基于大数据技术的农业机械数字化平台设计

枣庄职业学院 关静

农业机械化是乡村振兴的重要保障。但当前农业机械服务行业存在着机械投入大、更新快、信息不对称、资源浪费现象严重、农机手后继乏人等很多问题。针对上述问题，本文设计了一种基于大数据技术的以农机租赁服务为核心的数字化平台。利用Spark、Flink、Flume 技术对农机数据进行挖掘处理，进而优化农机资源分配，提高农机使用率和降低农民购机成本，推动农机的数字化和信息化。

我国农业机械行业存在着诸多问题:（1）农机更新快、投入大、成本高；（2）信息不共享、供需不匹配，农机闲置时间长、资源浪费严重；（3）农机行业报酬低、农机手后继乏人。这些问题导致农民不能实时有效地获取农机数据资源，降低了农机设备的利用率。

“十四五”规划提出发展智慧农业、建立农业农村大数据体系，推动新一代信息技术与农业生产经营深度融合[1]。因此，本文设计了一种利用新一代信息技术实时数据分析、优化农机资源分配的农业机械数字化平台，便于将农事智能整合，为农业机械现代化、智能化提供精准助农方案，以期促使农机发展良性循环。

1 建立农业机械数字化平台的意义

1.1 经济意义

（1）农民对农机设备的需求量大，发展前景广阔。根据相关部门统计，预计到2035 年我国将实现农业全面机械化[2]。随着《“十四五”全国农业机械化发展规划》的颁布，对现代农业发展提出了更高的要求和规划。

（2）将农机由“消耗品”转变为“聚宝盆”。农机租赁方案的设计，让农机产品成为资源共享的可能，一方面减少了范围内同类农机产品各家各户重复购买的资源浪费；另一方面增收了农户购买农机后可租赁的收入，助力脱贫攻坚成果的巩固，实现增收减支。

1.2 现实意义

（1）转变农机使用模式，让农民由“直接购买”变为“先租后买”，大幅度减轻一次性投入压力。

（2）助力乡村振兴，“让务农成为体面的职业[3]。”对农机手进行再培训，壮大农机手队伍，既可以实现农民增收致富，又能够让农忙“机上有人”，顺利完成农田播收。

（3）让农机高效率利用，是推进农业水平的关键，也是乡村振兴的重要保障。随着人民对美好生活的向往需求越来越强烈，对农机产品的需求也从“能用”到“好用”，这就要求农业机械行业能够“与时俱进”。

（4）积极推进农业智能化，为乡村振兴添砖加瓦。

农机行业标准不成体系，依靠机手经验，监管缺失。现有的农业机械化机构设置尚不健全，因此，积极推进农业机械大数据化、智能化就显得尤为重要。

2 农业机械数字化平台架构

2.1 整体概览

后端管理员负责用户、信息、存储管理。前端用户选择对应身份进行登录，然后根据需求切换到相应的功能页。前后端的操作会连接到后台数据库进行增、删、改、查。平台结构如图1 所示。

图1 平台结构Fig.1 Platform structure

2.2 基本功能模块

平台主要包括:农机手模块和普通租赁用户模块。其中，农机手模块包括:云测量、作业监控、智能预警和运营分析功能；普通租赁用户模块包括:租赁中心、购买中心、常见问题和行业动态功能。

满足农户想要拓宽收入渠道的需求，提供农机租赁服务与农机手系统培训服务。减少农民的购机成本，有效解决农机闲置问题，提高农机手作业水平，助推新型农民队伍的壮大。对作业设备的实时监测，能直观有效查看设备运行状况，确保产品质量安全，提升农机单机使用率。

