溫嶺市智慧農(nóng)機服務平臺的構成與功能

王新斌 王中楨

作者信息：溫嶺市農(nóng)機管理總站，317500，浙江溫嶺

溫嶺市位于浙東南黃金海岸線中部，是一個新興的濱海開放城市。隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展、工業(yè)化和城市化的推進，為穩(wěn)定糧食種植面積、減輕農(nóng)民勞動強度、增強農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，提高農(nóng)業(yè)機械利用率尤為重要。2016年溫嶺市農(nóng)業(yè)機械化已具備一定規(guī)模，擁有農(nóng)機總動力112萬kW，農(nóng)業(yè)機械裝備達8 000多臺（套），農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)了機械化。2016年完成機耕作業(yè)面積2.626萬hm2、機收面積1.693萬hm2、糧食烘干4.91萬t、跨區(qū)作業(yè)面積1.059萬hm2，為全市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全程機械化服務。

為了進一步增強農(nóng)機管理服務科學決策能力，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化、智能化和網(wǎng)絡化水平，保障農(nóng)機的高效安全生產(chǎn)，2017年，溫嶺市開展了智慧農(nóng)機服務平臺建設，現(xiàn)已基本完成并投入使用。

1 平臺實施情況

溫嶺市智慧農(nóng)機服務平臺融合市農(nóng)機管理總站、鎮(zhèn)（街道）農(nóng)業(yè)服務中心、農(nóng)機合作社、家庭農(nóng)場、生產(chǎn)基地、農(nóng)機維修網(wǎng)點和農(nóng)機大戶等農(nóng)業(yè)管理與服務主體于一張圖。通過平臺建設和應用，實現(xiàn)農(nóng)機作業(yè)高效有序，農(nóng)機管理服務決策高效科學，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化、智能化、網(wǎng)絡化。

平臺建設內(nèi)容包括：①安裝127臺北斗農(nóng)機車載定位終端設備于25臺農(nóng)田拖拉機、81臺聯(lián)合收割機、14臺高速插秧機、4臺穴直播機和3臺自走式噴桿噴霧機；②設置視頻監(jiān)控20個點位（其中球機13只、槍機7只）于8家規(guī)模以上烘干服務中心；③建成地理信息顯示系統(tǒng)，將10家“機器換人”示范工程建設主體（其中包括省級示范鎮(zhèn)1家、全國示范社1家、省級示范基地4家、農(nóng)機農(nóng)藝融合示范點2家）、76家農(nóng)機服務組織 （包括農(nóng)機專業(yè)合作社18家、育秧烘干中心30家、農(nóng)機經(jīng)銷商3家、農(nóng)機維修網(wǎng)點25家）、191家設施農(nóng)業(yè)主體（包括糧油97家、水果27家、蔬菜37家、畜牧11家、食用菌4家、水產(chǎn)6家、茶葉5家、花卉4家）上線；④建設大屏顯示系統(tǒng)，為各類農(nóng)業(yè)機械提供實時服務數(shù)據(jù)情況。

智慧農(nóng)機服務平臺建成后，溫嶺市農(nóng)機管理部門作為專業(yè)用戶將使用該系統(tǒng)，農(nóng)機合作社和廣大農(nóng)機戶、農(nóng)戶作為非專業(yè)用戶，可利用手機微信公眾號登錄該系統(tǒng)享受快捷服務，溫嶺農(nóng)機行業(yè)服務和監(jiān)管水平將邁上一個新臺階。

2 平臺特點與優(yōu)勢

溫嶺市智慧農(nóng)機服務平臺融合北斗衛(wèi)星導航定位、物聯(lián)網(wǎng)傳感、地理信息系統(tǒng)、3G/4G移動通信、信息融合與數(shù)據(jù)處理等高新技術于一體，為集約化、機械化翻耕、播種、插秧、植保、收割、秸稈還田、烘干、設施農(nóng)業(yè)等農(nóng)機作業(yè)提供作業(yè)數(shù)據(jù)采集、自動化處理、統(tǒng)計分析、精細化管理等服務功能，為農(nóng)機作業(yè)調(diào)配管理工作提供一套科學公正、行之有效的解決方案。對于不同的管理或使用對象，其特點也能帶來不同的效益點。

2.1 提高農(nóng)機管理部門管理效率

一是通過平臺可以開展農(nóng)機作業(yè)實時全局監(jiān)管，提高監(jiān)管效率，降低監(jiān)管成本；二是可以開展季度、年度作業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，作為作業(yè)補貼發(fā)放依據(jù)和供農(nóng)機決策管理；三是實現(xiàn)作業(yè)面積自動統(tǒng)計，作業(yè)畫面實時監(jiān)控，作業(yè)質(zhì)量方便核查；四是實施平臺統(tǒng)一管理，提高農(nóng)機信息化管理水平；五是可以加強與農(nóng)機合作組織和農(nóng)機手的交流。

