農(nóng)村環(huán)境保護(hù)（一村一）課程教學(xué)設(shè)計(jì)方案及農(nóng)機(jī)移動(dòng)監(jiān)控與導(dǎo)航技術(shù)

農(nóng)村環(huán)境保護(hù)（一村一）課程教學(xué)設(shè)計(jì)方案一、教學(xué)內(nèi)容說明《農(nóng)村環(huán)境保護(hù)》課程是根據(jù)中央廣播電視大學(xué)關(guān)于培養(yǎng)目標(biāo)和課程設(shè)置的規(guī)定為一村一名大學(xué)生?？崎_設(shè)的課程。課內(nèi)學(xué)時(shí)90，5學(xué)分。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在環(huán)境保護(hù)方面有一較深的了解并為今后的工作打下基礎(chǔ)。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，農(nóng)村環(huán)境保護(hù)工作也愈來愈顯得十分重要。首先，人們生活水平提高，對食品組成結(jié)構(gòu)要求也愈來愈提高，這就要求在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中生產(chǎn)營養(yǎng)豐富，品質(zhì)優(yōu)良的糧食和蔬菜；其次農(nóng)民對生存環(huán)境也有新的理解和要求，各種環(huán)保新意識(shí)的教育和法規(guī)的不斷完善，農(nóng)民需要自己生存的環(huán)境更清潔、更優(yōu)雅，更文明。我國是一個(gè)發(fā)展中國家，在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)的過程中，也要借鑒其它行業(yè)發(fā)展過程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，也要重視在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的環(huán)境保護(hù)，如果不注意環(huán)境問題，就會(huì)出現(xiàn)食品硝酸鹽超標(biāo)，食品重金屬污染(Hg、Cd、Pb、Ni、Cu、Cr等)，地下水污染（如硝酸鹽等）。也會(huì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，對大氣環(huán)境造成污染如溫室氣體排放等。因此，及時(shí)地、因地制宜地在農(nóng)村進(jìn)行環(huán)境保護(hù)工作，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走一條健康的道路，這是從事農(nóng)村工作的廣大干部和技術(shù)人員的職責(zé)，也是廣大農(nóng)民的義務(wù)。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生基本掌握農(nóng)村資源開發(fā)利用與持續(xù)發(fā)展，生態(tài)學(xué)的原理及其在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用與實(shí)踐，農(nóng)村能源利用與環(huán)境，廢棄物處理與資源化利用，大氣污染、水體污染、土壤污染與防治，農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，清潔生產(chǎn)與綠色食品等內(nèi)容。二、教材情況1、文字教材《農(nóng)村環(huán)境保護(hù)》為合一型，由中央廣播電視大學(xué)出版社出版，2005年6月第一版，主編李國學(xué)教授。文字教材較系統(tǒng)、較全面地介紹了農(nóng)村環(huán)境保護(hù)課程內(nèi)容。2、錄像教材，為重點(diǎn)講授型，包括習(xí)題課、復(fù)習(xí)課在內(nèi)。由李國學(xué)教授主講，每課內(nèi)容安排如下：講次章節(jié)內(nèi)容學(xué)時(shí)1第一章環(huán)境的基本概念，環(huán)境、社會(huì)環(huán)境、自然環(huán)境，環(huán)境問題；農(nóng)業(yè)環(huán)境污染與農(nóng)業(yè)環(huán)境問題；大氣環(huán)境、水體環(huán)境、土地資源環(huán)境、聚落環(huán)境。0.51第二章自然資源概述；水資源的利用和保護(hù)；土地資源的利用和保護(hù)；生物資源的利用和保護(hù)0.52第三章生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)農(nóng)業(yè)；生態(tài)學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用13，4第四章農(nóng)村能源類型、農(nóng)村能源存在的問題；各種生物質(zhì)能源潛力、生物質(zhì)能的利用技術(shù)；利用生態(tài)學(xué)原理解決農(nóng)村能源、太陽能的利用、地?zé)崮芾?、?jié)能25，6，7第五章水污染概述；水體中主要污染物的行為及其影響；水體污染對農(nóng)業(yè)的影響；水體污染的控制與治理2.57，8第六章大氣組成與結(jié)構(gòu)；大氣污染及污染特征；大氣污染物對環(huán)境的影響；全球氣候變暖和臭氧層破壞；大氣污染控制技術(shù)19．10，11第七章土壤的基本概述；幾種主要重金屬對土壤的污染與防治；農(nóng)業(yè)化學(xué)品對土壤污染及防治2.511．12，13第八章廢棄物的概述；有機(jī)固體廢棄物的農(nóng)業(yè)利用技術(shù)；無機(jī)廢物的處理與利用3.014第九章農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測概述、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測程序和方法；環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)業(yè)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的新概念115，16第十章清潔生產(chǎn)概念、如何進(jìn)行清潔生產(chǎn)；綠色食品和有機(jī)食品的產(chǎn)生和發(fā)展、綠色食品和有機(jī)食品的概念及產(chǎn)地的環(huán)境條件、綠色食品的生產(chǎn)技術(shù)關(guān)鍵、綠色食品的市場營銷2合計(jì)163、根據(jù)教學(xué)進(jìn)度、安排10次教學(xué)、難點(diǎn)提示、綜合練習(xí)和部分答案，同時(shí)，網(wǎng)上可通過BBS回答問題：次數(shù)內(nèi)容1第一章；第二章2第三章；第四章3綜合練習(xí)一4第五章5第六章6綜合練習(xí)二7第七章8第八章9第九章；第十章10綜合練習(xí)三三、課程教學(xué)進(jìn)度安排表時(shí)間學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)要求教學(xué)安排第1周第一章

