基于Java的農機作業調度管理Web平臺架構技術研究

程亞維，王東霞

(濟源職業技術學院 信息工程系，河南 濟源 459000)

0 引言

近年來，隨著農機自動化技術的不斷發展，在農業生產領域農機的社會化服務越來越普遍，但目前對于農機的派出、組織生產、作業管理和質量監控缺少有效的管理技術手段。特別是在農忙時節，由于農機資源的不合理調度會造成農機的缺口比較大，農機作業效率低，農業作業生產需求得不到有效的滿足。采用農機作業調度管理系統可以有效的解決這個問題，調度系統可以將農機、作業人員和農田信息錄入，在實際作業時根據地理信息等因素對農機進行合理的調配，利用GPS規劃導航路徑。在作業時，調度系統可以通過對作業量和作業效率等的分析，科學合理地進行管理，從而有效地提高作業質量和作業效率。

1 基于WebService和WebGIS的Web服務平臺

隨著互聯網技術的發展，人們對于地理信息系統的需求也變得多樣化，利用網絡可以使地理信息和空間分析不僅僅局限于GIS軟件，還可以通過網絡直接發布空間數據和使用Web瀏覽器瀏覽地理信息，在這種背景下，WebGIS產生了。WebGIS是互聯網和GIS的結合，基于Internet平臺，利用多主機服務器(包括GIS服務器、Web瀏覽器、WebGIS編輯器和數據信息服務器4部分)，可以將農田等地理信息進行發布。隨著互聯網寬帶和WAP技術的發展，WebGIS在農業領域的使用將會更加廣泛。

農機作業調度管理系統不僅需要WebGIS提供農機定位和調度的地理信息，更需要WebService應用服務體系對系統進行架構，WebService應用服務體系包括XXML、SOAP、WSDL及UDDI等，可以發布、定位及通過Web調用。WebService應用服務體系架構完成后，其他的應用服務程序可以利用它進行統一的調度和安排。應用服務平臺的架構如圖1所示。

圖1 WebService應用服務平臺

采用該技術后，農機調度管理中心可以實現自己的調度和管理功能，并將功能模塊組件化。這些服務組件可以直接發布到互聯網，其他遠程調度管理系統也可以使用，充分地利用了調度資源。通過集成各個農機調度管理系統的服務組件，可以形成統一的農機調度Web系統，形成基于WebService的農機調度一站式服務架構。

2 基于Java的農機作業調度管理系統模塊設計

為了實現農機作業調度管理，可以結合GPS、GIS及RS遙感等技術，將農機管理信息全方位多角度的展示出來，方便進行管理。利用互聯網技術，用戶可以通過登錄的方式查詢農機制造企業、農業生產和農機作業等情況，而企業內部管理人員可以對農機進行調度，并通過發布農機作業信息(如費用、測量面積和作業質量檢查報告等)，采用作業調度系統后，可以達到服務快、指揮科學的目的。農機調度系統的主要功能需求包括8個，具體介紹如下：

1)農田的RS資料。農田遙感資料是作業調度管理系統的基礎，利用衛星高分辨率地圖，對地面農田進行測量和校準，獲取各種地面信息，包括農田的地塊、道路、水庫住宅等，便于各區塊的調度管理。

2)農田GIS系統。農田地理信息系統是管理系統的關鍵，系統將記錄農田的各種信息(如農田作物的品種質量、灌溉和施藥情況等)，達到在登錄信息系統后輸入某個地名便可以查詢這些信息的目的。

3)GPS定位跟蹤。GPS定位跟蹤是農機作業調度的重要內容，要掌握農機的實時作業情況，并對農機進行指揮調度，必須先對農機進行定位和跟蹤。在作業農機上安裝GPS后，利用GPS接收機可以實時獲取農機的位置和實時運動情況，將這些信息反饋到管理指揮中心，作業指揮中心根據具體情況對農機進行調度和管理，并可以通過網絡查詢農機的作業速度和進度。

4)遠程視頻系統。遠程視頻系統可以更直觀地對農機的實時作業情況進行監測，檢查農機的作業質量。采用24h全天候監控，也有利于管理和防火防盜，實時監測農機故障問題。

5)農機的調度。機車調度是作業調度系統最基本的功能，在系統中可以輸入農場里所有機車的信息，然后根據作業需求對農機進行調度，在調度時僅僅輸入農機的編號，便可以實現農機的調度。

6)農機作業核算。農機作業核算可以采用數據庫的形式，實現作業費用的自動核算，農機數據庫系統根據作業面積、自身油耗等，核算出實際的作業費用，可以實現自動化收費的功能。

7)農田作業進度統計。根據作業農田區域輸入的生產進度信息，管理人員在任何地方都可以通過登錄系統來掌握農情進度，便于農業生產的指揮。

8)農機管理網絡系統。將農機的相關信息輸入到系統里邊，包括駕駛員信息、農機信息、管理歷史信息等，實現農機檔案管理的數字化。

對于農機作業調度管理各模塊的功能實現，可以采用Java語言來輔助完成。首先最重要的是注冊系統，注冊信息分為管理員和用戶，注冊后可以享受平臺的各種服務功能。其流程如圖2所示。

