英语原文共 8 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
农业管理信息系统
S. Fountas a,uArr;, C.G. Sorensen b, Z. Tsiropoulos c, C. Cavalaris c, V. Liakos c, T. Gemtos
关键字：拖拉机 农具 ISOBUS农机专用协议 软件系统方法论 农业管理信息系统 农
业机器人
摘要：农业管理业务目前正快速的转变为一种系统视角，于包括环境影响，公共实体和文件质量已经其它潜在条件等周围环境相互作用。信息和通信技术（ICT）的最新发展和现行农业拖拉机，农具和机载计算机之间缺乏相互操作能力导致了ISO11783（ISOBUS）国际标准来保护这些实体之间更有效的沟通。精准农业需要越来越多的信息,以便有足够的能力管理。ISOBUS协议是向这个目标迈出了重要一步,因为它将提供一个丰富的自动化数据采集为提高作物生产的管理。然而,目前迫切需要组织和指定这些大量的信息的途径作为决条件随后将其转化为知识和决策支持。本研究的目的是分析和设计一个未来的农业机械管理信息系统用以处理拖拉机和实施数据与周围环境的相互作用。软件系统方法用于分析人类活动和识别用户需求与农业机械的使用和管理的信息生成和拖拉机和农具的关系。用以提取这些信息的经验数据来自30个希腊和丹麦的拖拉机运营商和农场经理的特定采访，以及有关农业机械的最佳使用和拖拉机实施性能的问题。整个系统的设计画面已经开发，从涉及的概念模型到拖拉机的日常运营和实施以及和周围环境的互动。概念模型的开发是为了传统农业机械和农业机器人。概念模型将作为进一步发展所需的传感器,通信技术和信息采集能力的蓝图。对发达的概念模型进行了测试并从最初的审查小组中的15个农场经理进行验证，是为了揭示补充添加和担忧。
- 介绍
精准农业技术引入常见的农场活动为农民提供了应对可变性的和有效地处理和管理大量的信息的机会(Fountas et al., 2006;Aubert et al., 2012)。车载拖拉机性能监控系统的技术创新和拖拉机技术的最新进展, 使拖拉机和实施状态数据的采集通过ISOBUS(国际标准化组织(ISO),1997),并提供有用的信息来优化整个操作和现场生产力(Scarlett,2001; Backman et al., 2013)。结合差分全球定位系统(DGPS),该系统可用于拖拉机的空间映射实现现场表演(Taylor et al.,2002)。这些技术成为当代拖拉机标准特性,目的通过使用广泛的数据库作为决策支持和控制行为的基础，来提供增强的农场和运营管理。此外,安装在农业机械上的活跃的传感器提供了特定场地分析土壤和作物条件的信息(i.e.Adamchuk et al., 2004)。此外,采用自主车辆的发展领域任务将逐渐改变拖拉机运营商的角色向监控和战略管理，因为这种发展需要一个清晰的管理信息系统去管理互动信息的流动并提供实时操作执行的有用指导方针。ISOBUS之间的互连和精准农业创新将满足农场经理的要求：打开一个丰富的信息来提高作物生产的管理。
通过帮助同一拖拉机和/或车辆但来自不同制造商得传感器、处理器、控制器和软件信息交换和储存更有效，ISOBUS协议在精准农业的发展起着重要的作用(斯塔福德郡,2000)。面临的挑战是将这些新技术所捕获的数据集成到一个连贯的农场管理系统。主要问题来自于这些数据的异资导致的不同的数据格式和接口。不同数据格式的不兼容通常是一个基本问题，明显的手工工作是需要将数据从一种格式转换为另一个。因此,有必要对农业计算机和安装在农业机械上的计算设备或在农场的计算机和外部农业系统,如承包商、供应商和咨询服务之间进行持续的数据交换。如今,在农业产业内，ISOBUS被认为是一个标准，由14个零件(如数据链路层、网络层、任务控制器和管理信息系统数据交换)组成,提供功能和其他FMIS开发人员有针对性的选择。斯坦伯格等人(2009) 提出了一种农业流程数据服务原型实施,使灵更加灵活数据网络,通过ISOBUS接口 的提出了农业并通过流程数据服务的原型实现,使灵活的数据网络,通过ISOBUS港接口数据记录被转移到一个服务器进行进一步的处理，经过一个门户网站和一个网络服务接口。基于ISOBUS双向数据交换以及高效的需求变更管理，伊夫提哈尔和彼得森 (2011) 提出了一个易于使用的和灵活的解决方案。这个系统采用一种基于XML的图形用户界面生成高级数据交换规范,易于农民/农场经理使用。