緒論了解環(huán)境的含義和特點(diǎn)。掌握農(nóng)業(yè)環(huán)境概念及保護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作用。1．自學(xué)

2．完成本章練習(xí)題第2周第二章農(nóng)業(yè)自然資源持續(xù)利用與保護(hù)了解自然資源的含義、分類和特點(diǎn)。掌握生物資源的概念、特征及生物多樣性的利用和保護(hù)。重點(diǎn)掌握水資源、土地和土壤資源以及氣候資源的特點(diǎn)、存在的主要問題及利用和保護(hù)。1．自學(xué)

2．完成本章練習(xí)題

3．學(xué)習(xí)小組活動(dòng)第3~4周第三章生態(tài)學(xué)的原理及其應(yīng)用了解生態(tài)系統(tǒng)的基本概念、功能和生態(tài)平衡含義和特點(diǎn)。握生態(tài)農(nóng)業(yè)的類型、模式和實(shí)用技術(shù)。重點(diǎn)掌握生態(tài)學(xué)在環(huán)境影響評(píng)價(jià)、解決環(huán)境問題及綜合利用資源和能源等內(nèi)容。1．自學(xué)

2．完成本章練習(xí)

3．收看錄像1，2

4．完成形考冊一

5．集中輔導(dǎo)答疑第5~6周第四章農(nóng)村能源的開發(fā)與環(huán)境衛(wèi)生防護(hù)了解農(nóng)村能源類型和特點(diǎn)。掌握生物質(zhì)能源和生物質(zhì)能的生物化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)。重點(diǎn)掌握新能源的類型和農(nóng)村能源建設(shè)與節(jié)能。1．自學(xué)

2．完成本章練習(xí)第7~8周第五章水污染及其防治了解水污染的原因、污染物種類和水質(zhì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。掌握水體中主要污染物的行為及特點(diǎn)。重點(diǎn)掌握水體污染對農(nóng)業(yè)的影響的特點(diǎn)和控制水污染的方法。1．自學(xué)

2．完成本章練習(xí)

3．收看錄像3—6第9~10周第六章大氣污染及其控制了解大氣的組成、污染和污染特征。掌握大氣污染物對環(huán)境的影響以及全球氣候變暖的原因。重點(diǎn)掌握大氣污染的控制技術(shù)。1．自學(xué)

2．完成本章練習(xí)

3．學(xué)習(xí)小組活動(dòng)

4．集中輔導(dǎo)答疑

5．完成形考冊二第11~12周第七章土壤污染及其防治了解土壤、土壤環(huán)境的組成、環(huán)境容量和土壤環(huán)境容量。握幾種重金屬對土壤的污染及其防治。重點(diǎn)掌握農(nóng)業(yè)化學(xué)品對土壤的污染及其防治對策。1．自學(xué)

2．完成本章練習(xí)

