温岭市智慧农机服务平台的构成与功能

王新斌 王中桢

作者信息：温岭市农机管理总站，317500，浙江温岭

温岭市位于浙东南黄金海岸线中部，是一个新兴的滨海开放城市。随着农村经济的发展、工业化和城市化的推进，为稳定粮食种植面积、减轻农民劳动强度、增强农业综合生产能力，提高农业机械利用率尤为重要。2016年温岭市农业机械化已具备一定规模，拥有农机总动力112万kW，农业机械装备达8 000多台（套），农业生产主要环节基本实现了机械化。2016年完成机耕作业面积2.626万hm2、机收面积1.693万hm2、粮食烘干4.91万t、跨区作业面积1.059万hm2，为全市农业生产提供了产前、产中、产后全程机械化服务。

为了进一步增强农机管理服务科学决策能力，提升农业生产的信息化、智能化和网络化水平，保障农机的高效安全生产，2017年，温岭市开展了智慧农机服务平台建设，现已基本完成并投入使用。

1 平台实施情况

温岭市智慧农机服务平台融合市农机管理总站、镇（街道）农业服务中心、农机合作社、家庭农场、生产基地、农机维修网点和农机大户等农业管理与服务主体于一张图。通过平台建设和应用，实现农机作业高效有序，农机管理服务决策高效科学，促进农业生产信息化、智能化、网络化。

平台建设内容包括：①安装127台北斗农机车载定位终端设备于25台农田拖拉机、81台联合收割机、14台高速插秧机、4台穴直播机和3台自走式喷杆喷雾机；②设置视频监控20个点位（其中球机13只、枪机7只）于8家规模以上烘干服务中心；③建成地理信息显示系统，将10家“机器换人”示范工程建设主体（其中包括省级示范镇1家、全国示范社1家、省级示范基地4家、农机农艺融合示范点2家）、76家农机服务组织 （包括农机专业合作社18家、育秧烘干中心30家、农机经销商3家、农机维修网点25家）、191家设施农业主体（包括粮油97家、水果27家、蔬菜37家、畜牧11家、食用菌4家、水产6家、茶叶5家、花卉4家）上线；④建设大屏显示系统，为各类农业机械提供实时服务数据情况。

智慧农机服务平台建成后，温岭市农机管理部门作为专业用户将使用该系统，农机合作社和广大农机户、农户作为非专业用户，可利用手机微信公众号登录该系统享受快捷服务，温岭农机行业服务和监管水平将迈上一个新台阶。

2 平台特点与优势

温岭市智慧农机服务平台融合北斗卫星导航定位、物联网传感、地理信息系统、3G/4G移动通信、信息融合与数据处理等高新技术于一体，为集约化、机械化翻耕、播种、插秧、植保、收割、秸秆还田、烘干、设施农业等农机作业提供作业数据采集、自动化处理、统计分析、精细化管理等服务功能，为农机作业调配管理工作提供一套科学公正、行之有效的解决方案。对于不同的管理或使用对象，其特点也能带来不同的效益点。

2.1 提高农机管理部门管理效率

一是通过平台可以开展农机作业实时全局监管，提高监管效率，降低监管成本；二是可以开展季度、年度作业数据统计分析，作为作业补贴发放依据和供农机决策管理；三是实现作业面积自动统计，作业画面实时监控，作业质量方便核查；四是实施平台统一管理，提高农机信息化管理水平；五是可以加强与农机合作组织和农机手的交流。

2.2 方便合作社实时调度

合作社可以通过平台对本合作社的上线农业机械，及时准确掌握农机作业进度；实时查询农机投入和地理分布情况；开展对作业农机指挥调度；提高作业效率和服务水平，从而建立规范管理流程。

2.3 减轻农机手作业负担

机手可以通过该平台手机微信公众号，及时了解掌握本机械的定位和查询历史轨迹；实时监控农机作业；查询作业面积；作业过程中完成面积测定，节省人力开支和时间成本。通过轨迹查询和回放，在作业过程中自动完成面积测定，大大节省了作业前后测量土地面积的时间，减轻了农机手作业负担。

