溫嶺市智慧農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。隨著農村經濟的發展、工業化和城市化的推進，為穩定糧食種植面積、減輕農民勞動強度、增強農業綜合生產能力，提高農業機械利用率尤為重要。2016年溫嶺市農業機械化已具備一定規模，擁有農機總動力112萬kW，農業機械裝備達8 000多臺（套），農業生產主要環節基本實現了機械化。2016年完成機耕作業面積2.626萬hm2、機收面積1.693萬hm2、糧食烘干4.91萬t、跨區作業面積1.059萬hm2，為全市農業生產提供了產前、產中、產后全程機械化服務。

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

1 平臺實施情況

溫嶺市智慧農機服務平臺融合市農機管理總站、鎮（街道）農業服務中心、農機合作社、家庭農場、生產基地、農機維修網點和農機大戶等農業管理與服務主體于一張圖。通過平臺建設和應用，實現農機作業高效有序，農機管理服務決策高效科學，促進農業生產信息化、智能化、網絡化。

平臺建設內容包括：①安裝127臺北斗農機車載定位終端設備于25臺農田拖拉機、81臺聯合收割機、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設置視頻監控20個點位（其中球機13只、槍機7只）于8家規模以上烘干服務中心；③建成地理信息顯示系統，將10家“機器換人”示范工程建設主體（其中包括省級示范鎮1家、全國示范社1家、省級示范基地4家、農機農藝融合示范點2家）、76家農機服務組織 （包括農機專業合作社18家、育秧烘干中心30家、農機經銷商3家、農機維修網點25家）、191家設施農業主體（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6家、茶葉5家、花卉4家）上線；④建設大屏顯示系統，為各類農業機械提供實時服務數據情況。

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

2 平臺特點與優勢

溫嶺市智慧農機服務平臺融合北斗衛星導航定位、物聯網傳感、地理信息系統、3G/4G移動通信、信息融合與數據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、設施農業等農機作業提供作業數據采集、自動化處理、統計分析、精細化管理等服務功能，為農機作業調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 提高農機管理部門管理效率

一是通過平臺可以開展農機作業實時全局監管，提高監管效率，降低監管成本；二是可以開展季度、年度作業數據統計分析，作為作業補貼發放依據和供農機決策管理；三是實現作業面積自動統計，作業畫面實時監控，作業質量方便核查；四是實施平臺統一管理，提高農機信息化管理水平；五是可以加強與農機合作組織和農機手的交流。

2.2 方便合作社實時調度

合作社可以通過平臺對本合作社的上線農業機械，及時準確掌握農機作業進度；實時查詢農機投入和地理分布情況；開展對作業農機指揮調度；提高作業效率和服務水平，從而建立規范管理流程。

2.3 減輕農機手作業負擔

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；實時監控農機作業；查詢作業面積；作業過程中完成面積測定，節省人力開支和時間成本。通過軌跡查詢和回放，在作業過程中自動完成面積測定，大大節省了作業前后測量土地面積的時間，減輕了農機手作業負擔。

2.4 集成多方面優勢

該平臺優勢：一是集成了北斗、物聯網、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；三是可以完成農機作業情況全天候、全覆蓋實時監控；四是平臺能自動統計作業面積，精確度高，實時性強，作業數據長久保存，支持事后查驗；五是平臺能自動生成各類統計報表，報表顯示圖文并茂、直觀易懂、數據精確；六是使用信息化手段實現作業面積和質量核查，提高核查效率，降低人工成本；七是可開展農機資源信息化管理和農機智能調度，提高農機資源配置利用水平。

3 平臺組成路線

3.1 農機信息化管理平臺

利用北斗定位導航、地理信息系統，匯聚新一代互聯網、物聯網等技術,實現農機信息化集中監管、大數據整合統計分析，同時增加了農機已監控和未監控各類機具統計分布，合作社、服務中心、特色產業、設施農業和經銷商、維修網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 設施農業功能模塊

3.2 農機作業精細化管理平臺

3.2.1 構成

構建北斗農機作業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（北斗農機終端、高清拍照設備）、傳輸層（移動通信網絡）、服務層（通信服務器、應用服務器、數據庫服務器）和應用層（平臺軟件、手機微信公眾號），如圖6所示。

圖6 農機作業精細化管理平臺結構流程圖

（1）北斗高精度農機定位終端。其功能是農機定位和數據采集。該終端特點：一是采用集成BDS/GPS高精度定位芯片，實時獲取農機位置，實現高精度定位；二是定位準確度高，即使在農機慢速行駛情況下也能準確獲取農機位置；三是定位頻率高，可準確獲取農機行駛軌跡；四是采用集成GSM/GPRS移動通信模塊，可實時上傳終端數據；五是內置大容量存儲模塊，可緩存農機作業數據，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；七是內置圖像壓縮處理模塊和位置、圖像數據分流程序，避免資源競爭，提高數據上傳效率；八是支持遠程控制和升級，方便維護；九是防水、防塵、防震，滿足農機作業環境的特殊要求。