3．收看錄像7—11第13~14周第八章廢棄物處理與資源化利用了解固體廢棄物的種類、來源和污染的特點(diǎn)。握固體廢物的污染控制途徑與技術(shù)政策。重點(diǎn)掌握幾種主要固體廢棄物包括秸稈、畜禽糞便、生活垃圾和污泥等的處理方法與資源化途徑。1．自學(xué)

2．完成本章練習(xí)

3．集中輔導(dǎo)答疑第15周第九章農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)了解農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測的基本含義、目的和作用。掌握農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測的程序和方法。重點(diǎn)掌握農(nóng)業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)及其新概念以及主要幾種農(nóng)業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。1．自學(xué)

2．完成本章練習(xí)

3．完成形考冊三第16周第十章清潔生產(chǎn)與綠色食品了解清潔生產(chǎn)的基本含義、目的和作用。掌握綠色食品生產(chǎn)的發(fā)展過程、種類以及市場營銷方案。重點(diǎn)掌握綠色食品生產(chǎn)的環(huán)境條件選擇和關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容。1．自學(xué)

2．完成本章練習(xí)

3．學(xué)習(xí)小組活動(dòng)第17~19周期末復(fù)習(xí)1．集中答疑及網(wǎng)上答疑

2．收看錄像12—16

3．完成形考冊四

4．交形成性考核冊第20周期末考試四、教學(xué)媒體使用信息表教學(xué)媒體主要內(nèi)容主要作用時(shí)間安排文字教材系統(tǒng)介紹全部內(nèi)容系統(tǒng)傳授知識(shí)共17周，自學(xué)為主錄像教材重點(diǎn)講解；現(xiàn)場，參觀講授重點(diǎn)講解根據(jù)教學(xué)進(jìn)度收看網(wǎng)上輔導(dǎo)（電大在線）教學(xué)大綱，輔導(dǎo)教學(xué)過程輔導(dǎo)。重點(diǎn)揭示，習(xí)題解析，公布各案按章更新內(nèi)容五、對教師和學(xué)習(xí)者建議1、農(nóng)村環(huán)境保護(hù)內(nèi)容多，覆蓋面廣，需要記憶與理解概念較多，還要結(jié)合實(shí)際具體的分析的解決一些問題，教學(xué)要求比較高。但考試題絕不會(huì)超出教學(xué)大綱和考試大綱的要求，學(xué)員只要按照教學(xué)大綱的要求，記住一些重要的概念，理解基本的原理，遇到問題時(shí)會(huì)用這些原理去分析、去解決，考試就不會(huì)有問題。2、請學(xué)員特別注意該記憶的內(nèi)容就要記住，來不得半點(diǎn)含糊，還要會(huì)說明、分析和概括所要求的問題。最好是帶著問題去看書，邊看書邊找到問題的答案，作一些必要的筆記，重點(diǎn)的東西一定要有標(biāo)記，這樣便于完成每章后的練習(xí)和計(jì)分作業(yè)，也便于最后的總復(fù)習(xí)。文字教材是課程的基礎(chǔ)，要充分的自主學(xué)習(xí)，有問題時(shí)再看錄像、網(wǎng)上輔導(dǎo)或與教師聯(lián)系尋求幫助。3、學(xué)習(xí)和輔導(dǎo)本課程一定要注意理論聯(lián)系實(shí)際，能用學(xué)到的理論解決遇到的實(shí)際問題。4、平時(shí)作業(yè)非常重要，閱讀文字教材，是不是讀懂了，要通過做每章后的思考題和做作業(yè)檢查、自測。另外，平時(shí)成績，又稱為形成性考核成績，占課程總成績的20％。其中包括中央電大通過作業(yè)本布置的平時(shí)記分作業(yè)4次，由地方電大確定的記分作業(yè)2次。通過平時(shí)作業(yè)及時(shí)復(fù)習(xí)課程內(nèi)容，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，期末通過考試就比較有把握。平時(shí)作業(yè)完成沒達(dá)到50％，期末不允許參加考試。5、面授輔導(dǎo)課：一般不贊成再組織系統(tǒng)面授。應(yīng)組織以答疑及分析平時(shí)作業(yè)中典型錯(cuò)誤為主要內(nèi)容的輔導(dǎo)課，每周以1～2學(xué)時(shí)為宜。農(nóng)機(jī)移動(dòng)監(jiān)控與導(dǎo)航技術(shù)MobileMonitoringandNavigationTechnologyforAgriculturalMachineryAbstract:Withtheimplementationoflandtransferpolicy,agriculturalmechanizationandinformatizationadvancecontinuously,agriculturalcooperatives,agriculturaltradeassociations,andotherorganizationalformsemergeandgrowgradually.Asthestrongtimelinessandcoherenceofagriculturalproduction,agriculturalmachineriesneedtobeallocated,monitored,andscheduledrationallyandeffectivelyforwiderangeagriculturaloperations.ThemobilemonitoringandnavigationtechnologysystemforagriculturalmachinerywasdesignedanddevelopedbasedonGNSS,WebGIS,andmobilecommunicationstechnology.Thesystemincludesthreelevels.Thetoplayerfacestoadvancedcommandersoftheagriculturalorganizations,whichcanbeusedtomonitor,command,andnavigatealltheagriculturalmachineries,aswellasdoingstatisticalanalysisoftheagriculturaloperations.ThemiddlelayerbasedonTabletPCfacestomiddlecommanders,suchasthegroupleaderoftheagriculturalmachineriesunit,whoshouldmonitor,command,andnavigatetheunitanytimeandanywhere.Thebottomlayerofthesystemfacestotractordrivers,whichrealizespositionreporting,autonomousnavigation,centernavigation,voicecalls,messageexchange,andotherfunctionsthroughtheGNSSnavigationandcommunicationterminalsequippedonthetractors.ThesystemwasexperimentedduringthespringploughinginPingguandautumnharvestinShunyi.Theresultsshowthatthethree-level-systemcanimprovetheefficiencyofagriculturalmanagementsignificantly.Keywords:AgriculturalMachinery;TabletPC;MobileMonitoring;CenterNavigation;WebGIS【摘要】隨著我國土地流轉(zhuǎn)政策的實(shí)施，農(nóng)業(yè)機(jī)械化和信息化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，農(nóng)機(jī)合作社、農(nóng)機(jī)行業(yè)協(xié)會(huì)等組織形式不斷涌現(xiàn)，并逐漸發(fā)展壯大。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有較強(qiáng)的時(shí)效性和連貫性，對于大范圍的農(nóng)機(jī)作業(yè)，需要對農(nóng)機(jī)資源進(jìn)行合理配置、移動(dòng)監(jiān)控和有效調(diào)度。本文基于GNSS、WebGIS和移動(dòng)通信等技術(shù)，設(shè)計(jì)并研發(fā)了農(nóng)機(jī)移動(dòng)監(jiān)控與導(dǎo)航技術(shù)體系。體系包括上中下三個(gè)層次。高層面向農(nóng)機(jī)組織的高層指揮人員，可對所有農(nóng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控、指揮與導(dǎo)航，以及農(nóng)機(jī)作業(yè)統(tǒng)計(jì)分析。中層面向中層指揮人員，如機(jī)組組長，以平板電腦為指揮平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)組隨時(shí)隨地的監(jiān)控、指揮與導(dǎo)航。體系的末端是機(jī)手和農(nóng)機(jī)，通過GNSS導(dǎo)航通信終端，實(shí)現(xiàn)位置報(bào)告、自主導(dǎo)航、中心導(dǎo)航、語音通話、短信交互等功能。在北京市平谷區(qū)某農(nóng)機(jī)協(xié)會(huì)和順義區(qū)某農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社的春耕和秋收工作中，對本文提出的三級(jí)農(nóng)機(jī)導(dǎo)航體系進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，該農(nóng)機(jī)導(dǎo)航體系可顯著提高農(nóng)機(jī)管理效率。【關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè)機(jī)械；平板電腦；移動(dòng)監(jiān)控；中心導(dǎo)航；WebGIS1引言資助信息：國家“863”計(jì)劃課題（2012AA101902）;土壤植物機(jī)器資助信息：國家“863”計(jì)劃課題（2012AA101902）;土壤植物機(jī)器系統(tǒng)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題基金。