王晓亮 ， 程文浩

（许昌电气职业学院，河南 许昌 461000）

2015年，国务院印发《中国制造2025》，明确了“抓住机遇，建设制造强国”的总体思路，将“农机装备”列为十大发展领域之一[1]。2019年中央一号文件中提到了要发展农业大数据，为发展智能农业机械带来了新的思考[2]。当前，很多科研院所正在对智慧农业数据进行深入的探讨与研究，并取得了一定的成效。农业生产、经营等需要海量的资料[3]，这为智慧农业的发展创造了良好的条件。基于农业大数据的智能服务，通过对数据进行精确加工，从而最大限度地利用数据，真正实现数据为产业服务。因此，加速推进农业信息化应用的建设，必将在全国推动智慧农业的发展。

1 系统的功能设计

基于对智慧农机大数据的分析和对农民的调研，本系统分为 APP客户端和网络化管理两大部分。其主要的服务内容有客户化管理、数据服务和公众信息的推介服务。用户为农户、机手和飞手、农机合作社、农业合作社、农机销售、农资企业、农机生产企业、银行保险、加油站等[4]。不同的使用者可以根据自己的需要上网处理个人资料。同时，利用该系统，可以将公众资讯精确地推荐给使用者。该系统具有定制化的特点，客户可以按照自己的需求，定制自己所需的资料，进行网上合作。智慧农机大数据驱动服务系统功能设计图，如图1所示。

图1 智慧农机大数据驱动服务系统功能设计

1.1 定制管理

用户分为普通用户和管理员用户两大类。其主要作用是服务自定义、服务自定义管理、用户统计。普通用户可以按自己的需求定制，这样才能网上签约。管理员可以通过定制管理特性来管理系统中的各类服务，包括新建、停用和移除。用户数量统计可以对不同种类的用户进行数据统计，了解不同种类用户的需求，并对其进行优化。

1.2 数据服务

数据业务模块将农机发展状况、农业机械化率、农机监理鉴定等信息集成到智慧农机大数据系统中[5]；通过对农作物的数据进行科学的可视化展示，为不同的使用者量身定制。它对海量数据进行统计、处理和提炼，使传统的文字表述和识别方式发生变化，提高决策人员和使用者对数据的认知度，为决策和指导农业生产工作提供依据。内容包括农机发展状况、农业机械化率、农机监理鉴定、作物数据分析、个性化服务等。

1.2.1农机发展状况

运用农机信息化技术，对农机分布、农机作业、农机购置等数据进行统计、分析，并对农机发展情况进行统计，包括农机数量分析、新购农机数量分析、进口农机比例分析、农机品牌排行榜、农资补贴资料解析、农机具维护资料统计等。对该模块按照时间和地域维度进行研究，采用柱状图、折线图、地图等不同的方法，对不同时期、不同地区的农机数量进行调查，为农机作业人员的操作提供决策依据和技术指导。

将每年的经济增长速度与农业机械的数量相结合，可以更好地体现目前我国农业机械的发展状况。年度增长率是指目前的发展水平相对于去年的发展速度。其公式为：

式中，V为年度增长率，l为当前的发展程度，u为去年的发展水平。本文以农业机械保有量为例，以某一年度与上年同期相比，测算出其发展速率。

比率是以本次数据为基础的，以上一年度数据为基准，比如2021年4月的农机具保有量和2020年4月的农机具保有量，用来表达事物发展的速率。

农机数量的变动可以用年度和月度的增长率来表达，其表达式如下：

式中，p为年增幅，m为去年的农机产量，n为本年的产量，q为月增长率，rb为本月的农机产量，rs为上月的农机产量。

1.2.2 农业机械化程度

农业机械化水平是衡量一国总体农业机械化水平的一个重要指标[6]。农机化率模型包括农机化操作分析、农机化效率分析和农机化水平分析三大部分。

本模块包括时间、地域、作物类型、工作类型，采用地图、柱状图、折线图等，通过对农机化水平进行分析，为管理部门的农机化生产提供科学资料，可以准确发现农业机械化发展中存在的问题，为我国农业机械化的发展助力。

在农业机械化程度的计算中，需计算机械工作在整个生产过程中所占据的比例，如需分别计算整地、播种、喷洒农药、收获的机械化比例。其公式如下：

式中，η1、η2、η3、η4为机耕、机种、机管、机收的机械化程度，x为机耕面积，y为机种面积，z为机管面积，w为机收面积，s为播种面积。

1.2.3 农机监理

农业机械识别部分包含新增驾照统计、新增牌照分析、驾驶培训数据分析。可从以下五个方面收集数据：农业机械故障的原因、机械设备的识别、资料的统计、不同时期和地域范围内新增驾照和牌照、培训人数。对农业生产过程中的机械设备进行科学统计与分析，有利于提高农业生产的科学性，预防农业生产中的机械设备发生事故。