农业管理信息系统必须能够遵守法律法规和农业生产标准,以确保食品安全和环境保护。通常遵守附加质量要求为产品提供了一个市场的附加值。规则和标准必须以一种能被计算机管理系统理解的形式呈现，该系统将执行自动化的合规检查。有鉴于此,纳什等人在2009年提出了一个通用结构模型作为一个农业标准,而纳什等人在 201年提出了一个基于XML格式来正式表示机器可读的决策规则和标准,使合规检查自动化。
Nikkilauml;等人在2010年评估了一个基于网络的用FMIS实施的方法来满足精准农业带来的新需求。正如上面提到的, 这些新的需求必须增强连接以精准农业和GIS数据为目标的外部服务的能力。此外,
与ISOBUS牵引装置组合的通信沟通也属于基本范围。农场数据采取离线存储,通过Web服务传达给明显比一个不稳定的当地农场安全电脑更稳定可靠的中央系统。必须特别注意用户界面的设计,因为不完善的用户界面通常被被认为是FMIS在农业和信息系统低使用率的主要原因。此外，Kaloxylos等人在2012年指出，当前Web网络配置面临不足特别是在处理大量的网络设备方面，仍然没有标准化的解决方案,使得在服务和利益相关者之间有一个简单的富有凝聚力相互操作性。有人认为引入自主和认知元素在整个管理过程来支持和集成不同的利益相关者和服务,于网络基础设施相互配合。
本文创新之处是农民/农场经理作为系统核心的视角的转换，这是之前索伦森等人论文的专注之处，现在的拖拉机为中心的方法导致一个创新的FMIS架构，在这个架构之中信息流动来自一个在决策过程中占有不断升级部分的智能机械实体。农业机械管理信息系统(FMMIS)一词用于描述本文上述方法：依靠信息到行动的决策过程来进行实地操作。根据Kitchen (2008)，一个信息到行动的决策的过程需要：(1)原位传感器;(2)自动化实时或接近实时的计算机处理和转型作为知识决策(3)打包,这样传感和处理信息的设备来完成所需的管理行动; (4)透明操作员/经理评估和确认决定。
因此,本研究的总体目标是对使用软系统方法论(SSM)推导方法的农业机械管理信息系统(FMMIS)建立一个概念性的基本轮廓和结构。通过显式的信息流动,定义数据库,指导知识编码和提取先进FMMIS要求，这种方法将建立农业机械和周围环境之间的相互关系。具体地说,它是客观了解拖拉机运营商的软件系统和面向流程的活动的操作者和农场经理以及个人FMMIS组件的设计模型,表明FMMIS需要协助/使信息流动。随后,该模型将适应符合未来FMMIS使用自主车辆的概念来取代传统的拖拉机以及识别潜在的总体FMMIS设计所需的更改。
- 材料和方法
一般来说,软件系统方法论是基于一个参与式的问题定义和构建成一组利益相关者处理复杂情况。这种方法属于问题构建方法(PSM)(艾登和阿克曼,2006)。作为PSM的一个特定部分,软件系统方法论(SSM)用于分析人类活动,更好的管理活动,以及确定用户需求和活动作为后续系统设计的基础(恰克兰迪和斯科尔斯,1990)。以前,SSM已被用于描述复杂农业系统,如一般的农业管理信息系统的概念框架(索伦森等人,2010 b),以及使用精准农业活动的大学农场(Fountas et al .,2009)。作为第一步,一个丰富的图片描述问题情境产生了,它描绘了一个特定的情况或问题下的系统研究和描述的关系，联系、影响和原因和影响。丰富的图片描述复杂局面,形成他上演过程的第一步。为了能够模拟对当前系统计划的改变，通过考虑一个所谓的“根定义”定义的目标系统和对显示系统的不同的观点和固有的假设包括指导关于如何转换,丰富改变和改进系统，该系统需要得到明确概述和定义。跟定义是以PQR形式设计的，系统实现P，通过Q获得R或者做什么(P),如何去做(Q),以及为什么这样做(R)。特别要注意CATWOE的元素,一个助记词代表客户(C),演员(a),转换过程(T)，世界观(W),所有权(O)和环境的约束(E)。CATWOE的核心是T 和W,世界观的描绘了该系统所代表的世界观，转换描述了系统功能级别。客户会受到这种转换的影响，他们会从中得利也会遭到损失；执行者实施这些系统活动，所有权属于那些可以启动和终止系统活动的人，而环境约束表示那些来源于系统外部并实施于系统之上的元素。