2.2 方便合作社實時調(diào)度

合作社可以通過平臺對本合作社的上線農(nóng)業(yè)機械，及時準確掌握農(nóng)機作業(yè)進度；實時查詢農(nóng)機投入和地理分布情況；開展對作業(yè)農(nóng)機指揮調(diào)度；提高作業(yè)效率和服務水平，從而建立規(guī)范管理流程。

2.3 減輕農(nóng)機手作業(yè)負擔

機手可以通過該平臺手機微信公眾號，及時了解掌握本機械的定位和查詢歷史軌跡；實時監(jiān)控農(nóng)機作業(yè)；查詢作業(yè)面積；作業(yè)過程中完成面積測定，節(jié)省人力開支和時間成本。通過軌跡查詢和回放，在作業(yè)過程中自動完成面積測定，大大節(jié)省了作業(yè)前后測量土地面積的時間，減輕了農(nóng)機手作業(yè)負擔。

2.4 集成多方面優(yōu)勢

該平臺優(yōu)勢：一是集成了北斗、物聯(lián)網(wǎng)、無線通信等新一代信息技術，科技含量高；二是平臺桌面軟件、手機微信公眾號兩位一體，滿足不同人群需求；三是可以完成農(nóng)機作業(yè)情況全天候、全覆蓋實時監(jiān)控；四是平臺能自動統(tǒng)計作業(yè)面積，精確度高，實時性強，作業(yè)數(shù)據(jù)長久保存，支持事后查驗；五是平臺能自動生成各類統(tǒng)計報表，報表顯示圖文并茂、直觀易懂、數(shù)據(jù)精確；六是使用信息化手段實現(xiàn)作業(yè)面積和質(zhì)量核查，提高核查效率，降低人工成本；七是可開展農(nóng)機資源信息化管理和農(nóng)機智能調(diào)度，提高農(nóng)機資源配置利用水平。

3 平臺組成路線

3.1 農(nóng)機信息化管理平臺

利用北斗定位導航、地理信息系統(tǒng)，匯聚新一代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術,實現(xiàn)農(nóng)機信息化集中監(jiān)管、大數(shù)據(jù)整合統(tǒng)計分析，同時增加了農(nóng)機已監(jiān)控和未監(jiān)控各類機具統(tǒng)計分布，合作社、服務中心、特色產(chǎn)業(yè)、設施農(nóng)業(yè)和經(jīng)銷商、維修網(wǎng)點等地理位置分布展示，以及視頻中心和車輛定位等功能。農(nóng)機信息化管理平臺組成詳見表1，平臺各類界面如圖1—5所示。

表1 農(nóng)機信息化管理平臺一覽表

圖1 平臺登錄界面

圖2 機器換人功能模塊

圖3 基礎信息介紹

圖4 服務組織功能模塊

圖5 設施農(nóng)業(yè)功能模塊

3.2 農(nóng)機作業(yè)精細化管理平臺

3.2.1 構成

構建北斗農(nóng)機作業(yè)精細化管理平臺采用標準的層級結構體系，分為四層，從下至上依次為感知層（北斗農(nóng)機終端、高清拍照設備）、傳輸層（移動通信網(wǎng)絡）、服務層（通信服務器、應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器）和應用層（平臺軟件、手機微信公眾號），如圖6所示。

圖6 農(nóng)機作業(yè)精細化管理平臺結構流程圖

（1）北斗高精度農(nóng)機定位終端。其功能是農(nóng)機定位和數(shù)據(jù)采集。該終端特點：一是采用集成BDS/GPS高精度定位芯片，實時獲取農(nóng)機位置，實現(xiàn)高精度定位；二是定位準確度高，即使在農(nóng)機慢速行駛情況下也能準確獲取農(nóng)機位置；三是定位頻率高，可準確獲取農(nóng)機行駛軌跡；四是采用集成GSM/GPRS移動通信模塊，可實時上傳終端數(shù)據(jù)；五是內(nèi)置大容量存儲模塊，可緩存農(nóng)機作業(yè)數(shù)據(jù)，可靠性高；六是預留多種外設接口，支持拍照設備、傳感設備等外部設備的接入；七是內(nèi)置圖像壓縮處理模塊和位置、圖像數(shù)據(jù)分流程序，避免資源競爭，提高數(shù)據(jù)上傳效率；八是支持遠程控制和升級，方便維護；九是防水、防塵、防震，滿足農(nóng)機作業(yè)環(huán)境的特殊要求。

