北京市农机大数据平台建设与应用

陈 华

（北京市农业机械试验鉴定推广站，北京 100079）

0 引言

随着“互联网+农机”的发展，云计算、大数据、物联网和传感器等现代化技术与农机化工作实现了深度融合，为农业机械化管理和农机作业质量核查提供了新手段，近10 年来，农机大数据平台及相关监测终端技术从概念提出走向试验应用，逐渐成熟完善，并推动传统农业向智慧农业快速发展[1-2]。农机大数据平台的建立实现海量数据的采集和存储，为数据挖掘和处理算法实现提供基础，并通过可视化界面为农业管理者和生产者提供决策意见和指导建议，在农机作业质量监测技术应用方面，也从单一的深松监测，向秸秆还田监测、播种监测、油耗监测和图像采集等综合性监测发展，并与农机大数据平台融合应用，功能拓展到面积统计、图像处理、农机轨迹和作业质量分析等方面[3-4]。

近年来，在政策支持下，各省市开展了大量农机大数据平台的建设和试验应用，提出了众多解决方案，并逐步完善。新疆维吾尔自治区建设了基于棉花生产的大数据平台，从农业资源、生产管理、农机调度等方面，为用户提供棉花生产农业大数据综合管理、农机作业监控与运维、产品质量追溯及市场预警预测等服务[5]。河北省以互联网+农机深松+第三方质检为基础，建立农机作业质量监测核查体系，实现了农机深松作业实时监测、实地跟踪和随机抽查，为农机深松作业质量和补贴资金安全发放提供了保障[6]。黑龙江省、山西省和安徽省等也根据自身农业发展现状，建设了基于农机作业质量监测的大数据与云服务平台，为提升农机部门管理水平、提升农机作业质量、农机作业补贴资金发放提供了科学手段[7-9]。北京市针对农机深松、播种监测、油耗监测等需求，组织研发相应终端，调研掌握了农机大数据平台需求，深松作业监测误差<2 cm，面积监测精确度达到97%，为农业生产作业主体、农机化管理主体提供了良好的管理手段[10-11]。

北京市农机大数据平台，基于农机作业质量监测终端的推广应用，实现了农机作业主体信息、农机具信息和农机作业信息的大数据积累，解决了以往农机作业质量和面积核验中，抽查范围小、工作量大、工作效率低及补贴资金发放存在风险的问题，为农机管理部门和农业生产主体提供了信息化、科学化手段，提升了北京市农机化水平。

1 平台设计

根据北京市农机化管理需求和作业现状，开发了北京市农机大数据平台，包括农机化综合展示、合作社管理、农机具管理、精准作业管理和补贴作业监管5 大模块，如图1 所示。

图1 北京市农机大数据平台架构Fig.1 Architecture of Beijing agricultural machinery big data platform

1.1 农机化综合展示

农机化综合展示模块包括农机化发展情况和服务组织发展情况，如图2 所示。农机化发展情况包括北京市与全国农业机械化水平对比、北京市各产业农业机械化水平、北京市各区农机装备保有量、北京市各类农机变化趋势。该模块对主要农作物耕种收机械化水平、亩均动力情况、秸秆综合利用率等指标进行了鲜明对比，主要粮食作物、设施农业、畜牧、水产、林果和农产品初加工等产业的机械化水平展示效果良好。

图2 北京农机化综合展示模块页面Fig.2 Beijing agricultural mechanization comprehensive display module page

1.2 合作社管理

合作社管理模块包括合作社概况、合作社机具和农机分布图。该模块对北京市各区合作社数量进行了统计对比，并展示了国家级、市级及普通合作社数量及发展趋势，通过合作社分布图功能可以对全市合作社的位置进行查询；按照拖拉机、收获机、植保机和播种机等作业种类对各区合作社机具进行分类统计和展示；通过农机分布图可以查看全市农机分布和运行状态。

1.3 农机具管理

农机具管理模块包括存量农机信息、农机分布和农机作业分析。存量农机信息包括拖拉机品牌型号、销售情况，以及耕整地、拖拉机、收获机、播种机和植保机等各类型农机具数量走势；农机作业分析包括各年度播种作业面积热力图、单车平均作业面积等。

1.4 精准作业管理

精准作业管理模块包括作业概况、作业明细、终端明细、定位作业、自动驾驶、整地作业、播种作业、植保作业、收获作业和土地测量。作业概况展示了各类型作业面积统计和对比、当前月份农机作业走势等信息；作业明细里可以查询每一次作业的机具、面积、作业质量和地块位置等详细信息。该模块涵盖了大田作业各个环节，可以完整展现作业信息。

