了我国智能农机与国外的差距,指出了制约我国农机智能控制发展的关键问题。为实现我国从农机制造大国向农机制造强国的转变,融合大数据、云计算、物联网、人工智能等信息领域的前沿技术,提出了"智能在端、智慧在云、管控在屏"的智能农机系统发展新思路,指明现场控制智能化、云端决策智慧化、监控调度移动终端化是未来智能农机的发展方向。     

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。     

数字化指挥调度系统在农机管理中的应用

农机管理数字化指挥调度系统是以“3S”技术为核心建立起来的农机信息管理平台。介绍数字化指挥调度系统的特点以及构成,阐述数字化指挥调度系统的各个组成部分在农机管理中的应用情况,指出数字化指挥调度系统的应用可使农机管理工作更加快捷、精确,有助于实现农机管理与服务的网络化、数字化、科学化。