（2）高清拍照設備。用于拍攝農(nóng)機作業(yè)現(xiàn)場影像圖片。該設備采用廣角鏡頭，可提供較寬廣的視景。采用彩色JPEG編碼，拍攝照片清晰度高，拍攝效果好，滿足農(nóng)機作業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控和作業(yè)質(zhì)量核查要求。內(nèi)置基于農(nóng)機作業(yè)場景分析的自動拍照控制算法，提高有效照片比例，減少不必要的數(shù)據(jù)流量消耗。支持遠程控制攝像頭進行人工手動拍照，具備防水、防塵、防震等特性。

（3）農(nóng)機作業(yè)精細化管理平臺管理軟件。其集成了北斗衛(wèi)星導航定位、物聯(lián)網(wǎng)傳感、地理信息系統(tǒng)、無線通訊、信息融合與數(shù)據(jù)處理等高新技術，其頁面如圖7所示。

圖7 農(nóng)機作業(yè)精細化管理平臺頁面

平臺軟件系統(tǒng)采用具有 “基于空間網(wǎng)格剖分的農(nóng)機作業(yè)面積自動統(tǒng)計”功能的算法，通過對農(nóng)機作業(yè)軌跡數(shù)據(jù)分析處理，能自動識別出作業(yè)地塊區(qū)域和計算出作業(yè)地塊面積。該算法自動化程度高，執(zhí)行效率高、速度快，計算穩(wěn)定可靠，精確度高。

平臺軟件提供各種實用的功能模塊，為農(nóng)機管理部門和農(nóng)機合作組織提供各種精細化管理服務。

（4）手機微信公眾號。運用移動互聯(lián)時代的思維方式，借助微信公眾號平臺，提供微信公眾號，供政府管理部門、農(nóng)機合作組織和農(nóng)機手安裝使用，滿足不同人群的實際需求，隨時隨地提供個性化服務。微信公眾號平臺提供各種實用功能，包括農(nóng)機定位、軌跡回放、作業(yè)統(tǒng)計、面積查詢、實時面積測定等。

3.2.2 功能

農(nóng)機作業(yè)精細化管理平臺具有北斗衛(wèi)星定位、農(nóng)機作業(yè)監(jiān)控、面積統(tǒng)計分析、作業(yè)面積和質(zhì)量核查、農(nóng)機調(diào)度、實時面積測定等多項功能。

（1）北斗衛(wèi)星定位。將農(nóng)機定位終端裝置于農(nóng)機上，通過定位終端與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)建立連接，實時獲取農(nóng)機準確位置（如圖8所示），實現(xiàn)農(nóng)機實時定位跟蹤。通過串聯(lián)農(nóng)機位置信息點形成歷史軌跡，真實反映農(nóng)機行駛和作業(yè)路線（如圖9所示），準確掌握農(nóng)機作業(yè)過程。

圖8 衛(wèi)星定位頁面

圖9 作業(yè)路線頁面

（2）農(nóng)機作業(yè)監(jiān)控。實時監(jiān)視選定農(nóng)機的作業(yè)數(shù)據(jù)，包括農(nóng)機終端在線狀態(tài)、作業(yè)深度、作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)里程、實時面積、作業(yè)視頻等。通過影像圖片展示，第一時間了解農(nóng)機作業(yè)現(xiàn)場情況，如圖10所示。

圖10 作業(yè)功能展示

（3）農(nóng)機作業(yè)面積測定。實時面積測定使用手機微信公眾號，農(nóng)機作業(yè)開始前啟動測定，作業(yè)過程中無需任何操作，作業(yè)完成后結束測定，自動得出作業(yè)面積，測量準確，操作簡單。農(nóng)機作業(yè)過程中即完成面積測定，相對于手持面積測定儀繞地走圈的傳統(tǒng)測定方式，節(jié)省了時間成本和人力開支。

（4）作業(yè)面積統(tǒng)計分析。結合地理信息系統(tǒng)高清影像圖，以地塊方式統(tǒng)計作業(yè)面積，已完成作業(yè)地塊涂色顯示，作業(yè)完成區(qū)域一目了然。作業(yè)面積統(tǒng)計分析結果還可以線圖、柱圖、餅圖等報表形式進行可視化展示，直觀易懂，如圖11所示。提供多維度多角度的統(tǒng)計分析方式，可按農(nóng)機個體、農(nóng)機合作組織、行政區(qū)劃、農(nóng)機個體+行政區(qū)劃、農(nóng)機合作組織+行政區(qū)劃等方式進行農(nóng)機作業(yè)統(tǒng)計、進度分析、對比分析和效率分析。

