張 璠,李 蔓,常淑惠,張 喆

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,河北 保定 071000;2.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,石家莊 050041;3.河北省農(nóng)村金融服務(wù)中心,石家莊 050021)

0 引言

農(nóng)業(yè)機(jī)械是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和科技載體。隨著我國(guó)購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼政策的實(shí)施,各地農(nóng)機(jī)保有量持續(xù)增長(zhǎng),農(nóng)機(jī)跨區(qū)機(jī)手作業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,調(diào)配成本呈上升趨勢(shì),而調(diào)配收益卻逐步下降。農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)信息不對(duì)稱、缺少實(shí)時(shí)作業(yè)信息和優(yōu)化的調(diào)配策略,導(dǎo)致農(nóng)機(jī)供需失衡,農(nóng)作物無(wú)法及時(shí)收獲。面對(duì)部分小麥聯(lián)合收割機(jī)過(guò)飽和狀態(tài),提高跨區(qū)作業(yè)的組織化、信息化和智能化程度迫在眉睫。

國(guó)外農(nóng)業(yè)規(guī)?；潭容^高,如加拿大、澳大利亞及歐洲大多數(shù)國(guó)家土地經(jīng)營(yíng)規(guī)模較大,農(nóng)場(chǎng)主同時(shí)擁有農(nóng)田和農(nóng)機(jī),一般農(nóng)機(jī)具自用,很少組織大規(guī)模農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)。因此,國(guó)外專門對(duì)農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)開(kāi)展的研究很少,重點(diǎn)考慮的是不同農(nóng)機(jī)在作業(yè)過(guò)程中的配合問(wèn)題[1-4]。農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)是我國(guó)農(nóng)機(jī)服務(wù)市場(chǎng)化的偉大創(chuàng)舉。文獻(xiàn)[5]提出通過(guò)開(kāi)展“訂單作業(yè)”,形成了作業(yè)區(qū)域清晰、服務(wù)半徑適度、服務(wù)對(duì)象牢固、作業(yè)收益穩(wěn)定的發(fā)展模式,避免機(jī)手盲目行動(dòng),提高作業(yè)效率,實(shí)現(xiàn)跨區(qū)作業(yè)收益最大化。文獻(xiàn)[6]針對(duì)油價(jià)上漲、單機(jī)作業(yè)量下降、作業(yè)價(jià)格上升緩慢、地區(qū)間規(guī)模不均、部分機(jī)具保有量飽和等問(wèn)題,運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)觀點(diǎn)對(duì)目前農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)面臨問(wèn)題進(jìn)行了分析,建議開(kāi)展訂單作業(yè)、中介人、公司化實(shí)體等多種契約化發(fā)展模式。文獻(xiàn)[7]結(jié)合農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)模式的發(fā)展現(xiàn)狀,提出了維護(hù)市場(chǎng)秩序、完善服務(wù)平臺(tái)及完善配套機(jī)制等策略。這些文獻(xiàn)從宏觀上給出了一些行政管理的建議和指導(dǎo),但沒(méi)有從理論層次上為跨區(qū)作業(yè)中存在的問(wèn)題提供具體解決思路。

