程亚维，王东霞

(济源职业技术学院 信息工程系，河南 济源 459000)

0 引言

近年来，随着农机自动化技术的不断发展，在农业生产领域农机的社会化服务越来越普遍，但目前对于农机的派出、组织生产、作业管理和质量监控缺少有效的管理技术手段。特别是在农忙时节，由于农机资源的不合理调度会造成农机的缺口比较大，农机作业效率低，农业作业生产需求得不到有效的满足。采用农机作业调度管理系统可以有效的解决这个问题，调度系统可以将农机、作业人员和农田信息录入，在实际作业时根据地理信息等因素对农机进行合理的调配，利用GPS规划导航路径。在作业时，调度系统可以通过对作业量和作业效率等的分析，科学合理地进行管理，从而有效地提高作业质量和作业效率。

1 基于WebService和WebGIS的Web服务平台

随着互联网技术的发展，人们对于地理信息系统的需求也变得多样化，利用网络可以使地理信息和空间分析不仅仅局限于GIS软件，还可以通过网络直接发布空间数据和使用Web浏览器浏览地理信息，在这种背景下，WebGIS产生了。WebGIS是互联网和GIS的结合，基于Internet平台，利用多主机服务器(包括GIS服务器、Web浏览器、WebGIS编辑器和数据信息服务器4部分)，可以将农田等地理信息进行发布。随着互联网宽带和WAP技术的发展，WebGIS在农业领域的使用将会更加广泛。

农机作业调度管理系统不仅需要WebGIS提供农机定位和调度的地理信息，更需要WebService应用服务体系对系统进行架构，WebService应用服务体系包括XXML、SOAP、WSDL及UDDI等，可以发布、定位及通过Web调用。WebService应用服务体系架构完成后，其他的应用服务程序可以利用它进行统一的调度和安排。应用服务平台的架构如图1所示。

图1 WebService应用服务平台

采用该技术后，农机调度管理中心可以实现自己的调度和管理功能，并将功能模块组件化。这些服务组件可以直接发布到互联网，其他远程调度管理系统也可以使用，充分地利用了调度资源。通过集成各个农机调度管理系统的服务组件，可以形成统一的农机调度Web系统，形成基于WebService的农机调度一站式服务架构。

2 基于Java的农机作业调度管理系统模块设计

为了实现农机作业调度管理，可以结合GPS、GIS及RS遥感等技术，将农机管理信息全方位多角度的展示出来，方便进行管理。利用互联网技术，用户可以通过登录的方式查询农机制造企业、农业生产和农机作业等情况，而企业内部管理人员可以对农机进行调度，并通过发布农机作业信息(如费用、测量面积和作业质量检查报告等)，采用作业调度系统后，可以达到服务快、指挥科学的目的。农机调度系统的主要功能需求包括8个，具体介绍如下：

1)农田的RS资料。农田遥感资料是作业调度管理系统的基础，利用卫星高分辨率地图，对地面农田进行测量和校准，获取各种地面信息，包括农田的地块、道路、水库住宅等，便于各区块的调度管理。

2)农田GIS系统。农田地理信息系统是管理系统的关键，系统将记录农田的各种信息(如农田作物的品种质量、灌溉和施药情况等)，达到在登录信息系统后输入某个地名便可以查询这些信息的目的。

3)GPS定位跟踪。GPS定位跟踪是农机作业调度的重要内容，要掌握农机的实时作业情况，并对农机进行指挥调度，必须先对农机进行定位和跟踪。在作业农机上安装GPS后，利用GPS接收机可以实时获取农机的位置和实时运动情况，将这些信息反馈到管理指挥中心，作业指挥中心根据具体情况对农机进行调度和管理，并可以通过网络查询农机的作业速度和进度。

4)远程视频系统。远程视频系统可以更直观地对农机的实时作业情况进行监测，检查农机的作业质量。采用24h全天候监控，也有利于管理和防火防盗，实时监测农机故障问题。

5)农机的调度。机车调度是作业调度系统最基本的功能，在系统中可以输入农场里所有机车的信息，然后根据作业需求对农机进行调度，在调度时仅仅输入农机的编号，便可以实现农机的调度。

6)农机作业核算。农机作业核算可以采用数据库的形式，实现作业费用的自动核算，农机数据库系统根据作业面积、自身油耗等，核算出实际的作业费用，可以实现自动化收费的功能。

7)农田作业进度统计。根据作业农田区域输入的生产进度信息，管理人员在任何地方都可以通过登录系统来掌握农情进度，便于农业生产的指挥。

8)农机管理网络系统。将农机的相关信息输入到系统里边，包括驾驶员信息、农机信息、管理历史信息等，实现农机档案管理的数字化。

对于农机作业调度管理各模块的功能实现，可以采用Java语言来辅助完成。首先最重要的是注册系统，注册信息分为管理员和用户，注册后可以享受平台的各种服务功能。其流程如图2所示。