2.4 集成多方面优势

该平台优势：一是集成了北斗、物联网、无线通信等新一代信息技术，科技含量高；二是平台桌面软件、手机微信公众号两位一体，满足不同人群需求；三是可以完成农机作业情况全天候、全覆盖实时监控；四是平台能自动统计作业面积，精确度高，实时性强，作业数据长久保存，支持事后查验；五是平台能自动生成各类统计报表，报表显示图文并茂、直观易懂、数据精确；六是使用信息化手段实现作业面积和质量核查，提高核查效率，降低人工成本；七是可开展农机资源信息化管理和农机智能调度，提高农机资源配置利用水平。

3 平台组成路线

3.1 农机信息化管理平台

利用北斗定位导航、地理信息系统，汇聚新一代互联网、物联网等技术,实现农机信息化集中监管、大数据整合统计分析，同时增加了农机已监控和未监控各类机具统计分布，合作社、服务中心、特色产业、设施农业和经销商、维修网点等地理位置分布展示，以及视频中心和车辆定位等功能。农机信息化管理平台组成详见表1，平台各类界面如图1—5所示。

表1 农机信息化管理平台一览表

图1 平台登录界面

图2 机器换人功能模块

图3 基础信息介绍

图4 服务组织功能模块

图5 设施农业功能模块

3.2 农机作业精细化管理平台

3.2.1 构成

构建北斗农机作业精细化管理平台采用标准的层级结构体系，分为四层，从下至上依次为感知层（北斗农机终端、高清拍照设备）、传输层（移动通信网络）、服务层（通信服务器、应用服务器、数据库服务器）和应用层（平台软件、手机微信公众号），如图6所示。

图6 农机作业精细化管理平台结构流程图

（1）北斗高精度农机定位终端。其功能是农机定位和数据采集。该终端特点：一是采用集成BDS/GPS高精度定位芯片，实时获取农机位置，实现高精度定位；二是定位准确度高，即使在农机慢速行驶情况下也能准确获取农机位置；三是定位频率高，可准确获取农机行驶轨迹；四是采用集成GSM/GPRS移动通信模块，可实时上传终端数据；五是内置大容量存储模块，可缓存农机作业数据，可靠性高；六是预留多种外设接口，支持拍照设备、传感设备等外部设备的接入；七是内置图像压缩处理模块和位置、图像数据分流程序，避免资源竞争，提高数据上传效率；八是支持远程控制和升级，方便维护；九是防水、防尘、防震，满足农机作业环境的特殊要求。

（2）高清拍照设备。用于拍摄农机作业现场影像图片。该设备采用广角镜头，可提供较宽广的视景。采用彩色JPEG编码，拍摄照片清晰度高，拍摄效果好，满足农机作业现场监控和作业质量核查要求。内置基于农机作业场景分析的自动拍照控制算法，提高有效照片比例，减少不必要的数据流量消耗。支持远程控制摄像头进行人工手动拍照，具备防水、防尘、防震等特性。

（3）农机作业精细化管理平台管理软件。其集成了北斗卫星导航定位、物联网传感、地理信息系统、无线通讯、信息融合与数据处理等高新技术，其页面如图7所示。

图7 农机作业精细化管理平台页面

平台软件系统采用具有 “基于空间网格剖分的农机作业面积自动统计”功能的算法，通过对农机作业轨迹数据分析处理，能自动识别出作业地块区域和计算出作业地块面积。该算法自动化程度高，执行效率高、速度快，计算稳定可靠，精确度高。

平台软件提供各种实用的功能模块，为农机管理部门和农机合作组织提供各种精细化管理服务。

（4）手机微信公众号。运用移动互联时代的思维方式，借助微信公众号平台，提供微信公众号，供政府管理部门、农机合作组织和农机手安装使用，满足不同人群的实际需求，随时随地提供个性化服务。微信公众号平台提供各种实用功能，包括农机定位、轨迹回放、作业统计、面积查询、实时面积测定等。

3.2.2 功能

农机作业精细化管理平台具有北斗卫星定位、农机作业监控、面积统计分析、作业面积和质量核查、农机调度、实时面积测定等多项功能。

（1）北斗卫星定位。将农机定位终端装置于农机上，通过定位终端与北斗卫星系统建立连接，实时获取农机准确位置（如图8所示），实现农机实时定位跟踪。通过串联农机位置信息点形成历史轨迹，真实反映农机行驶和作业路线（如图9所示），准确掌握农机作业过程。