目前,現(xiàn)有的農(nóng)機(jī)信息服務(wù)平臺(tái)為農(nóng)機(jī)需求者(種植戶、作業(yè)經(jīng)紀(jì)人)和農(nóng)機(jī)擁有者(合作社、農(nóng)機(jī)手)之間搭建了一個(gè)信息對(duì)接平臺(tái),解決了農(nóng)民找機(jī)手、找農(nóng)活的難題,促進(jìn)作業(yè)農(nóng)機(jī)的有序流動(dòng)[8-11]。但是,由于農(nóng)機(jī)跨區(qū)調(diào)配影響因素較多,如時(shí)間、地點(diǎn)、路況、數(shù)量、作業(yè)能力、作業(yè)價(jià)格、天氣和機(jī)手主觀因素等,如何使機(jī)手或合作社獲得最大收益,現(xiàn)有平臺(tái)并未提供科學(xué)有效的智能決策服務(wù)[12-14]。由于沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)有的信息服務(wù)平臺(tái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的整合,跨區(qū)作業(yè)的供需信息不對(duì)稱,缺少實(shí)時(shí)的作業(yè)信息和優(yōu)化的調(diào)配策略,無(wú)法為機(jī)手和農(nóng)機(jī)合作社提供精準(zhǔn)化智能化的服務(wù)。在文獻(xiàn)[15-24]中,分別研究了基于機(jī)主選擇的調(diào)配模式和管理部門主導(dǎo)的應(yīng)急調(diào)配模式及現(xiàn)狀,構(gòu)建并設(shè)計(jì)了基于優(yōu)先級(jí)規(guī)則的調(diào)配算法,通過(guò)模擬數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證算法的有效性。這些研究只是對(duì)農(nóng)機(jī)調(diào)配模型和算法的理論研究與探討,沒(méi)有結(jié)合實(shí)際作業(yè)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證算法的科學(xué)性與適用性,未能實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)信息的實(shí)時(shí)采集與精準(zhǔn)信息服務(wù)。

本文首先介紹基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧農(nóng)機(jī)作業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu),借助手機(jī)APP、智能終端采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)信息供需對(duì)接,為農(nóng)戶、農(nóng)機(jī)戶提供精準(zhǔn)信息服務(wù);然后研究了基于智慧農(nóng)機(jī)平臺(tái)的農(nóng)機(jī)作業(yè)路徑優(yōu)化問(wèn)題,設(shè)計(jì)了農(nóng)機(jī)作業(yè)優(yōu)化調(diào)度算法,為農(nóng)機(jī)大戶或農(nóng)機(jī)合作社的多臺(tái)農(nóng)機(jī)提供最優(yōu)作業(yè)區(qū)域和行駛路線。

1 構(gòu)建智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下的農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)富有廣泛研究前景。智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)采用物聯(lián)網(wǎng)和精確定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)的位置、作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)環(huán)境參數(shù)等信息的實(shí)時(shí)采集,運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的手機(jī)APP和信息服務(wù)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)作業(yè)供需信息的無(wú)縫對(duì)接及農(nóng)機(jī)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集,從而構(gòu)建了基于互聯(lián)網(wǎng)+的河北省農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù),如圖1所示。

圖1 智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Architecture diagram of intelligent agricultural machinery big data platform

圖2 “我是地主”APP與“我是機(jī)手”APP首界面Fig.2 Mobile app homepages of “I am a farmer” and “I am a driver”

1.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)是“智慧”決策的基礎(chǔ),有了數(shù)據(jù)才能決策分析。因此,基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的作業(yè)服務(wù)管理平臺(tái)首先要解決的是數(shù)據(jù)問(wèn)題。該平臺(tái)的農(nóng)機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)(如作業(yè)位置、作業(yè)面積、作業(yè)時(shí)間窗、作業(yè)能力等信息)可以通過(guò)手機(jī)APP、移動(dòng)終端等方式采集。

1)手機(jī)APP應(yīng)用。研發(fā)的“我是地主”APP可以發(fā)布待作業(yè)農(nóng)田信息、實(shí)時(shí)查詢農(nóng)田附近的可用農(nóng)機(jī)信息并進(jìn)行個(gè)人信息維護(hù)等,同時(shí)可以為農(nóng)戶推送先進(jìn)農(nóng)機(jī)具、先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、先進(jìn)生產(chǎn)資料等信息服務(wù)。研發(fā)的“我是機(jī)手”APP,可以發(fā)布農(nóng)機(jī)信息、查詢農(nóng)機(jī)周邊待作業(yè)的農(nóng)田信息,可以得到科學(xué)合理的作業(yè)路徑優(yōu)化方案,享受維修站、加油站的便捷服務(wù),并能得到及時(shí)的信息推送服務(wù)。通過(guò)兩款手機(jī)APP,可以實(shí)現(xiàn)信息智能無(wú)縫對(duì)接,解決農(nóng)機(jī)作業(yè)市場(chǎng)的信息不對(duì)稱問(wèn)題。

