农业机械调度管理系统研究

摘要本论文以农机车辆监控系统的各项核心技术为主线,详细论述了GPS/GSM/GIS集成车辆监控系统所涉及的基本原理和实现方法,包括:GPS全球卫星定位技术,GSM网络移动通讯技术,监控中心软件设计和GIS地理信息系统。并就每个部分可采用的多种实现技术进行了分析比较，如GSM网络下各种传输技术的比较，监控中心与GSM网的多种短消息连结方式的选择，特别是监控平台GIS功能的实现方法。论文详细的讨论了自主开发农机调度指挥系统核心功能的基本思路和方法。文中通过对GPS卫星定位理论和GPRS移动通信技术应用的深入研究，实现了基于GPRS移动通信技术的农机车载监控终端设计方案。所设计的车载系统采用GPRS技术同SMS通信技术相结合的方法进行远程数据传送，从而既保证了数据传输的实时性和可靠性又具有很好的适应性，克服了传统的车载监控终端在数据通信方面的不足。由于条件所限,在本次研究中,监控中心所实现的功能仅限于基于GPS/GIS/GSM的基本功能。随着研究的进展，功能将会逐步完善。应用这套监控中心不仅便于管理，同时也能带来经济效益，有利于农民增收。关键词：GPS，GSM，GPRS,GIS,精准农业1AbstractInthedissertationIhavediscussedthefoundationalprinciplesanddevelopmentmethodsoftheGPS/GSMIntegratedVehicleMonitorsystem.ThessprinciplesandmethodsincludeGPS,GSM,monitoringcentersoftwaredesignandGIS.Thereinto,theself-developGISkernelfunctionisthefocusofthedissertation.Thisisoneofmymaintasksduringmywholesearch&delopperiod.Throughthesediscussandcomparisonbetweenthedifferentprinciplesanddevelopmenttechnology.ThroughhardworkofstudyonGPS,GPRScommunicationsystemandembededsystem,theauthorachievesanewdatatransportingsolutionwhichisbasedontheusageofbothGPRSandSMSfortheproject.Thenewsolutionmakestherealtimedatatransportingrobustandmakestheterminalworkwellindifferentworkingenvironments.Asthedevelopingofthemechanization,theagriculturalproductioncannotleavethemechanization.Becauseofthelimitationoftimeandenergy,thefunctionsrealizedinthisresearchareonlythebasicfunctionsofamonitoringcenterbasedonGPS/GIS/GSM.Withtheprogressintheresearch,Ithink,thefunctionwillbeconsummategradually;theuseofthismonitoringcenterwillimprovethesafetytoenhancethebenefitofthevehicles.Keyword:GPS，GSM，GPRS,GIS,PrecisionAgriculture2目录第一章绪论……………………………………………………………………………61.1研究的背景及意义…………………………………………………………………61.1.1研究的背景…………………………………………………………………61.1.2研究的意义…………………………………………………………………61.2研究对象描述……………………………………………………………………61.2.1国内精准农业发展现状……………………………………………………………61.2.2国外精准农业发展现状……………………………………………………………….71.3论文的组织和主要内容…………………………………………………………8第二章GIS、GPS及其相关技术…………………………………………92.1地理信息系统GIS………………………………………………....92.1.1GIS的概念及组成…………………………………………………………………92.1.2GIS中的数据……………………………………………………………………..102.2全球卫星定位技术GPS…………………………………………………….…102.2.1GPS定位的基本工作原理…………………………………………………………..102.2.2GPS定位的系统组成……………………………………………………………….112.2.3GPS定位的特点……………………………………………………………………..12第三章农业机械调度系统的无线传输技术……………………….……..133.1数据传输的常用方式………………………………………………………..133.1.1传统通信方式介绍………………………………………………………………….….133.1.2蜂窝移动通信方式……………………………………………………………….…….133.2GSM及SMS技术…………………………………………………………….133.2.1GSM通信系统的组成…………………………………………………………..133.2.2短消息服务SMS……………………………………………………………………143.3通用分组无线业务GPRS………………………………………………...