图2 农机管理员注册流程

农机调度管理用户注册成功后，将用户信息存入数据库，其采用Java编码实现。核心程序为：

//创建农机管理员用户相关实体

farm machinery fmzh = new farm machineryZh();

farm machineryJb fmjb = new farm machineryJb();

farm machineryLx fmlx = new farm machineryLx();

//将学员信息存入对应实体

fmzh.setname(a);

fmzh.setPassword(b);

fmjb.setfmSf(xysf);

fmjb.setFdWay(Qualification);

fmjb.setPosition(Position_b);

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

//通过调用manage方法将数据存入数据库

farm machineryManage.savefmLx(fmlx)

farm machineryManage.savefmLx(fmjb)

farm machineryManage.savefmLx(fmzh)

注册完成后便可以进行登录操作，采用前端JSP的Lgin.jsp来实现登录功能。在LoginAction类中判断用户是否可以正常登录系统，功能的实现采用Java语言编写。其流程如图3所示。

图3 农机管理员登录流程

验证农机管理员登录用户的账号是否合法核心代码如下：

//获取农机调度系统管理员用户名和密码

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

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

//调用manage判断用户名和密码是否合法

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

//如果登录成功则进入相关系统，如果不成功则

if(flag1&&flag2){

return new ModelAndView(this.getViewPage());

}else{

return new ModelAndView(this.getLoginPage());

}

通过Java语言可以开发出农机作业调度管理的各个模块的登录、录入信息和管理页面等功能，然后结合Web服务器平台可以架构整个农机作业调度管理系统。

3 基于Web平台的农机作业调度系统架构

农机作业调度平台的使用有利于提高农机自动化和精准作业的水平(如自动精准施肥技术)，因此农机自主导航和自动驾驶成为农业领域研究的热点问题。农机作业调度系统主要应用在规划化商业种植作业方面，由GPS定位系统、GIS监控系统及GPRS通讯系统等模块组成。各模块之间相互协调，实现农机的自动化调度。其框架如表1所示。

表1 农机自动化调度系统框架

Table 1 Framework of automatic scheduling system for agricultural machinery

应用技术系统构架技术信息处理基础3S技术Java语言、XML/SOAP、数据加密、报表分析、WebService、即时通信基于SOA的架构设计技术、Web服务器组件技术基于GPS/GSM/GPRS的信息实时采集技术、信息采编及数据定制空间处理技术、空间分析、WebGIS技术

采用GPS数据处理服务器可以建立农机GPS和数据中心的链接，采用GIS监控软件可以实现车载GPS的定位，并存储GPS信息。GIS系统还可以通过数据的获取，结合空间分析处理技术，建立监控的可视化界面。采用SOA的架构思想，利用Web服务器和Java语言及其组件技术，可以具体实施农机自动化调度管理系统的架构，如图4所示。

图4 基于Web平台的农机调度系统架构

农机调度管理系统的GPS定位系统可以支持GPRS通信，通过GPRS可以实现农机和调度中心的即时通信功能，将位置信息实时发送给调度管理中心。农机调度中心定位农机的具体位置后，通过GIS空间分析，根据农机的作业目的优化农机行驶路径，指导农机到达目的地。农机在目的地完成作业后，将实时信息发给调度中心，然后调度中心可以通过PC机或者移动设备对农机发出控制指令，同时农机的作业情况也可以在远程调度管理中心的显示屏进行显示。这个系统的架构可以采用Web服务器及Java语言和组件来实现。为了验证采用调度系统的优越性，本次对6个地块的作业效率进行了对比，结果如表2所示。

表2 作业效率和质量对比表

在使用农机作业调度系统后，作业效率明显提升。对于不同的地块、相同作业量而言，采用农机作业调度系统所需要的作业时间更少。这是由于采用农机作业调度管理系统后可以优化农机资源的配置，充分利用农机资源，在较少的时间内将更多的农机调动起来，从而提高农机资源的作业效率，提高农机作业的自动化水平。

4 结论

为了提高农机的作业效率和作业质量，解决农机的调度管理混乱的问题，基于Java和Web服务器，架构了农机作业调度管理系统平台。平台的前端采用了JSP架构实现用户的交互界面，包括注册和登录等；后端的功能采用Java语言来编写，具有农机信息录入、人员信息录入、农机定位、行驶路径规划、农机调配、远程监控及科学管理等多种功能。为了验证平台的可行性，在6种不同的地块对调度管理系统的效率进行了验证，结果表明：采用调度系统可以有效提高农机的作业效率，缩短作业周期，对于解决农忙时节农机的缺口问题具有重要的意义。