2)農(nóng)機(jī)智能采集終端。從功能上分為信息采集(環(huán)境溫濕度、風(fēng)速、GPS信息)及GPRS無(wú)線傳輸,從物理連接上分為智能主機(jī)和數(shù)據(jù)顯示模塊兩個(gè)單元。智慧農(nóng)機(jī)終端包括主機(jī)、顯示機(jī)、溫濕度傳感器、GPS天線、GPRS天線、固定支架及電源線,具體功能如表1所示。

表1 農(nóng)機(jī)智能采集終端主要功能Table 1 Main Functions of Intelligent Collection Terminal for Agricultural Machinery

1.2 智能服務(wù)

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信及物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)傳輸方式,將數(shù)據(jù)層采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆撟鳂I(yè)服務(wù)管理平臺(tái)。大數(shù)據(jù)平臺(tái)主要完成存儲(chǔ)和計(jì)算功能;存儲(chǔ)功能主要是指對(duì)采集到的農(nóng)作物和農(nóng)機(jī)的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、查詢及管理;計(jì)算功能主要是指對(duì)已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工計(jì)算處理后,為平臺(tái)的不同用戶提供智能化與個(gè)性化的服務(wù)。

針對(duì)多機(jī)多地塊作業(yè)任務(wù),通過(guò)綜合分析位置信息、天氣信息、收獲時(shí)間、播種面積及作業(yè)價(jià)格等因素,設(shè)計(jì)了基于平均收益最大的優(yōu)化調(diào)度算法,通過(guò)智能分單方式為農(nóng)機(jī)大戶或農(nóng)機(jī)合作社的多臺(tái)農(nóng)機(jī)提供最優(yōu)作業(yè)區(qū)域和行駛路線,不僅確保按時(shí)完成農(nóng)作物作業(yè)任務(wù),也提高作業(yè)收益,減少作業(yè)成本。本文將重點(diǎn)研究并分析基于多機(jī)多任務(wù)的農(nóng)機(jī)作業(yè)路徑規(guī)劃算法。

2 農(nóng)機(jī)作業(yè)路徑規(guī)劃策略研究

農(nóng)戶通過(guò)“我是地主”APP發(fā)布地塊信息,機(jī)手通過(guò)“我是機(jī)手”APP查詢地塊信息;接著,智能搜索出待作業(yè)農(nóng)田點(diǎn)附近可用的農(nóng)機(jī)信息;生成可用農(nóng)機(jī)列表,綜合農(nóng)機(jī)作業(yè)能力、作物位置、面積、種植種類及作業(yè)時(shí)間等信息,通過(guò)多農(nóng)機(jī)智能分單,設(shè)計(jì)基于平均收益最大的優(yōu)化調(diào)度算法,實(shí)現(xiàn)多機(jī)多任務(wù)的調(diào)度,得到科學(xué)的調(diào)度策略,供農(nóng)機(jī)大戶或農(nóng)機(jī)合作社參考。

2.1 問(wèn)題描述與模型構(gòu)建

針對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)路徑優(yōu)化問(wèn)題,本節(jié)將做以下形式化描述:

1)農(nóng)田信息。集合A={a1,a2,…,am},用于表示m塊農(nóng)田。任意農(nóng)田ai可以表示為如下形式,即

ai={areai,timeWi,locFi,pricei}

(1)

其中,areai表示農(nóng)田i的面積;timeWi={TEi,TLi}表示農(nóng)田i適宜作業(yè)的時(shí)間窗;TEi和TLi分別表示農(nóng)田i適宜作業(yè)的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間;locFi={lngFi,latFi}表示農(nóng)田i的位置信息,lngFi和latFi分別表示農(nóng)田i的經(jīng)緯度信息。

2)農(nóng)機(jī)信息。集合B={b1,b2,...,bn},用于表示n臺(tái)農(nóng)機(jī),任意農(nóng)機(jī)bj可以表示為

bj={abilityj,velocityj,costj,locMj}

(2)