交通、物流等行業(yè)的監(jiān)控與調(diào)度技術(shù)已日臻成熟，農(nóng)機(jī)監(jiān)控與導(dǎo)航技術(shù)與之雖然內(nèi)核一致，但對功能和性能的需求存在較大差異，因此前者不能直接應(yīng)用于農(nóng)機(jī)監(jiān)控與調(diào)度。地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)、無線通信技術(shù)和GNSS定位技術(shù)的發(fā)展為農(nóng)機(jī)監(jiān)控調(diào)度提供了有效的支持。彭波等人采用GPS、全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(GSM)技術(shù)以短信息的方式實(shí)現(xiàn)對農(nóng)場農(nóng)機(jī)的合理調(diào)度[1]。王壯等人基于GIS、通用分組無線服務(wù)技術(shù)(GPRS)和GPS技術(shù)研發(fā)了農(nóng)機(jī)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以輔助農(nóng)機(jī)管理人員科學(xué)有效地管理農(nóng)機(jī)，提升作業(yè)效率[2]。史國濱等人通過GPRS遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)，建立農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，運(yùn)用WebGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)車實(shí)時(shí)定位、數(shù)據(jù)圖表統(tǒng)計(jì)分析等，為農(nóng)業(yè)災(zāi)情及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)預(yù)測并指導(dǎo)決策[3]。上述研究對農(nóng)機(jī)監(jiān)控調(diào)度起到了重要的指導(dǎo)作用，有效服務(wù)了管理人員。但是調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際作業(yè)過程中，直接監(jiān)控調(diào)度農(nóng)機(jī)的是機(jī)組組長等中層指揮人員，他們需要輾轉(zhuǎn)在各個(gè)作業(yè)現(xiàn)場指揮機(jī)手，而現(xiàn)有系統(tǒng)并不能滿足這些中層指揮人員的需求。為了更好地滿足農(nóng)機(jī)組織的需要，本文在對農(nóng)機(jī)組織調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，重新擬定機(jī)監(jiān)控與導(dǎo)航的應(yīng)用模式，并進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)與試驗(yàn)，以滿足農(nóng)機(jī)組織的管理需求。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1應(yīng)用需求分析2.1.1組織分工FigureSEQFigure\*ARABIC1.Diagramofagricultureorganizationmanagementsystem圖SEQ圖\*ARABIC1.農(nóng)機(jī)組織管理體系示意圖在農(nóng)機(jī)組織中，如REF_Ref312504975\h圖1所示，農(nóng)機(jī)作業(yè)中涉及高層指揮人員、中層指揮人員（機(jī)組組長）和基層工作人員（機(jī)手）等三個(gè)層級(jí)。高層指揮人員主要宏觀管理和決策，中層指揮人員主要在室外移動(dòng)監(jiān)控指揮，機(jī)手則在田間操作農(nóng)機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。農(nóng)機(jī)組織對農(nóng)機(jī)的調(diào)度基本流程為：接到作業(yè)訂單后，農(nóng)機(jī)組織分配農(nóng)機(jī)組成臨時(shí)機(jī)組，每個(gè)機(jī)組指定一位組長在作業(yè)現(xiàn)場負(fù)責(zé)作業(yè)過程管理，包括農(nóng)機(jī)的監(jiān)控調(diào)度、油料與物資配送、故障檢修、作業(yè)轉(zhuǎn)移等，直至訂單結(jié)束。在這種管理與作業(yè)模式下，不僅要為高層指揮人員與基層機(jī)手提供監(jiān)控與導(dǎo)航服務(wù)，也要求為移動(dòng)辦公的機(jī)組組長提供移動(dòng)監(jiān)控與指揮的手段，以便機(jī)組組長實(shí)時(shí)掌握農(nóng)機(jī)的位置、作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)需求等。2.1.2中心導(dǎo)航在跨區(qū)作業(yè)中，機(jī)手前往陌生地區(qū)時(shí)容易迷路，尤其是在林網(wǎng)密布的田野里，如何將機(jī)手準(zhǔn)確引導(dǎo)到目標(biāo)農(nóng)田里，是一個(gè)值得研究的技術(shù)問題。傳統(tǒng)導(dǎo)航儀在城市中應(yīng)用可以很好地實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，但由于農(nóng)村地圖數(shù)據(jù)非常不詳細(xì)，無法滿足農(nóng)機(jī)的自主導(dǎo)航應(yīng)用。