基于GPS技术的农机合作社作业管理研究

摘要

我国是农业大国，地域面积广阔，同一种农作物在不同地区的成熟时间有明显差异。由于我国土地实行家庭联产承包责任制制度，每家每户购置农机不太现实，适合我国国情的合作化经营模式的农机合作社得到快速发展。在市场经济经营模式下，为追求最大经济效益，合作社管理人员一方面需要科学规划农机的行驶路线，降低运营成本，另一方面又要对耕作的土地面积进行实时精确测亩，尽可能减少收入损失。如何科学的规划农机行驶路线和实现精确测亩，以降低服务成本，增加收益，是农机合作社必须解决但又难以解决的实际问题。
　　论文的主要研究工作如下:
　　(1)首先，针对农机行驶路径规划的问题，以农机道路上行驶成本最低为目的，根据待作业农田周围农机的分布情况，以地图上显示的实际道路为依据，构建了农机行驶路径规划的数学模型，接着对农机区域内调度和跨区作业调度两种情况，分别进行算法设计。通过实际数据对比，本文算法计算的成本与农机实际行驶的开销误差在0.33％以内，印证了本文模型和算法的正确性，可用于指导农机调度的路线选择。
　　(2)其次，对于农机作业测亩问题，本文利用GPS技术，通过安装在农机上的“智慧盒子”实时采集并发送小麦联合收割机的作业轨迹，根据农机的作业路线轨迹和收割的滚筒幅宽，针对形状规则的长方形地块，提出了外扩最外边缘轨迹法和一对边外扩另一对边收缩法两种测亩方法。在此两种测亩方法的基础上，针对最后一趟不满小麦联合收割机滚筒幅宽的特殊收割情况，又提出了加外扩轨迹边缘和消除重复面积的测亩方法，作为对以上两种方法的一个补充。通过对十个地块实际收割验证:测亩数据和实际地块面积数基本吻合，误差在0.2％以内。说明本文的测亩算法在实际生产中具有一定的实用价值。
　　(3)详细阐述了基于GPS技术的农机作业管理平台——河北省智慧农机决策管理信息系统，包括系统架构、GPS数据采集存储，以及农机的分布与工作状态的查询和作业路线轨迹的回放等功能。该平台不仅为农机合作社作业管理提供了科学手段，而且为未来无人机作业的管理奠定了基础。
　　综上所述，本文丰富了农机调度的研究，对农机的区域内和跨区作业调度有一定的使用价值，在部分受限条件下解决了农机测亩问题，具有一定的创新性，同时对进一步深入研究农机调配和测亩具有指导意义和一定的参考价值。

目录

声明

摘要

1．1．1 农机合作社组织发展现状

1．1．2 农机合作社发展存在的问题

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外农机合作社研究现状

1．2．2 国内农机合作社研究现状

1．3 研究目标及内容

1．3．1 合作社农机调度路径规划

1．3．2 农机作业测亩算法

1．3．3 农机作业管理平台建设

1．4 论文组织结构

2．1．1 GPS技术概述

2．1．2 GPS技术在农业上的应用

2．2 农机行驶路径规划算法

2．2．1 农机行驶路线规划算法概述

2．2．2 农机行驶路径要求

2．3 农机作业测亩算法

2．3．1 测亩算法概述

2．3．2 测亩算法处理的两个关键问题

2．4 本章小结

3．1．1 提出问题

3．1．2 研究目标

3．2 农机行驶路径规划的数学模型构建

3．2．1 数学模型建立

3．2．2 影响因素分析

3．2．3 路径规划算法流程分析

3．3 算法设计

3．3．1 区域内单台农机行驶路径规划算法

3．3．2 区域间(跨区)作业多台农机行驶路线规划算法

3．4 分析与验证

3．4．1 数据来源

3．4．2 算法求解

3．4．3 分析验证

3．5 本章小结

4．1．1 提出问题

4．1．2 研究目标

4．1．3 解决方案

4．2 算法设计

4．2．1 算法设计概述

4．2．2 测亩算法流程

4．3 验证与分析

4．3．1 实验验证

4．3．2 数据分析

4．4 本章小结

5 基于GPS的农机作业管理平台建设

5．1 平台环境

5．1．1 系统环境组成

5．1．2 系统各模块功能

5．2 数据库设计

5．2．1 农机信息表

5．2．2 农机机主信息表

5．2．3 农机作业记录表

5．2．4 智慧盒信息表

5．3 农机数据处理过程

5．3．1 数据采集

5．3．2 数据传输与存储

5．3．3 工作过程

5．4 作业跟踪系统

5．4．1 农机分布查询

5．4．2 农机工作状态查询

5．4．3 搜索农机

5．5 农机收割详细信息

5．5．1 农机历史轨迹查询

5．5．2 农机收割短信

5．5．3 鹰眼放大

5．5．4 农机实时轨迹

5．6 本章小结

6．1 研究结论

6．2 研究展望

参考文献

作者简历

致谢