其中,abilityj表示農(nóng)機(jī)j的作業(yè)能力;velocityj表示農(nóng)機(jī)j的行駛速度; costj={costIj,costSj,costWj}表示從農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i的成本;costIj表示百公里油耗成本;costSj表示單位時(shí)間人工作業(yè)成本;costWj表示農(nóng)機(jī)j的等待成本(元);locMj={lngMj,latMj}表示農(nóng)機(jī)j的位置信息,lngMj和latMj分別表示農(nóng)機(jī)j的經(jīng)緯度信息。

3)調(diào)配方案為

其中,集合S表示n臺(tái)農(nóng)機(jī)到m塊農(nóng)田的調(diào)配方案集。任意方案sji表示從農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i的調(diào)配方案,具體表示為

sji={zji,locMj,locFi,tji,scji,dji,earningji}

(3)

其中,zji=1為農(nóng)機(jī)j服務(wù)農(nóng)田i;zji=0表示農(nóng)機(jī)j未服務(wù)農(nóng)田i;dji表示農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i的距離(km);tji= {tdji,taji,tsji,teji}表示農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i的時(shí)間集合,tdji表示從農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i的出發(fā)時(shí)間點(diǎn),taji表示農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i的到達(dá)時(shí)間點(diǎn),tsji表示農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i的開(kāi)始作業(yè)時(shí)間點(diǎn),teji表示農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i的結(jié)束時(shí)間點(diǎn);scji表示農(nóng)機(jī)j為農(nóng)田i作業(yè)的面積(667hm2)。

4)調(diào)配目標(biāo)為

(4)

earningi=pricei·scji-costIj·dji-

costSj·(teji-tdji)-fji·costWj·(taji-tsji)

(5)

(6)

其中,fji=1表示農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i有等待時(shí)間;fji=0表示農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i無(wú)等待時(shí)間。

約束條件為

(7)

(8)

taji=tdji+distanceji/velocityj

(9)

由式(7)可知:農(nóng)田i的面積等于所有到農(nóng)田i的農(nóng)機(jī)作業(yè)的總面積之和。由式(8)可知:當(dāng)農(nóng)機(jī)j到達(dá)農(nóng)田i的時(shí)間taji大于農(nóng)田i的適宜開(kāi)始作業(yè)時(shí)間TEi時(shí),農(nóng)機(jī)j為農(nóng)田i的實(shí)際作業(yè)時(shí)間為taji,否則為TEi。由式(9)可知:農(nóng)機(jī)j到達(dá)農(nóng)田i的時(shí)間等于農(nóng)機(jī)j到農(nóng)田i的出發(fā)時(shí)間加上路上時(shí)間。

2.2 基于平均收益最大的路徑規(guī)劃算法設(shè)計(jì)

2.2.1 概念定義

定義1:有效作業(yè)時(shí)間為農(nóng)機(jī)j到達(dá)農(nóng)田i開(kāi)始作業(yè)到完成農(nóng)田i的作業(yè)任務(wù)間的作業(yè)時(shí)間。

(10)

2.2.2 算法設(shè)計(jì)

根據(jù)調(diào)度模型,提出了基于單位時(shí)間平均作業(yè)收益最大的農(nóng)機(jī)作業(yè)優(yōu)化調(diào)度算法,記為(Algorithm of Maximum Average Profit)MAPA。算法思想如下:首先通過(guò)智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)獲取農(nóng)田的作業(yè)面積、作業(yè)單價(jià)、作業(yè)時(shí)間窗、農(nóng)田經(jīng)緯度位置及農(nóng)機(jī)的作業(yè)能力、百公里油耗、實(shí)時(shí)經(jīng)緯度、行駛速度等信息,根據(jù)農(nóng)機(jī)和待作業(yè)的農(nóng)田信息分別計(jì)算出每臺(tái)農(nóng)機(jī)到每塊農(nóng)田的單位時(shí)間平均收益,找出單位時(shí)間平均作業(yè)收益最大的一對(duì)農(nóng)田和農(nóng)機(jī),優(yōu)先把該農(nóng)機(jī)分配給該農(nóng)田。若該農(nóng)田任務(wù)未被完成,則將到該農(nóng)田平均收益最大的農(nóng)機(jī)分配給該農(nóng)田;若該農(nóng)田被完成則繼續(xù)選擇當(dāng)前平均收益最大的一對(duì)農(nóng)田和農(nóng)機(jī),直到該農(nóng)田點(diǎn)被完成或所有農(nóng)機(jī)被分配完為止。具體算法步驟如下:

Step 1:數(shù)據(jù)獲取與準(zhǔn)備工作。

(1)農(nóng)戶通過(guò)“我是農(nóng)戶”APP發(fā)布待作業(yè)的農(nóng)田信息,主要包括農(nóng)田面積、作業(yè)單價(jià)、作業(yè)時(shí)間窗、農(nóng)田經(jīng)緯度位置等信息。

(2)機(jī)手通過(guò)“我是機(jī)手”APP發(fā)布可用農(nóng)機(jī)信息,主要包括農(nóng)機(jī)的作業(yè)能力、百公里油耗、行駛速度等信息;通過(guò)安裝在農(nóng)機(jī)上的GPS智能終端實(shí)時(shí)采集到農(nóng)機(jī)的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度信息。

(3)通過(guò)調(diào)用中國(guó)天氣網(wǎng)的接口來(lái)實(shí)時(shí)獲取農(nóng)田所在地的天氣狀況信息。

(4)根據(jù)農(nóng)田和農(nóng)機(jī)的經(jīng)緯度信息,調(diào)用百度地圖接口,計(jì)算每臺(tái)農(nóng)機(jī)到每個(gè)農(nóng)機(jī)的實(shí)際距離。

Step 2:綜合分析農(nóng)田作業(yè)時(shí)間窗、農(nóng)田面積、作業(yè)單價(jià)、距離、天氣、農(nóng)機(jī)作業(yè)能力及行駛速度等因素,以收益最高成本最低為調(diào)配目標(biāo),建立多機(jī)多任務(wù)的跨區(qū)作業(yè)調(diào)配的數(shù)學(xué)模型。

Step 3:確定單位時(shí)間平均收益的計(jì)算方法,并計(jì)算每臺(tái)可作業(yè)農(nóng)機(jī)到每塊待作業(yè)農(nóng)田的單位時(shí)間的平均收益。

Step 4:判斷可用農(nóng)機(jī)數(shù)且待作業(yè)農(nóng)田數(shù)量是否大于0。

Step 5:優(yōu)先搜索單位時(shí)間平均收益最大的一對(duì)農(nóng)田和農(nóng)機(jī)。

Step 6:按照跨區(qū)作業(yè)調(diào)配的數(shù)學(xué)模型,記錄該農(nóng)機(jī)到該農(nóng)田的調(diào)配方案,接著對(duì)該農(nóng)田和農(nóng)機(jī)進(jìn)行判斷。

(1)判斷該農(nóng)田是否已被完成,若是則標(biāo)記該農(nóng)田為已完成狀態(tài),更新到該農(nóng)田作業(yè)的農(nóng)機(jī)的調(diào)配信息,轉(zhuǎn)向Step4;

(2)否則,更新該農(nóng)機(jī)的狀態(tài)為不可用,若可用農(nóng)機(jī)數(shù)是否大于0,則搜索到該農(nóng)田平均收益最大的農(nóng)機(jī),轉(zhuǎn)向Step 6:,否則轉(zhuǎn)向Step 7。

Step 7:若所有待作業(yè)農(nóng)田均完成,或所有農(nóng)機(jī)均為不可用狀態(tài),則調(diào)配結(jié)束,可得到所有的調(diào)配方案。

2.3 試驗(yàn)分析

2.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以小麥聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)為研究對(duì)象,小麥作業(yè)數(shù)據(jù)來(lái)源于智慧農(nóng)機(jī)平臺(tái),農(nóng)田基本信息如表2所示。假設(shè)2臺(tái)農(nóng)機(jī)M1和M2所在的經(jīng)緯度分別為[114.5584,36.5068]、[114.5584,36.5068],農(nóng)機(jī)行駛速度為32km/h,行駛油耗0.1L/km,農(nóng)機(jī)作業(yè)能力0.67hm2/h,作業(yè)油耗為5.4 L/h。農(nóng)田到農(nóng)機(jī)的距離及不同農(nóng)田間的距離通過(guò)調(diào)用百度地圖接口來(lái)計(jì)算,結(jié)果如表3所示。由表3可知:凈收益為22 214元,成本為15 236元,運(yùn)行時(shí)間為1.578s。

