基于Petri网的智慧农业管理流程仿真方法研究

摘 要： 随着信息技术在农业领域的广泛应用，智慧农业逐渐成为农业现代化发展的重要方向。合理高效的农业管理流程对于提升生产效率、降低经营成本、实现可持续发展具有重要意义。本文提出一种基于Petri 网的智慧农业管理流程建模和仿真方法。首先，利用UML的时序图、状态图、交互图，对智慧农业管理流程进行直观描述和建模。其次，将以上各图转换为由普通网、时间网、着色网、随机网组成的多模式Petri 网形式化表达，构建具有并行、选择等复杂逻辑特征的Petri 网模型；进而设计一种基于多模式Petri 网的仿真方法，模拟农业生产过程中资源动态分配、流程执行情况等；最后，在示例案例中验证了所提出方法的有效性，并通过可达性分析表明该方法具有较强的建模和仿真能力。该研究为智慧农业管理流程的优化、自动化控制提供了有力支持。

关键词： Petri网；智慧农业；管理流程；UML；物联网

中图法分类号： S271.5 文献标识码： A 文章编号： 1000-2324（2024）03-0413-09

随着全球人口的不断增长和经济的快速发展，农业作为保障粮食安全和推动经济发展的重要产业，面临着提高生产效率、降低资源消耗、保护生态环境等多方面的挑战。智慧农业作为现代农业发展的新业态，通过引入先进的信息技术，实现农业生产的精准化、智能化管理，为解决上述挑战提供了有效的解决方案。智慧农业管理流程的优化和自动化控制显得尤为重要。一个合理高效的管理流程不仅能够提高农业生产效率，降低经营成本，保障农业生产的稳定性和可持续性。然而，农业生产受天气等自然环境因素影响，涉及多个环节和多种资源的协调管理。需要在智慧农业软件系统支撑下才能高效的农业生产。在智慧农业的软件系统的开发中可以使用UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）中的状态图、行为图、序列图等图形工具为农业生产过程建模。但是UML不是形式化建模工具，在使用计算机建模仿真方面有较大的困难。Petri 网作为一种强大的形式化建模工具，具有描述复杂系统并行、同步、选择等动态行为的能力，为智慧农业管理流程的建模和仿真提供了新的解决方案。通过构建智慧农业管理流程的Petri 网模型，可以清晰地表达农业生产过程中的各种逻辑关系和动态变化，为管理决策提供科学依据［1］。