這就要求指揮人員可以向車載終端發(fā)送目標(biāo)農(nóng)田的位置，由導(dǎo)航儀生成最優(yōu)路徑，引導(dǎo)機(jī)手前往目的地，實(shí)現(xiàn)中心導(dǎo)航。2.2應(yīng)用模式設(shè)計(jì)基于上述分析，綜合衛(wèi)星定位、WebGIS、衛(wèi)星遙感和移動(dòng)通信等技術(shù)，如REF_Ref312268594\h圖2所示，建立“高層指揮人員—中層指揮人員—基層工作人員”三個(gè)層次的農(nóng)機(jī)移動(dòng)監(jiān)控與導(dǎo)航技術(shù)體系，以滿足不同規(guī)模機(jī)組、合作社對農(nóng)機(jī)監(jiān)控與調(diào)度的需求。該體系包括以下三部分：1）高層指揮人員：通過固定監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)農(nóng)田與農(nóng)機(jī)信息的管理、農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控、指揮與導(dǎo)航、農(nóng)機(jī)作業(yè)統(tǒng)計(jì)分析等功能。2）中層指揮人員：通過移動(dòng)監(jiān)控終端（如平板電腦）實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的移動(dòng)監(jiān)控、指揮與導(dǎo)航功能。3）基層工作人員：通過車載定位終端實(shí)現(xiàn)位置報(bào)告、自主導(dǎo)航、中心導(dǎo)航、語音通話和信息交互等功能。FigureSEQFigure\*ARABIC2.Mobilemonitoringandnavigationtechnologysystemforagriculturalmachinery圖SEQ圖\*ARABIC2.農(nóng)機(jī)移動(dòng)監(jiān)控與導(dǎo)航技術(shù)體系2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如REF_Ref312268614\h圖3：FigureSEQFigure\*ARABIC3.Structureofmobilemonitoringandnavigationsystem圖SEQ圖\*ARABIC3.移動(dòng)監(jiān)控與導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖系統(tǒng)功能如圖4所示：FigureSEQFigure\*ARABIC4.SystemFunctionDesign圖SEQ圖\*ARABIC4.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)2.3.1車載定位終端車載定位終端是安裝在農(nóng)機(jī)上集成了定位、通信和地圖導(dǎo)航等功能的車載GNSS導(dǎo)航通信終端，以一定的時(shí)間間隔（如10s）上報(bào)位置至中心服務(wù)器，具有位置報(bào)告、自主導(dǎo)航、中心導(dǎo)航、語音通話、信息交互等功能。中心導(dǎo)航是指通過GPRS通信模塊接收從指揮中心下發(fā)的目標(biāo)農(nóng)田的位置，生成導(dǎo)航路徑。2.3.2中心服務(wù)器中心服務(wù)器分為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和通信服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要用于存儲(chǔ)和管理農(nóng)機(jī)、農(nóng)田等的位置和屬性數(shù)據(jù)。通信服務(wù)器主要用于信息中轉(zhuǎn)，接收車載終端報(bào)告的位置信息和短消息，存入數(shù)據(jù)庫，供監(jiān)控終端讀取，并對監(jiān)控終端下發(fā)的命令進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。2.3.3監(jiān)控終端監(jiān)控終端分為固定型監(jiān)控終端和移動(dòng)型監(jiān)控終端。1）固定型監(jiān)控終端：即PC機(jī)，主要面向高層管理人員，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的監(jiān)控、指揮、導(dǎo)航和農(nóng)機(jī)作業(yè)統(tǒng)計(jì)分析等。終端主要功能有：實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息管理、短信交互、中心導(dǎo)航、移動(dòng)分組、統(tǒng)計(jì)分析等。移動(dòng)分組是指根據(jù)訂單情況將農(nóng)機(jī)分成臨時(shí)機(jī)組，方便組長進(jìn)行組內(nèi)監(jiān)控指揮；統(tǒng)計(jì)分析包括農(nóng)機(jī)的軌跡回放，作業(yè)面積、行駛里程的統(tǒng)計(jì)。2）移動(dòng)型監(jiān)控終端：以平板電腦為平臺(tái)，主要服務(wù)機(jī)組組長等中層管理人員，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)控、指揮和導(dǎo)航。