1.2.4 作物数据分析

作物数据分析主要包括种植面积分析、种植结构分析、产量分析三大板块。系统采用地图、柱状图、折线图等方式，对各地区、各年份的种植面积、结构进行统计分析，并进行生产数据的统计与分析。研究结果表明，运用该方法能有效地管理和调整生产组织。

1.2.5 个性化服务

个性化的业务模块包括：作业农机查询、农机试验查询、驾驶员事故查询；查询农户种植历史、查询农机销售情况、查询农机使用寿命等。

此模块具有查询功能，可查询每个地区的人员和机器的数据，并以地图、表格、柱状图等方式显示。通过查阅，可以从农用机械设备的序号查找出农用机械设备的历史故障。通过查询农场主姓名，可以查询到农场主的历史生产资料。通过查询农机寿命，可以查询到农机的使用寿命。应用农产品供求数据可以对某一地区某一作物的生产区域进行查询，并对各种农资的需求量进行测算。对各种农业生产经营收入按如下公式进行测算：

式中，Inc为全部收入，Ar为区域面积，Pq为农业产品的需求量，Up为农业产品的价格。

1.2.6 个性化推荐服务

个性化推荐服务是指用户可以按照自己的需要，对推送的内容进行个性化定制[7]，包括农机作业需求、新农机鉴定、新农机注册、购买农业机械设备。用户登录网站管理平台，可以选择所需的个性化推送，在线签约。服务器会自动启动推文，将用户信息发送到平台，再根据用户的昵称，发送对应的APP。

第一，农业机械操作的需要。农机手在网络系统上定制农业生产信息，系统会将本地区最新的农业生产信息发送到用户手机APP上，从而使用户实时了解农业生产。

第二，了解新的农业机械。农机销售公司在网络管理平台上，对新鉴定的农机产品进行个性化定制，将最新的鉴定信息发送到APP中。通过本系统能实时掌握农机产品的最新情况，并能依据产品的鉴定和需要，及时对产品种类进行升级，为保险公司提供科学的指导。

第三，购买农业机械设备。采用在线管理体系，针对个性化订购，运用数据进行统计和分析，对未来的农机具进行深度剖析。通过实施精确营销和提供优质的服务，将消极营销转变为积极营销。

推演算法公式如下：

式中，Ti为农机报废年限与农机寿命之差，t为农机报废年限，Now D为目前时间，DT为农机制造日期。

在农机报废年限与农机寿命之差Ti小于0的情况下，系统会自动将农机信息发送至APP。在系统出现新的农业机械故障信息时，会自动向APP推送农业机械产品的相关信息。

第四，销售新登记的农业机械。保险公司在网络管理平台上对新登记的农机产品进行个性化定制，并将最新登记的农机信息发送到APP上，从而为保险公司提供准确的营销渠道。

1.3 公共信息推荐

公共信息推荐模块将智慧农机大数据中心的所有公共信息整合到APP上，以解决公共信息的零散问题，同时也可以丰富用户的应用场景，并能及时地接收公众的信息[8]，为各类用户提供农业补贴政策、农机购置补贴政策、各类保险信息、先进的技术、农机企业等信息。

公共资讯推荐模块根据历史浏览记录、消息点击率等历史行为，建立使用者的兴趣模式，并利用内容与协作过滤相结合的方式，选出最适合使用者的资讯，并将其推送到平台上，让使用者能够在最短的时间内了解到所关心的资讯，将大数据平台上的农业数据准确、高效地向所有人推荐。

2 数据库设计

以SQL Server数据库为基础，实现了智慧农机大数据驱动的数据采集与管理[9]。采用Navicat进行数据库管理，可以更加快捷地建立数据库，并对各数据库进行维护[10]。该系统有一部分数据是从智慧农机大数据平台上直接读取的，另外一些则要建立一个新的数据库。数据库按照系统的功能设计，分别是：账户表（AAAA_account）、账户角色关联表（AAAA_account2role）、账户定制服务关联表（AAAA_account2服务）、AAAA_serviceInfo、AAAA_account Info、 AAAA服务信息表、DS_UserMes等。

3 结论

本文对智慧农机大数据平台进行深入分析，在此基础上，介绍了基于平台层、可视化和推荐算法接口、应用层的用户架构系统。通过该系统，用户能查询农机发展状况、农业机械化率、农作物数据等。通过系统的个性化服务，用户可以按个人偏好订阅农机资讯、鉴定注册新农机、购买农机等。