圖11 作業(yè)面積統(tǒng)計

（5）作業(yè)面積和質(zhì)量核查。提供地塊級別的面積核查方式。系統(tǒng)自動識別出地塊區(qū)域并在高清影像圖上標記作業(yè)面積，如圖12所示，核查人員可以非常方便地對農(nóng)機作業(yè)地塊進行逐一核查?？梢哉{(diào)取對應地塊上的農(nóng)機作業(yè)現(xiàn)場影像圖庫，通過對影像圖片進行查看分析，輔以農(nóng)機作業(yè)速度變化曲線，準確判斷農(nóng)機作業(yè)質(zhì)量，如圖13所示。相對于傳統(tǒng)的核查方式，通過平臺系統(tǒng)進行作業(yè)核查可以最大限度地節(jié)省核查成本，提高核查效率，真正做到全量核查。

圖12 作業(yè)面積核查

圖13 作業(yè)質(zhì)量核查

（6）農(nóng)機調(diào)度管理。管理部門或農(nóng)機合作社可利用調(diào)度功能向指定農(nóng)機發(fā)送調(diào)度指令，實現(xiàn)農(nóng)機跨區(qū)作業(yè)引導，并可對作業(yè)開始及結束時間、區(qū)域信息、作業(yè)面積等調(diào)度信息進行新增、修改、刪除等操作。農(nóng)機手可以通過手機，及時獲取調(diào)度信息，快速響應調(diào)度任務。

充分利用農(nóng)機、農(nóng)機手和作業(yè)客戶三者資源，采用農(nóng)機調(diào)配算法，綜合考慮作業(yè)進度、農(nóng)機投入情況、地理分布情況等因素，進行科學調(diào)度，可有效提高農(nóng)機資源利用效率。

3.3 農(nóng)機生產(chǎn)安全監(jiān)管平臺

利用遠程視頻對較大規(guī)模的糧食烘干服務中心進行生產(chǎn)現(xiàn)場實時監(jiān)控，能即時發(fā)現(xiàn)糧食烘干過程中的安全隱患狀況并及時提醒排除。規(guī)模以上全市8家糧食烘干服務中心安裝了高清攝像頭，將實時圖像通過光纖鏈路傳輸?shù)绞修r(nóng)機管理總站總監(jiān)控室，通過大屏顯示系統(tǒng)實時顯示（如圖14所示），圖像數(shù)據(jù)實時傳輸流暢。要求重點監(jiān)控糧食烘干機作業(yè)過程中的多方位場景，攝像頭精度達到200萬像素，采用64路硬盤錄像機，數(shù)據(jù)硬盤能存一個月錄像。

圖14 烘干中心實時監(jiān)控畫面

3.4 終端大屏幕顯示系統(tǒng)

安裝LCD大屏系統(tǒng)，由6塊55英寸LCD屏組成。把數(shù)字顯示技術、多屏圖像處理技術、信號切換技術、網(wǎng)絡技術等綜合為一體，提供一個集網(wǎng)絡集中監(jiān)控、信息資源共享、分析決策和指揮調(diào)度于一體的綜合顯示平臺。通過大屏幕顯示系統(tǒng)，可以輕松實現(xiàn)直觀、實時、全方位地集中顯示各個系統(tǒng)的信息，各系統(tǒng)信息在大屏幕上可根據(jù)需要以任意大小、任意位置和任意組合進行顯示，并且對顯示信息進行智能化管理，以便于指揮中樞準確、實時、全面地觀看和掌握各方面信息并作出正確的決策。

4 項目成效

溫嶺市開展智慧農(nóng)機服務平臺建設，形成核心數(shù)據(jù)庫，夯實農(nóng)機信息化管理支撐，保障全市農(nóng)業(yè)發(fā)展。其優(yōu)勢與作用主要體現(xiàn)在：一是為農(nóng)機作業(yè)環(huán)節(jié)補貼發(fā)放、行業(yè)監(jiān)管、行政審批提供決策依據(jù)，避免人工統(tǒng)計差錯，提高管理水平；二是為農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)、農(nóng)機合作社、家庭農(nóng)場、農(nóng)戶等提供資源狀況的查詢、瀏覽和可視化展現(xiàn)，提高設備使用率和生產(chǎn)效能，有效提高應急指揮調(diào)度水平；三是提供農(nóng)機定位和歷史軌跡查詢、農(nóng)機作業(yè)實時監(jiān)控、作業(yè)面積查詢、作業(yè)過程中完成面積測定等功能，節(jié)省人力開支和時間成本，減輕農(nóng)機手作業(yè)負擔；四是為農(nóng)機設備全程記錄軌跡、速度，利用云平臺記錄大數(shù)據(jù)并提供分析，提高安全管理水平；五是為政府相關部門和社會機構按許可提供數(shù)據(jù)下載、加工、分發(fā)和產(chǎn)品定制等多元化信息服務，提升產(chǎn)業(yè)鏈整體協(xié)作水平，促進農(nóng)業(yè)、農(nóng)機發(fā)展和監(jiān)管方式創(chuàng)新，加快實現(xiàn)農(nóng)業(yè)“機器換人”步伐。