…143.3.1GPRS网络通信特点……………………………………………………………….143.3.2GPRS网络传输协议…………………………………………………………...….…153.3.3GPRS数据传输的优点…………………………………………………………..153.4CDMA技术……………………………………………………………………………….163.4.1CDMA的主要特点………………………………………………………………...1633.4.2CDMA1X数据传输特点………………………………………………..…….16.3.5GPRS、CDMA数据传输技术比较…………………………………….…..173.6农机调度系统数据传输方式选择……………………………………..…17第四章基于GPS农业机械调度系统的设计……………………………194.1系统概述…………………………………………………………………………19.4.1.1背景与目的…………………………………………………………………………194.1.2用户类型描述………………………………………………………………………...194.2需求分析………………………………………………………………………..194.2.1项目构成…………………………………………………………………………214.2.2功能描述…………………………………………………………………………224.3总体架构设计………………………………………………………………….254.3.1用户界面设计……………………………………………………………….…..264.3.2接口设计…………………………………………………………………………264.4数据库设计………………………………………………………………..264.5系统实施………………………………………………………………….…37第五章系统实施与成果分析…………………………………………..385.1系统部署……………………………………………………………………385.2调度中心服务器运行环境………………………………………………….….385.3成果分析………………………………………………………………………..395.3.1系统主要功能展示………………………………………………………………395.3.2运行结果分析……………………………………………………………………42第六章结论与展望………………………………………………………436.1结论…………………………………………………………………………436.2展望……………………………………………………................................43参考文献……………………………………………………………………444英文缩略表英文缩写英文全称中文名称GPSGlobalPositioningSystem全球定位系统GISgeographicinformationsystem地理信息系统GSMGlobalSystemofMobilecommunication全球移动通信系统GPRSGeneralPacketRadioService通用分组无线服务CDMACodeDivisionMultipleAccess码分多址PDAPersonalDigitalAssistant个人数字助理RSRemotesensing遥感SATASerialAdvancedTechnologyAttachment串行高级技术附件UDPUserDatagramProtocol用户数据包协议TCPTransmissionControlProtocol传输控制协议DBMSDatabasemanagementsystem数据库管理系统SGSNServingGPRSSUPPORTNODE服务支持节点GGSNGatewayGPRSSupportNode网关GPRS支持节点SOAService-OrientedArchitecture面向服务的体系结构SOAPSimpleObjectAccessProtocol简单对象访问协议XMLExtensiblemarkuplanguage可扩展标记语言56第一章绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景近年来,农业机械化向深层次发展，农机社会化服务越来越普遍地在农村展开。目前对于农机派出作业管理，农机服务组织尚缺乏有效的技术监控手段。没有切实有效的监控调度平台，特别是在三夏三秋等农忙期间，农机的供需缺口比较大。农机在农忙时期作业分布不均，作业的路程没有经过科学有效的规划，很大的影响了农机服务组织经营效率，农民生产作业需要得不到有效满足。农业信息化技术可以有效的解决这种信息不对称问题，随着应用3S技术的农机调度平台使用，农机应用紧张的局面可以得到有效缓解。1.1．2研究意义2011年开始为进一步提升农机服务组织信息化水平和管理能力，进而提高北京市农机资源的使用效率。以农机服务组织为主体，探索性开发了农机调度系统。这也是在农机化与信息化融合方面的探索。该系统实施目的是提高机具、人员的工作效率，降低运行成本，实现节本增效。1.2研究对象描述农机调度系统可以这样定义：针对若干农机作业地点，调度中心科学组织优化出相对经济的行车路径，农机手在收到路线之后使用GPS引导，以最小化的时间到达作业地点,全面科学地管理农业机械作业全过程的信息系统。作业前，对作业机具、人员、地块等要素信息进行录入和管理。作业时，对各要素进行合理匹配和安排，并通过短信、电话等方式向机手下达作业指令；在GPS通信导航仪的指引下，准确调度机手和机具前往指定作业地点。作业中，如果作业机具发生故障或需要油料等服务，机手可通过车载导航仪向调度中心发出请求。调度人员通过系统定位和查询后，就近调度服务车辆前往支援。作业后，管理人员可通过系统对所属机具、人员的工作量、工作效率进行统计分析，实现科学管理。