表3 算法計(jì)算結(jié)果分析Table 3 Analysis of the calculation results of the algorithm

2.3.2 結(jié)果驗(yàn)證

為進(jìn)一步可算法的有效性,采集了2016-2018年度的河北省邯鄲市小麥聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行多組驗(yàn)證。

1)分別對(duì)不同數(shù)量的農(nóng)田和農(nóng)機(jī)情況下算法平均運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行比較可知:本算法屬于基于啟發(fā)式優(yōu)先級(jí)規(guī)則的路徑規(guī)劃算法,運(yùn)行時(shí)間均能滿足實(shí)際需求,具體如表4所示。

表4 不同數(shù)量的農(nóng)田和農(nóng)機(jī)下算法平均運(yùn)行時(shí)間比較Table 4 Comparison of average running time of the algorithm under different numbers of farmlands and agricultural machinery s

表5 基于本算法的近3年農(nóng)機(jī)收益情況分析Table 5 Analysis of agricultural machinery income in recent three years based on the algorithm

2)采用本算法計(jì)算得到的作業(yè)路徑優(yōu)化策略后,單臺(tái)農(nóng)機(jī)的作業(yè)成本下降,效益增加。為了進(jìn)一步說(shuō)明算法的有效性,統(tǒng)計(jì)了河北省邯鄲市曲周縣2016-2018年部分農(nóng)機(jī)作業(yè)信息,通過(guò)計(jì)算得到單臺(tái)農(nóng)機(jī)的平均作業(yè)空駛距離減少值及總作業(yè)成本減少額。農(nóng)機(jī)行駛每公里的油耗為0.9元,農(nóng)機(jī)在1個(gè)作業(yè)季可作業(yè)時(shí)間為25天,具體如表4所示。

由上述分析可知:基于平均收益最大的農(nóng)機(jī)作業(yè)優(yōu)化調(diào)度算法的運(yùn)行時(shí)間能滿足實(shí)際需求;通過(guò)智能分單的方式,單機(jī)的作業(yè)成本下降,單機(jī)的平均作業(yè)空駛距離減少,作業(yè)效益增加;基于單位時(shí)間平均作業(yè)收益最大的農(nóng)機(jī)作業(yè)優(yōu)化調(diào)度算法為解決多機(jī)多地塊調(diào)度提供了一個(gè)有效的方案。

3 結(jié)論

1)智慧農(nóng)機(jī)作業(yè)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題就是要在多農(nóng)田作業(yè)點(diǎn)和多農(nóng)機(jī)點(diǎn)之間建立一種映射關(guān)系,通過(guò)組織適當(dāng)?shù)男熊嚶肪€,使農(nóng)機(jī)有序地為農(nóng)田作業(yè)點(diǎn)服務(wù)。研發(fā)了以獲取最大收益為目標(biāo)的多因素農(nóng)機(jī)作業(yè)智能優(yōu)化模型,根據(jù)農(nóng)機(jī)位置、作業(yè)地點(diǎn)、收獲時(shí)間及作業(yè)價(jià)格等因素,為實(shí)現(xiàn)“智能調(diào)度,節(jié)能降耗,增產(chǎn)增收”的深度智能化服務(wù)提供技術(shù)支持。同時(shí),為機(jī)手提供最優(yōu)作業(yè)地塊和行駛路線,大大減少機(jī)械空駛率,提升農(nóng)機(jī)作業(yè)的智能化水平。

2)借助于互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)等技術(shù),建設(shè)統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái),通過(guò)對(duì)農(nóng)機(jī)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、清洗、統(tǒng)計(jì)分析和共享共用,為科學(xué)決策提供參考,為精準(zhǔn)管理找準(zhǔn)方向,為基層群眾提供實(shí)用信息。