圖2 農機管理員注冊流程

農機調度管理用戶注冊成功后，將用戶信息存入數據庫，其采用Java編碼實現。核心程序為：

//創建農機管理員用戶相關實體

farm machinery fmzh = new farm machineryZh();

farm machineryJb fmjb = new farm machineryJb();

farm machineryLx fmlx = new farm machineryLx();

//將學員信息存入對應實體

fmzh.setname(a);

fmzh.setPassword(b);

fmjb.setfmSf(xysf);

fmjb.setFdWay(Qualification);

fmjb.setPosition(Position_b);

fmlx.setPhone(request.getParameter("Tel"));

//通過調用manage方法將數據存入數據庫

farm machineryManage.savefmLx(fmlx)

farm machineryManage.savefmLx(fmjb)

farm machineryManage.savefmLx(fmzh)

注冊完成后便可以進行登錄操作，采用前端JSP的Lgin.jsp來實現登錄功能。在LoginAction類中判斷用戶是否可以正常登錄系統，功能的實現采用Java語言編寫。其流程如圖3所示。

圖3 農機管理員登錄流程

驗證農機管理員登錄用戶的賬號是否合法核心代碼如下：

//獲取農機調度系統管理員用戶名和密碼

String username = request.getParameter("name");

String password = request.getParameter("password ");

//調用manage判斷用戶名和密碼是否合法

Boolean flag1=checkUserManage.ckuserZh (name,password);

//如果登錄成功則進入相關系統，如果不成功則

if(flag1&&flag2){

return new ModelAndView(this.getViewPage());

}else{

return new ModelAndView(this.getLoginPage());

}

通過Java語言可以開發出農機作業調度管理的各個模塊的登錄、錄入信息和管理頁面等功能，然后結合Web服務器平臺可以架構整個農機作業調度管理系統。

3 基于Web平臺的農機作業調度系統架構

農機作業調度平臺的使用有利于提高農機自動化和精準作業的水平(如自動精準施肥技術)，因此農機自主導航和自動駕駛成為農業領域研究的熱點問題。農機作業調度系統主要應用在規劃化商業種植作業方面，由GPS定位系統、GIS監控系統及GPRS通訊系統等模塊組成。各模塊之間相互協調，實現農機的自動化調度。其框架如表1所示。

表1 農機自動化調度系統框架

Table 1 Framework of automatic scheduling system for agricultural machinery

應用技術系統構架技術信息處理基礎3S技術Java語言、XML/SOAP、數據加密、報表分析、WebService、即時通信基于SOA的架構設計技術、Web服務器組件技術基于GPS/GSM/GPRS的信息實時采集技術、信息采編及數據定制空間處理技術、空間分析、WebGIS技術

采用GPS數據處理服務器可以建立農機GPS和數據中心的鏈接，采用GIS監控軟件可以實現車載GPS的定位，并存儲GPS信息。GIS系統還可以通過數據的獲取，結合空間分析處理技術，建立監控的可視化界面。采用SOA的架構思想，利用Web服務器和Java語言及其組件技術，可以具體實施農機自動化調度管理系統的架構，如圖4所示。

圖4 基于Web平臺的農機調度系統架構

農機調度管理系統的GPS定位系統可以支持GPRS通信，通過GPRS可以實現農機和調度中心的即時通信功能，將位置信息實時發送給調度管理中心。農機調度中心定位農機的具體位置后，通過GIS空間分析，根據農機的作業目的優化農機行駛路徑，指導農機到達目的地。農機在目的地完成作業后，將實時信息發給調度中心，然后調度中心可以通過PC機或者移動設備對農機發出控制指令，同時農機的作業情況也可以在遠程調度管理中心的顯示屏進行顯示。這個系統的架構可以采用Web服務器及Java語言和組件來實現。為了驗證采用調度系統的優越性，本次對6個地塊的作業效率進行了對比，結果如表2所示。

表2 作業效率和質量對比表

在使用農機作業調度系統后，作業效率明顯提升。對于不同的地塊、相同作業量而言，采用農機作業調度系統所需要的作業時間更少。這是由于采用農機作業調度管理系統后可以優化農機資源的配置，充分利用農機資源，在較少的時間內將更多的農機調動起來，從而提高農機資源的作業效率，提高農機作業的自動化水平。

4 結論

為了提高農機的作業效率和作業質量，解決農機的調度管理混亂的問題，基于Java和Web服務器，架構了農機作業調度管理系統平臺。平臺的前端采用了JSP架構實現用戶的交互界面，包括注冊和登錄等；后端的功能采用Java語言來編寫，具有農機信息錄入、人員信息錄入、農機定位、行駛路徑規劃、農機調配、遠程監控及科學管理等多種功能。為了驗證平臺的可行性，在6種不同的地塊對調度管理系統的效率進行了驗證，結果表明：采用調度系統可以有效提高農機的作業效率，縮短作業周期，對于解決農忙時節農機的缺口問題具有重要的意義。