实证数据来源于30个针对拖拉机运营商和农场经理的访谈（正式干预），这些访谈回答了农业机械数据的最优使用是作为拖拉机和实施性能的指导。具体问题涉及对当前机械，对机械信息的获取，外部执行员与机器的交互，长期累积的问题以及及其信息管理问题和潜在改进问题的规范。 超出现有的FMMIS技术，分析过程还包括体现当前大型机器以及潜在小型尺寸车辆的未来自动车辆。在2012年秋将在丹麦和希腊进行采访。被采访者来自于丹麦和希腊的典型农业区，这些地区有着先进的农业机械实践。丹麦在农业技术创新当面位于前列（皮德森等，2003；杰森等，2012)，而希腊是在这方面是滞后的，因此形成了一个更加全面的观点（劳森等人,2011)。作为欧盟项目的一部分，在丹麦，德国，芬兰和希腊四个国家展开了调查(FutureFarm-Lawson et al .,2011)，希腊的农场大部分是0到50公顷，而丹麦的大部分农场是50-50公顷。在劳动力使用方面，两个国家都是每个农场使用两个外勤人员。在办公时间和办公室外的行政问题上的相似和不同得到了报道。在丹麦，农民每周花七个小时在办公室的行政问题上，而希腊只花一个小时。丹麦农民花大部分时间在会计和税收文件上，而希腊农民花在应用程序和规定上。另一方面,丹麦和希腊农民花同样每周工作大约1 h在办公室外的文件活动上,主要用于与顾问和银行有关的活动。
在丹麦，在日德兰半岛中部地区对涉及传统的经济作物如小麦、大麦、油菜籽进行的密集耕作农业进行了13个采访。在希腊,在塞萨利在希腊中部,这是希腊的主要农业区与更大的领域和更大的农业机械补充和农场经理/机械操作员种植耕地作物(棉花、硬质小麦和玉米)进行了17个采访。作为拟议的概念开发模型的跟进评估，在2014年夏天将进行一个集初始审查小组的15个采访。
3结果和讨论
3.1实证数据的收集
基于问卷调查的结果表明:答案明显受到农民的年龄,他们的经济地位,拖拉机的技术/实施及其技术应用和对ICT在他们的日常生活中的熟悉程度。具体来说,年轻的农民愿意在拖拉机上使用新技术而老的没有。然而,关于直接接触新技术,例如年轻家庭成员似乎也影响老年农民对采用新技术的看法。此外,所有对最近的技术进步感兴趣的受访者坚持学习拖拉机/实施系统，但使用老机器的农民都不愿意使用它们。后者的一个关键原因是经济形势和小尺寸的农场阻止了新设备的购买。要改变这种现状,详细的成本效益分析是必要的。特定的当地条件例如在希腊值得信赖的维护网络的不存在就使得人们不愿意购买新的先进机械。此外,当前农场的经济地位决定了只有在坚实的经济基础鼓励农民探索更先进的机械设备基础上农民才愿意购买新设备。尽管所有农民,无论目前拖拉机类型的年龄,认为目前收到的拖拉机信息足够了,而且愿意了解更多关于最新的机器的信息处理。然而,必须指出的是,只有农民实际上操作了最新的拖拉机才能提出创新想法以进行更高效的信息处理，并且只有亲身经历操作控制指示才能影响先进技术的潜力。表1列出了一些代表性的担忧并建议改进先进的农业机械管理。自主车辆的使用和自动牵引装置系统生成数据的关系是不包括在对你妹的采访之中,因为软件系统方法论只描述了现状。
3.2现状
通过使用受采访农民的担忧和称述形成了系统的研究框架，并形成了一个指示农业机械管理系统（FMMIS)的初步概念模型图片（见图1）。特别是这图片支持了关于系统的进一步议评，这些又证明了该系统与许多相互联系的外部实体和利益相关者的复杂关系。机器实体（以拖拉机为例)是系统的中心。
作为完整系统的一部分,额外的设备和传感器(全球定位系统(GPS)、作物传感器(例如NDVI)、土壤传感器(如导电性))用来获取足够的来源于拖拉机ISOBUS数据字段状态和整体系统功能和性能的信息。FMMIS获得的数据的将由特定的FMMIS模块和其他组件进行分析和处理，并形成控制行动或决策支持的指导方针。此外,许多输出显示可以现实时处理和可视化。农场经理和拖拉机运营商能够实时监测牵引装置的操作系统,计算各种输入能源消耗和监控,例如,字段的条件。同时,提出FMMIS使农业成本的计算，农业的最佳规划和调度任务,库存管理,各种任务和分析环境的影响,例如,能量输入成为现实。FMMIS的数据可以被转移到外部执行者像大学、政府机构、农业设备制造商和分销商以促进遵守标准,提供燃油补贴,种子,等。此外,可以传达关于农场,具体字段的数据，信息和作物管理给大学或研究机构以提供专业建议。一般来说,该FMMIS将使田间试验的实施成为广泛测试和学习目标的一个重要工具。
如前所述,拖拉机作为主要的决策者(自动决策或决策支持的运营商),但同时它是广泛连接到整个农场管理。自治包括例如自动下载数据流场信息(字段坐标,操作历史,等等)。当机器接近和识别这个领域以及下载自动程序，例如空间
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[151446]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