1.5 补贴作业监管

补贴作业监管模块目前是北京市应用最广泛、技术最成熟、积累作业数据最多的功能模块，较好地支撑了北京市保护性耕作作业补贴的发放工作。

补贴作业监管模块包括作业概况、车辆明细、轮作图、设备上报、深松整地、秸秆还田少免耕播种和人工复核。补贴作业监管中包括深松整地、秸秆还田和少免耕播种3 个作业环节，如图3 所示。作业概括包括各区作业面积统计、各类型作业面积及占比、农机作业面积走势、各类型作业面积与年度人物对比等信息。车辆信息包括上报单位、车辆属地、农机主体、人员、联系电话、设备号、车牌号、车辆型号、农具信息、作业状态和监测状态等信息，并可以按照参数查询和导出。在深松整地、秸秆还田和少免耕播种3个作业环节，可以分别按照年度进行查询，信息包括作业主体、监测终端编号、车辆型号、车牌号、作业面积、重复面积、合格面积、不合格面积、判定结果、日期、作业地点、年度、审核状态和作业质量分析等信息。作业质量分析中可以查询作业详情、作业地图、轨迹回放、作业主体及农机信息、作业地块面积及合格率信息。此外，模块可以按照全市、各区、各合作社等不同范围，查询导出等作业面积、合格面积、补贴面积和作业农机数量等详细信息。

图3 深松整地作业模块页面Fig.3 Deep loosening and land preparation module page

2 应用情况

2.1 各区农机作业主体安装应用终端情况

根据北京市农机大数据平台统计数据，2020—2022 年，北京市顺义区、大兴区、怀柔区等9 个区安装农机作业质量监测终端共计749 套，其中101 家合作社安装688 套终端，合作社包括农机合作社、专业合作社、产销合作社和经济合作社等，每家合作社平均安装终端6.8 套。另外，有29 个农机户个人安装终端61 套，每户平均安装2.1 套，如表1 所示。

表1 各区安装农机作业质量监测终端及安装主体数量情况Tab.1 Number of monitoring terminals and installation bodies of agricultural machinery operation quality in each area

2.2 全市保护性耕作作业监测情况

2.2.1 作业补贴面积申报情况

2020—2022 年，根据北京市保护性耕作作业补贴政策，深松作业补贴750 元/hm2，秸秆还田作业补贴525 元/hm2，少免耕播种补贴525 元/hm2。每年年初，北京市农业农村局制定全市各区3 项作业补贴面积及补贴额计划，补贴面积由各区农业部门统计上报。2020—2022 年，北京市9 个农业区共上报3 项作业面积计划共计10.39 万hm2，各区作业面积对比如图4 和表2 所示，顺义区、怀柔区和房山区作业面积在全市最多，昌平区和通州区面积较少。各区保护性耕作补贴面积与实际作业面积可能不一致，部分区存在一些小地块未纳入补贴的情况，但是差值不大，上报面积基本能代表各区作业规模大小。

表2 2020—2022 年各区保护性耕作3 项作业计划面积情况Tab.2 Specific situation of planned area of three conservation tillage operations in each region from 2020 to 2022

图4 2020—2022 年各区3 项作业补贴计划面积对比Fig.4 Comparison of three operation subsidy plans area in each district from 2020 to 2022

2.2.2 作业质量监测面积情况

2020—2022 年，北京市保护性耕作3 项作业监测面积总计8.3 万hm2，其中，深松作业监测面积总计2.8 万hm2，秸秆还田监测面积总计3.4 万hm2，少免耕播种面积总计2.1 万hm2。具体情况如表3 所示。

表3 2020—2022 年北京市保护性耕作3 项作业实际监测面积Tab.3 Actual monitoring area of three conservation tillage operations in Beijing from 2020 to 2022单位：万hm2

2020—2022 年，保护性耕作3 项作业实际监测总面积占上报计划面积的79.92%。其中由于2020 年开始实施作业补贴政策，政策文件下发各区较晚，以及安装终端设备等因素，存在2020 年作业面积划转到2021 年的情况，即跨年度补贴情况，各区情况有差异，因此2021 年度监测面积大于2021 年上报的计划面积。若不考虑各区跨年度因素及各区实际作业面积小于年初上报计划的情况，2022 年终端监测面积覆盖率71.51%，监测覆盖率处于较高水平。监测未覆盖的其他补贴面积，由各区通过人工填报及人工复核方式录入系统，实现统一补贴。2020—2022 年，北京市农机大数据平台支撑北京市发放农机作业补贴总计6 042.31万元。

2.2.3 作业地块数量情况

在北京市保护性耕作3 项作业监测中，每个地块作业后形成一条作业信息，包括作业面积、作业质量、作业轨迹地图，以及机具、机手等完整信息，也是后期各区核查发放补贴的主要依据。2020—2022 年，3项作业地块数量总计25 685 个，如表4 所示。按照作业监测总面积8.3 万hm2计算，平均每个地块3.2 hm2；另外通过人工填报审核地块数量101 个。

表4 2020—2022 年北京市保护性耕作3 项作业地块数量Tab.4 Number of plots for three operations of conservation tillage in Beijing from 2020 to 2022单位：个

3 结束语

在对北京市农机管理部门和农业生产主体需求充分调研的基础上，开发了北京市农机大数据平台，为农机数据积累和农机化工作提供了科学手段。有助于市、区两级农机管理部门掌握各类型农机作业主体、各环节作业机具、作业能力等详细信息，为农忙时节掌握农机作业进度、开展农机调度、农机政策制定提供重要信息。实现了农机大数据平台和保护性耕作作业补贴发放的充分结合，通过深松整地、秸秆还田和少免耕播种科学监测统计，实现了农机作业质量的高效监管，降低了农机作业补贴发放风险，为农机合作社考核评价机手作业绩效提供了信息化手段。