其功能是固定型監(jiān)控終端功能的簡化，包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息管理、語音通話、短信交互、中心導(dǎo)航等。3G無線通信實(shí)現(xiàn)了個(gè)人終端用戶在全球范圍內(nèi)的任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、與任何人、用任意方式、高質(zhì)量地完成任何信息之間的移動(dòng)通信與傳輸。它的廣闊的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和快速的數(shù)據(jù)傳輸速率也讓移動(dòng)監(jiān)控成為可能。3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3.1硬件配置車載終端選擇GD300型導(dǎo)航通信終端。該終端使用WinCE6.0操作系統(tǒng)，具備GPS定位、GPRS通信、GSM通話、SMS短信、GPS導(dǎo)航、中心導(dǎo)航等功能。移動(dòng)監(jiān)控終端選擇平板電腦。該終端使用Andriod2.2操作系統(tǒng)，具備GPS定位、3G數(shù)傳、語音通話、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽等功能。3.2中心服務(wù)器開發(fā)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要用于存儲(chǔ)和管理農(nóng)機(jī)、農(nóng)田等的位置和屬性數(shù)據(jù)，包括農(nóng)田基本信息表、農(nóng)機(jī)基本信息表、農(nóng)機(jī)歷史位置表等。數(shù)據(jù)庫選用SQLServer2005。通信服務(wù)器主要實(shí)現(xiàn)位置數(shù)據(jù)和消息的轉(zhuǎn)發(fā)，要求高效率、高性能。操作系統(tǒng)采用WindowsServer2003，開發(fā)語言采用C++。通信服務(wù)器與車載終端建立UDP連接，實(shí)時(shí)接收車載終端報(bào)告的位置信息；并通過SMS短信收發(fā)模塊，向車載終端發(fā)送中心導(dǎo)航指令。3.3監(jiān)控模式選擇C/S結(jié)構(gòu)的監(jiān)控終端存在地圖數(shù)據(jù)更新與維護(hù)困難、存儲(chǔ)空間要求較大、監(jiān)控軟件升級(jí)不便等問題。當(dāng)前，以GoogleEarth為代表的WebGIS已得到廣泛的應(yīng)用[4]，特別是農(nóng)村地區(qū)地圖詳實(shí)、遙感影像分辨率高。為此，本文采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式，基于GoogleEarth進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。在該模式下，程序開發(fā)主要集中在服務(wù)器端，通過JavaScript將GoogleMaps嵌入到自己的網(wǎng)頁中，實(shí)現(xiàn)自有數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)的融合；客戶端通過Web瀏覽器與應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交互，系統(tǒng)的升級(jí)只集中在服務(wù)器上，方便維護(hù)與版本控制。3.4功能實(shí)現(xiàn)基于VisualStudio2008平臺(tái)，采用VB.NET、JavaScript語言，對監(jiān)控終端設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。3.4.1移動(dòng)監(jiān)控移動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流圖如REF_Ref312856299\h圖5。FigureSEQFigure\*ARABIC5.Dateflowdiagramofmobilemonitoring圖SEQ圖\*ARABIC5.移動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流圖由于受無線通信方式傳輸速率的限制，移動(dòng)監(jiān)控終端在界面、功能等方面相對固定監(jiān)控終端有所簡化。實(shí)時(shí)監(jiān)控車載定位終端定時(shí)（10s）將位置上報(bào)中心服務(wù)器，移動(dòng)監(jiān)控終端采用AJAX技術(shù)[4]，用定時(shí)器以一定的時(shí)間間隔獲取農(nóng)機(jī)最新位置，局部刷新地圖區(qū)域，將農(nóng)機(jī)的位置實(shí)時(shí)顯示在地圖上，并根據(jù)農(nóng)機(jī)的速度推測它的作業(yè)狀態(tài)，以不同顏色的圖標(biāo)顯示。管理人員可以實(shí)時(shí)、直觀地了解農(nóng)機(jī)的位置與狀態(tài)。Ajax這種“局部刷新、按需請求數(shù)據(jù)”的通信方式給用戶訪問提供了迅速、平滑、友好的交互過程。信息管理針對紙質(zhì)訂單人工管理耗時(shí)、耗力、不易查詢等問題，設(shè)計(jì)農(nóng)田、農(nóng)機(jī)信息管理功能。