大型農業機械設備安全智慧管理平臺研究與設計

馬 超

（池州學院大數據與人工智能學院，安徽 池州 247100）

現階段，智慧農業已成為現代化農業進程中的重要組成部分，是農業現代化發展的必然趨勢。黨和國家高度重視“智慧農業”發展，多項政策文件中均提出要發展智慧農業及相關技術［1］。雖然目前我國各地區建立工業智慧監管平臺較多，但少有地區對大型農業機械設備進行科學和數字化管理，大型農業機械設備一旦發生故障小則影響生產效率，重則造成安全事故，因此對于農業機械生產企業而言，了解生產設備流通狀況具有重要意義。目前，我國農業裝置安全管理過程中，主要集中在以下幾個方面：一是大量農業企業智慧管理意識淡薄，缺少農業一體化平臺進行智慧監管，導致管理效率低且農業安全事故頻發；二是二維管理平臺不夠真實，無法真實客觀反映農業設備客觀現狀；三是傳統人工巡檢，隱患和風險動態變化的狀態掌握不及時，往往后知后行；四是發生安全事故時，對事故現場狀況了解不清，現場應急響應與處理處置效率較低［2］。

鑒于此，本文的主要研究目標包括2 個方面：第一，基于大范圍三維模型場景的基礎上，利用云計算、物聯網、大數據、寬帶無線等信息化與通信新技術搭建農業設備智慧管理系統，實現實時監測數據接收和傳輸功能，并結合各類歷史數據，進行大數據分析對有可能發生安全事故的設備進行重點防范；第二，模擬大型農業設備發生側翻、碰撞、失控、自燃等安全事故，為駕駛和操作人員安全防護、附近居民撤離應急救援及消防人員制定火災救援預案提供理論依據。

1 農業設備安全智慧管理平臺技術路線

本項目采用三維激光掃描或傾斜攝影測量技術獲取大型農業設備三維模型，經專業的后處理軟件對采集數據和影像數據進行處理并建模得到與實景1∶1的三維立體模型；采集傳感器數據并與三維場景中的模型進行數據融合，實現傳感器的數據查詢并通過數據分析預警搭建交互式Web 三維可視化平臺，加載三維模型并融合傳感信息；響應模塊通過模擬火災、水災、側翻以及操作人員操作不當觀察機械設備變化，結合設備歷史維修數據進行后期設備損害性預測（見圖1）。

2 農業設備安全智慧管理平臺方案設計

2.1 感知數據與預警方案設計

感知數據與預警，主要設置農業機械設備安全閾值，通過傳感器監測進行設備預警。數據監測與預警任務可分為獲取感知數據解析并入庫、數據可視化、感知數據與網絡三維場景融合、健康風險評估［3］。健康風險評估基于實時監測數據，三維場景中的感知數據與數據庫中相應傳感器的最新監測值有關。當傳感器的監控值與閾值不符時，定位標記將出現在傳感器模型的相應位置，使管理者能夠及時采取相應的措施，警示信息以聲光報警和短信形式傳遞給農機管理員（見圖2）。

2.2 系統框架設計

基于Web 的交互式農機設備三維可視化平臺：該平臺的構建采用B/S（瀏覽器/服務器）架構，總體架構設計結構如圖3 所示，采用五層架構，分別是基礎設施層、數據存儲層、數據訪問層、應用支持層、應用系統層。其中，基礎設施層主要是包括光纖交換機、防火墻、服務器、操作系統和數據庫等；數據存儲層主要是包括維修數據、傳感器數據和模型數據等；數據訪問層主要包括空間數據訪問引擎、垂直空間數據訪問引擎和屬性數據訪問引擎；應用支撐層包括通用GIS 功能、統計分析功能、三維場景構建功能和權限管理功能；應用系統層主要包括系統管理、維修信息管理、檢測信息管理和感知數據管理［4］。

3 結語

本文研究的農業裝置安全智慧管理平臺，響應了國家“智慧農業”安全建設的政策，結合了當下行業痛點乃至全國農業行業特點進行深入研究，對企業安全生產應用有較好的促進作用，對推動設備檢驗流程創新、增強檢驗智能化、增加企業市場競爭力有重要意義。