图8 卫星定位页面

图9 作业路线页面

（2）农机作业监控。实时监视选定农机的作业数据，包括农机终端在线状态、作业深度、作业质量、作业里程、实时面积、作业视频等。通过影像图片展示，第一时间了解农机作业现场情况，如图10所示。

图10 作业功能展示

（3）农机作业面积测定。实时面积测定使用手机微信公众号，农机作业开始前启动测定，作业过程中无需任何操作，作业完成后结束测定，自动得出作业面积，测量准确，操作简单。农机作业过程中即完成面积测定，相对于手持面积测定仪绕地走圈的传统测定方式，节省了时间成本和人力开支。

（4）作业面积统计分析。结合地理信息系统高清影像图，以地块方式统计作业面积，已完成作业地块涂色显示，作业完成区域一目了然。作业面积统计分析结果还可以线图、柱图、饼图等报表形式进行可视化展示，直观易懂，如图11所示。提供多维度多角度的统计分析方式，可按农机个体、农机合作组织、行政区划、农机个体+行政区划、农机合作组织+行政区划等方式进行农机作业统计、进度分析、对比分析和效率分析。

图11 作业面积统计

（5）作业面积和质量核查。提供地块级别的面积核查方式。系统自动识别出地块区域并在高清影像图上标记作业面积，如图12所示，核查人员可以非常方便地对农机作业地块进行逐一核查。可以调取对应地块上的农机作业现场影像图库，通过对影像图片进行查看分析，辅以农机作业速度变化曲线，准确判断农机作业质量，如图13所示。相对于传统的核查方式，通过平台系统进行作业核查可以最大限度地节省核查成本，提高核查效率，真正做到全量核查。

图12 作业面积核查

图13 作业质量核查

（6）农机调度管理。管理部门或农机合作社可利用调度功能向指定农机发送调度指令，实现农机跨区作业引导，并可对作业开始及结束时间、区域信息、作业面积等调度信息进行新增、修改、删除等操作。农机手可以通过手机，及时获取调度信息，快速响应调度任务。

充分利用农机、农机手和作业客户三者资源，采用农机调配算法，综合考虑作业进度、农机投入情况、地理分布情况等因素，进行科学调度，可有效提高农机资源利用效率。

3.3 农机生产安全监管平台

利用远程视频对较大规模的粮食烘干服务中心进行生产现场实时监控，能即时发现粮食烘干过程中的安全隐患状况并及时提醒排除。规模以上全市8家粮食烘干服务中心安装了高清摄像头，将实时图像通过光纤链路传输到市农机管理总站总监控室，通过大屏显示系统实时显示（如图14所示），图像数据实时传输流畅。要求重点监控粮食烘干机作业过程中的多方位场景，摄像头精度达到200万像素，采用64路硬盘录像机，数据硬盘能存一个月录像。

图14 烘干中心实时监控画面

3.4 终端大屏幕显示系统

安装LCD大屏系统，由6块55英寸LCD屏组成。把数字显示技术、多屏图像处理技术、信号切换技术、网络技术等综合为一体，提供一个集网络集中监控、信息资源共享、分析决策和指挥调度于一体的综合显示平台。通过大屏幕显示系统，可以轻松实现直观、实时、全方位地集中显示各个系统的信息，各系统信息在大屏幕上可根据需要以任意大小、任意位置和任意组合进行显示，并且对显示信息进行智能化管理，以便于指挥中枢准确、实时、全面地观看和掌握各方面信息并作出正确的决策。

4 项目成效

温岭市开展智慧农机服务平台建设，形成核心数据库，夯实农机信息化管理支撑，保障全市农业发展。其优势与作用主要体现在：一是为农机作业环节补贴发放、行业监管、行政审批提供决策依据，避免人工统计差错，提高管理水平；二是为农业龙头企业、农机合作社、家庭农场、农户等提供资源状况的查询、浏览和可视化展现，提高设备使用率和生产效能，有效提高应急指挥调度水平；三是提供农机定位和历史轨迹查询、农机作业实时监控、作业面积查询、作业过程中完成面积测定等功能，节省人力开支和时间成本，减轻农机手作业负担；四是为农机设备全程记录轨迹、速度，利用云平台记录大数据并提供分析，提高安全管理水平；五是为政府相关部门和社会机构按许可提供数据下载、加工、分发和产品定制等多元化信息服务，提升产业链整体协作水平，促进农业、农机发展和监管方式创新，加快实现农业“机器换人”步伐。