（2）高清拍照設備。用于拍攝農機作業現場影像圖片。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，滿足農機作業現場監控和作業質量核查要求。內置基于農機作業場景分析的自動拍照控制算法，提高有效照片比例，減少不必要的數據流量消耗。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）農機作業精細化管理平臺管理軟件。其集成了北斗衛星導航定位、物聯網傳感、地理信息系統、無線通訊、信息融合與數據處理等高新技術，其頁面如圖7所示。

圖7 農機作業精細化管理平臺頁面

平臺軟件系統采用具有 “基于空間網格剖分的農機作業面積自動統計”功能的算法，通過對農機作業軌跡數據分析處理，能自動識別出作業地塊區域和計算出作業地塊面積。該算法自動化程度高，執行效率高、速度快，計算穩定可靠，精確度高。

平臺軟件提供各種實用的功能模塊，為農機管理部門和農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、農機合作組織和農機手安裝使用，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，包括農機定位、軌跡回放、作業統計、面積查詢、實時面積測定等。

3.2.2 功能

農機作業精細化管理平臺具有北斗衛星定位、農機作業監控、面積統計分析、作業面積和質量核查、農機調度、實時面積測定等多項功能。

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

圖8 衛星定位頁面

圖9 作業路線頁面

（2）農機作業監控。實時監視選定農機的作業數據，包括農機終端在線狀態、作業深度、作業質量、作業里程、實時面積、作業視頻等。通過影像圖片展示，第一時間了解農機作業現場情況，如圖10所示。

圖10 作業功能展示

（3）農機作業面積測定。實時面積測定使用手機微信公眾號，農機作業開始前啟動測定，作業過程中無需任何操作，作業完成后結束測定，自動得出作業面積，測量準確，操作簡單。農機作業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測定方式，節省了時間成本和人力開支。

（4）作業面積統計分析。結合地理信息系統高清影像圖，以地塊方式統計作業面積，已完成作業地塊涂色顯示，作業完成區域一目了然。作業面積統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計分析方式，可按農機個體、農機合作組織、行政區劃、農機個體+行政區劃、農機合作組織+行政區劃等方式進行農機作業統計、進度分析、對比分析和效率分析。

圖11 作業面積統計

（5）作業面積和質量核查。提供地塊級別的面積核查方式。系統自動識別出地塊區域并在高清影像圖上標記作業面積，如圖12所示，核查人員可以非常方便地對農機作業地塊進行逐一核查。可以調取對應地塊上的農機作業現場影像圖庫，通過對影像圖片進行查看分析，輔以農機作業速度變化曲線，準確判斷農機作業質量，如圖13所示。相對于傳統的核查方式，通過平臺系統進行作業核查可以最大限度地節省核查成本，提高核查效率，真正做到全量核查。

圖12 作業面積核查

圖13 作業質量核查

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

充分利用農機、農機手和作業客戶三者資源，采用農機調配算法，綜合考慮作業進度、農機投入情況、地理分布情況等因素，進行科學調度，可有效提高農機資源利用效率。

3.3 農機生產安全監管平臺

利用遠程視頻對較大規模的糧食烘干服務中心進行生產現場實時監控，能即時發現糧食烘干過程中的安全隱患狀況并及時提醒排除。規模以上全市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到市農機管理總站總監控室，通過大屏顯示系統實時顯示（如圖14所示），圖像數據實時傳輸流暢。要求重點監控糧食烘干機作業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，數據硬盤能存一個月錄像。

圖14 烘干中心實時監控畫面

3.4 終端大屏幕顯示系統

安裝LCD大屏系統，由6塊55英寸LCD屏組成。把數字顯示技術、多屏圖像處理技術、信號切換技術、網絡技術等綜合為一體，提供一個集網絡集中監控、信息資源共享、分析決策和指揮調度于一體的綜合顯示平臺。通過大屏幕顯示系統，可以輕松實現直觀、實時、全方位地集中顯示各個系統的信息，各系統信息在大屏幕上可根據需要以任意大小、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

溫嶺市開展智慧農機服務平臺建設，形成核心數據庫，夯實農機信息化管理支撐，保障全市農業發展。其優勢與作用主要體現在：一是為農機作業環節補貼發放、行業監管、行政審批提供決策依據，避免人工統計差錯，提高管理水平；二是為農業龍頭企業、農機合作社、家庭農場、農戶等提供資源狀況的查詢、瀏覽和可視化展現，提高設備使用率和生產效能，有效提高應急指揮調度水平；三是提供農機定位和歷史軌跡查詢、農機作業實時監控、作業面積查詢、作業過程中完成面積測定等功能，節省人力開支和時間成本，減輕農機手作業負擔；四是為農機設備全程記錄軌跡、速度，利用云平臺記錄大數據并提供分析，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據下載、加工、分發和產品定制等多元化信息服務，提升產業鏈整體協作水平，促進農業、農機發展和監管方式創新，加快實現農業“機器換人”步伐。