系統(tǒng)提供農(nóng)田、農(nóng)機(jī)信息的錄入、更新、刪除、查找等操作，并以不同的圖標(biāo)顏色表征不同的狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)訂單的電子化管理，也可以更直觀地了解各作業(yè)訂單的空間關(guān)系，配合農(nóng)機(jī)的分配與調(diào)度。中心導(dǎo)航中心導(dǎo)航的數(shù)據(jù)流如REF_Ref312856299\h圖5的紅色虛線部分。移動(dòng)指揮人員根據(jù)作業(yè)任務(wù)的需要，在地圖上選擇確定所轄農(nóng)機(jī)作業(yè)的目的地（目標(biāo)農(nóng)田），通過地圖控件獲取該目的地的經(jīng)緯度坐標(biāo)，經(jīng)數(shù)據(jù)庫和通信服務(wù)器以及短信收發(fā)模塊，以SMS短信的方式下發(fā)到車載導(dǎo)航通信終端中。車載終端獲得中心導(dǎo)航指令短信后，進(jìn)行協(xié)議解析，提取目的地經(jīng)緯度，并驅(qū)動(dòng)最優(yōu)路徑搜索模塊，在終端上生成并顯示最優(yōu)路徑，進(jìn)而以語音導(dǎo)航的方式引導(dǎo)機(jī)手前往目的地。中心導(dǎo)航消息協(xié)議格式如下：Header:Type:Destination:Longitude:LatitudeHeader：消息頭。車載終端接收到消息后，解析消息頭，判斷這不是普通的短消息；Type：消息類型，代表導(dǎo)航終點(diǎn)；Destination：導(dǎo)航目的地（目標(biāo)農(nóng)田）和作業(yè)任務(wù)描述；Longitude：導(dǎo)航目的地的經(jīng)度；Latitude：導(dǎo)航目的地的緯度。短信交互如REF_Ref313026827\h圖6所示，移動(dòng)指揮人員以短消息的形式向有關(guān)人員手機(jī)發(fā)送作業(yè)指令和任務(wù)描述等。數(shù)據(jù)流如REF_Ref312856299\h圖5的藍(lán)色虛線部分，其過程與中心導(dǎo)航類似，只是不需要數(shù)據(jù)的打包和解析。FigureSEQFigure\*ARABIC6.Messageinteraction圖SEQ圖\*ARABIC6.短信交互3.4.固定監(jiān)控終端首頁如REF_Ref312857446\h圖7所示。FigureSEQFigure\*ARABIC7.Homepageofcentermonitoringterminal圖SEQ圖\*ARABIC7.固定監(jiān)控終端首頁除移動(dòng)監(jiān)控終端所實(shí)現(xiàn)功能外，固定監(jiān)控終端還實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)分組、軌跡回放等功能，在此不再贅述。4結(jié)論根據(jù)農(nóng)機(jī)組織在農(nóng)機(jī)作業(yè)中對移動(dòng)監(jiān)控與導(dǎo)航的應(yīng)用需求，提出了三級(jí)農(nóng)機(jī)移動(dòng)監(jiān)控與導(dǎo)航體系，開發(fā)了農(nóng)機(jī)移動(dòng)監(jiān)控與導(dǎo)航系統(tǒng)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)監(jiān)控終端的農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息管理、短信交互、中心導(dǎo)航、移動(dòng)分組、統(tǒng)計(jì)分析等功能。2011年春耕和秋收期間結(jié)合北京市平谷區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)和順義區(qū)北京興農(nóng)天力農(nóng)機(jī)服務(wù)專業(yè)合作社的實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)，進(jìn)行了農(nóng)機(jī)移動(dòng)監(jiān)控與導(dǎo)航試驗(yàn)。試驗(yàn)表明該技術(shù)具有很好的實(shí)用性，能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地反映農(nóng)機(jī)作業(yè)情況。通過該系統(tǒng)，機(jī)組負(fù)責(zé)人可以快速、準(zhǔn)確地定位農(nóng)機(jī)；中心導(dǎo)航功能讓不熟悉道路的機(jī)手快速準(zhǔn)確地找到作業(yè)田塊；軌跡回放功能讓管理人員更直觀地了解作業(yè)信息。農(nóng)機(jī)監(jiān)控與導(dǎo)航技術(shù)對農(nóng)業(yè)機(jī)械化、農(nóng)機(jī)信息化和智能化的發(fā)展具有重要意義，能優(yōu)化農(nóng)機(jī)資源配置，提高作業(yè)效率，有著廣闊的應(yīng)用前景。致謝感謝平谷區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、北京興農(nóng)天力農(nóng)機(jī)服務(wù)專業(yè)合作社提供的示范農(nóng)機(jī)和示范期間的配合。References(參考文獻(xiàn))PengBo,ZhangWeina,DesignandimplementationofaGPSandGSMbasedfa