基于Petri網的智慧農業管理流程仿真方法研究

摘 要： 隨著信息技術在農業領域的廣泛應用，智慧農業逐漸成為農業現代化發展的重要方向。合理高效的農業管理流程對于提升生產效率、降低經營成本、實現可持續發展具有重要意義。本文提出一種基于Petri 網的智慧農業管理流程建模和仿真方法。首先，利用UML的時序圖、狀態圖、交互圖，對智慧農業管理流程進行直觀描述和建模。其次，將以上各圖轉換為由普通網、時間網、著色網、隨機網組成的多模式Petri 網形式化表達，構建具有并行、選擇等復雜邏輯特征的Petri 網模型；進而設計一種基于多模式Petri 網的仿真方法，模擬農業生產過程中資源動態分配、流程執行情況等；最后，在示例案例中驗證了所提出方法的有效性，并通過可達性分析表明該方法具有較強的建模和仿真能力。該研究為智慧農業管理流程的優化、自動化控制提供了有力支持。

關鍵詞： Petri網；智慧農業；管理流程；UML；物聯網

中圖法分類號： S271.5 文獻標識碼： A 文章編號： 1000-2324（2024）03-0413-09

隨著全球人口的不斷增長和經濟的快速發展，農業作為保障糧食安全和推動經濟發展的重要產業，面臨著提高生產效率、降低資源消耗、保護生態環境等多方面的挑戰。智慧農業作為現代農業發展的新業態，通過引入先進的信息技術，實現農業生產的精準化、智能化管理，為解決上述挑戰提供了有效的解決方案。智慧農業管理流程的優化和自動化控制顯得尤為重要。一個合理高效的管理流程不僅能夠提高農業生產效率，降低經營成本，保障農業生產的穩定性和可持續性。然而，農業生產受天氣等自然環境因素影響，涉及多個環節和多種資源的協調管理。需要在智慧農業軟件系統支撐下才能高效的農業生產。在智慧農業的軟件系統的開發中可以使用UML（Unified Modeling Language，統一建模語言）中的狀態圖、行為圖、序列圖等圖形工具為農業生產過程建模。但是UML不是形式化建模工具，在使用計算機建模仿真方面有較大的困難。Petri 網作為一種強大的形式化建模工具，具有描述復雜系統并行、同步、選擇等動態行為的能力，為智慧農業管理流程的建模和仿真提供了新的解決方案。通過構建智慧農業管理流程的Petri 網模型，可以清晰地表達農業生產過程中的各種邏輯關系和動態變化，為管理決策提供科學依據［1］。