2.3 关键技术

（1）基于大数据挖掘技术整合海量数据进行清洗、分类，然后整合到各个功能模块。

对不同类型不同结构采集到的数据采用Hadoop 生态实现数据处理。涉及的大数据技术主要有HDFS 存储、Spark、Flink、Flume 等。

（2）租赁中心和购买中心模块，使用大数据分析与挖掘技术对不同的农机类型进行分类，提高农机租用的多样性。

（3）农机手管理模块是通过5G 互联技术将平台与实体农机设备相连接，通过农机手管理组织设定的计费公式进行智能分析计算。

（4）利用Flink 技术将作业设备远程监控的信息和数据进行处理，然后利用图像处理技术将数据转换为图形或图像。

（5）根据历史数据分析，用户选择完需要的农机信息后，提供智能推荐。部分关键代码如下:

上述代码中，init()方法用于初始化农机类型和农机手信息，可以将不同类型的农机和对应的农机手信息存储在Map 中。recommendMachinery()方法实现了基于决策树模型的智能推荐功能。根据输入的农机类型、农田类型和农田亩数，逐层遍历决策树，最终返回推荐的农机和农机手。在本算法中，仅提供了一种农机类型的决策树分支，可以根据实际情况添加更多分支。最后，在main()方法中可以示例调用recommend Machinery()方法，实现智能推荐功能。

3 农业机械数字化平台设计实现

3.1 普通用户租赁模块

3.1.1 租赁中心

“一键出租，避免闲置。”汇集行业内企业，以分类的方式清晰展示各作业设备可租赁情况，并以此打破当前信息孤岛局面，使得每位农户均可称为“农机手”，结合接单大厅可使每位农户进行接单赚取酬劳。

3.1.2 购买中心

采用逐级分类的方式将采购者从繁琐的搜索当中解放出来，并加入会员等级与商家信誉等级制度，且可以清晰地看出该设备生产时间或已使用时间，方便采购者选择性购买。

3.1.3 常见问题

提供一些农业种植技术和病虫害防治方法，为农民提供完备的种植技术和病虫害防治技术保障，增加作物产量，提高农业生产率。

3.1.4 行业动态

在行业动态功能模块当中添加了10 个广告位，以供业内相关企业投放，共同促进整个行业的良性发展。同时还拥有行业内最新新闻动态及相关政策的出台信息，并提供了知名农机行业企业的成功案例与不同问题的解决方案，为农机管理组织建立起快速融入本行业的桥梁。

3.2 农机手模块

3.2.1 云测量

在功能模块中接入了5G 网络通信技术，可以实现农机手对所接单地址提前进行面积大小、位置、地貌等方面进行了解并提前作出资源调配等方案，有效规避资源浪费等问题。

在本模块中，还为管理员提供了不同的作业类型预警模式，使各类型作业模式预警更加精确，方便维护部门及时做出相应的解决方案。

3.2.2 作业监控

该功能模块通过与云测量中查询作业详情相结合，应用了图像处理技术，将作业设备的信息进行远程监控和分析，并将数据转换为图形或图像，通过计算机视觉及人机交互技术在屏幕上显示出来，使数据更加清晰直观，优化服务质量。

3.2.3 智能预警

平台基于5G 网络通信技术与数据整合技术，通过以直观的可视化方式展示并与操作者进行互动，扩大管理组织对作业设备的云管理层面，提高农机组织的工作效率，为管理员提供不同的作业类型预警编辑模式。

3.2.4 运营分析

利用5G 互联技术将平台与实体农机设备相连接，通过农机手管理组织设定的计费公式进行智能分析计算，并以直观的可视化方式进行展示，实现农机手对所接单提前作出一定的资源调配等方案。

4 平台功能的小程序设计

设计对应的微信小程序，形成两位一体、互为补充、多端同步的“农业机械信息化数据平台”。

5 结语

为了提高农机的利用率和减少农民购机的成本，本文将大数据技术引入到了农业机械数字化平台上。转变了农机使用模式，可租可买，而农机手也可以“作业接单”，可专职可兼职。在平台上进行租买，为今后智能农机的普及起到了很好的宣传推广作用。