農(nóng)業(yè)機械調(diào)度算法改進研究

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摘要：為適應我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營的規(guī)模化現(xiàn)代化，農(nóng)機服務模式亟需改進，以提高農(nóng)機具的利用率，降低調(diào)度成本。但是，由于我國農(nóng)機發(fā)展區(qū)域不平衡，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械調(diào)度技術人才匱乏，過度依賴人為經(jīng)驗，從而導致農(nóng)機資源調(diào)度不合理，制約著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展進程。本文分析了當前農(nóng)業(yè)機械調(diào)度存在的問題，詳細介紹了農(nóng)業(yè)機械調(diào)度算法的研究現(xiàn)狀，并提出了具體的改進措施，為我國農(nóng)業(yè)機械調(diào)度提供豐富的經(jīng)驗和強有力的技術支持，最終推動和實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；調(diào)度；問題；算法改進；研究

我國自古以來就是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的發(fā)展促進國家經(jīng)濟水平的發(fā)展，影響我國在國際上的地位。近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，同時相關政策的引導，使得農(nóng)村勞動力出現(xiàn)大量轉(zhuǎn)移。對此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對農(nóng)業(yè)機械的依賴越來越明顯。

1當前農(nóng)業(yè)機械調(diào)度問題和意義

1.1農(nóng)業(yè)機械調(diào)度問題。農(nóng)業(yè)機械調(diào)度的根本目的，不僅是為了將農(nóng)機車輛分配給各個用戶使用，更多的都是結(jié)合用戶對時間、成本等問題的要求。當前，傳統(tǒng)的“一對一”運營理念已無法滿足社會發(fā)展的需求。為實現(xiàn)用戶和農(nóng)機廠廠主雙方的互利共贏，亟需選擇一條既滿足用戶需求，又降低成本的農(nóng)機調(diào)度方案。不過，在農(nóng)機調(diào)度實際過程中，受到任務數(shù)量、農(nóng)機數(shù)量及距離等因素的影響，同時，還受到農(nóng)田的位置、大小等影響，同時還要將周圍農(nóng)作物是否需要農(nóng)機收割、地區(qū)道路情況、交通狀況等因素進行綜合考慮，這些因素阻礙農(nóng)業(yè)機械調(diào)度在實踐中的應用[1]。在管理農(nóng)機資源中，農(nóng)機調(diào)度問題是最為重要的一個環(huán)節(jié)，農(nóng)機總調(diào)度中心是農(nóng)機調(diào)度的核心單位，主要通過三個方面管理和調(diào)控各個區(qū)域中農(nóng)機站的資源，確保實現(xiàn)智能化、規(guī)范化、信息化管理。1在農(nóng)業(yè)機械作業(yè)時，能夠?qū)崟r監(jiān)測機械的地理位置和行駛狀態(tài)，掌握具體的信息，以便能夠及時與其他作業(yè)點的農(nóng)機進行協(xié)同作業(yè)；2在農(nóng)機執(zhí)行作業(yè)任務時，有效地識別農(nóng)機的工作狀態(tài)，工作中一旦出現(xiàn)異常，能夠及時報警，降低安全事故發(fā)生率，確保農(nóng)機手的安全；3對各個農(nóng)機合作社的農(nóng)業(yè)機械實行實時動態(tài)監(jiān)測，宏觀調(diào)控農(nóng)具，提高調(diào)度水平和信息管理水平，提高農(nóng)機工作效率，降低作業(yè)成本，減少農(nóng)戶損失，為農(nóng)業(yè)機械調(diào)度提供科學依據(jù)[2]。1.2農(nóng)業(yè)機械調(diào)度的意義。伴隨網(wǎng)絡通訊技術的快速發(fā)展，帶動農(nóng)業(yè)科技的大力發(fā)展，農(nóng)業(yè)自動化、信息化水平不斷提高，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和精細化農(nóng)業(yè)的發(fā)展。在農(nóng)機作業(yè)管理中，科學合理的進行農(nóng)機調(diào)配，有助于解決農(nóng)機作業(yè)信息的滯后性問題，合理調(diào)配農(nóng)機資源，提高農(nóng)機的工作效率。1對農(nóng)機資源實現(xiàn)科學管理，監(jiān)督動態(tài)。當前我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設發(fā)展處于起步階段，在我國大多數(shù)地區(qū)，農(nóng)機發(fā)展區(qū)域不平衡。因此，農(nóng)機資源調(diào)度中導致投入成本高、農(nóng)機資源利用不合理、作業(yè)效率低。不利于相關部門對農(nóng)機作業(yè)數(shù)據(jù)的掌握，從而無法準確及時的進行調(diào)度。2有助于提高農(nóng)機作業(yè)效率和農(nóng)機利用率。農(nóng)機服務組織在農(nóng)忙時節(jié)可及時掌握農(nóng)機局的分布和工作狀態(tài)，準確的統(tǒng)計農(nóng)機資源，根據(jù)農(nóng)業(yè)作業(yè)任務、面積、位置等信息，合理的調(diào)配農(nóng)機安排作業(yè)，并制定最佳作業(yè)方案，以高效完成工作，提高農(nóng)機資源利用率。3提高農(nóng)機社會化服務水平，促使農(nóng)機服務實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和市場化，實現(xiàn)農(nóng)機手與農(nóng)戶之間的對接，方便農(nóng)機跨區(qū)作業(yè)，降低成本投入，實現(xiàn)大范圍的資源優(yōu)化引導，加強農(nóng)機社會化服務深邃平，提升對外作業(yè)服務競爭力，推動規(guī)模化經(jīng)營[3-5]。

2農(nóng)業(yè)機械調(diào)度算法的研究現(xiàn)狀

關于農(nóng)機調(diào)度的研究，國外專家學者提出一些相關算法，并取得良好的效果，例如VRP方法解決農(nóng)業(yè)車隊管理問題，運用科學合理的方法，控制作業(yè)任務，規(guī)劃農(nóng)機路線。關于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，被Nakamura分為兩個階段，首先采用優(yōu)先級原則分配農(nóng)機資源，其次利用遺傳算法合理調(diào)度農(nóng)機，制定農(nóng)機作業(yè)方案，提高農(nóng)機資源的利用率和工作效率。伴隨智能算法課題研究的不斷深入，國內(nèi)學者采用啟發(fā)式算法，利用GIS、GPRS和全球定位系統(tǒng)等設計農(nóng)機監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，以實時獲取農(nóng)機作業(yè)信息，并制定科學合理的監(jiān)控調(diào)度。此外，利用遙感技術，推演農(nóng)作物的成熟期，結(jié)合3S技術改進的遺傳算法，并以此建立農(nóng)機時空調(diào)度模型。

3農(nóng)業(yè)機械調(diào)度問題中算法改進對策

農(nóng)業(yè)機械調(diào)度算法性能，通常指對算法在高效率與低存儲量的需求。其中，效率是指算法執(zhí)行時間，存儲量指的是算法執(zhí)行過程中，程序所需的存儲空間最大值，高效率與存儲量之間有著緊密的關系。衡量算法效率，有事后統(tǒng)計法與事前分析法兩種方法，前者的缺點是必須執(zhí)行程序，算法的本質(zhì)被其他因素掩蓋。后者是從整個算法中選取基本操作為基準，根據(jù)這個基本操作的運行時間，計算整個程序的運行時間。算法的執(zhí)行時間與策略、問題規(guī)模、程序語言、編譯程序代碼的質(zhì)量及執(zhí)行指令的速度有著緊密的關系。傳統(tǒng)農(nóng)機調(diào)度算法，以農(nóng)機xy坐標和農(nóng)田xy坐標為參數(shù)計算損耗，這種基于時窗的遺傳算法，在農(nóng)機和農(nóng)田固定不變的情況下所求解，為全局最優(yōu)解，但是一旦農(nóng)田或者農(nóng)機動態(tài)變化必然影響全局最優(yōu)解，另外重新調(diào)度條件的設置需要結(jié)合農(nóng)機服務組織的實際情況。在實際生活中，隨著時間的變化，農(nóng)機服務請求也會變化，傳統(tǒng)算法設定的農(nóng)機和農(nóng)田的數(shù)量固定，調(diào)度完成后，所有農(nóng)機返回農(nóng)機站，如果在所有調(diào)度任務完成后，再對新的農(nóng)機服務請求執(zhí)行調(diào)度，這樣增加了農(nóng)機回站和再出站的損耗。由此，結(jié)合3S技術改進農(nóng)機調(diào)度算法，以農(nóng)機GPS坐標和農(nóng)田作業(yè)點GPS作為參數(shù)，調(diào)用GIS地圖進行計算，計算兩點間的路程，再通過路程除以速度，算出時間損耗，這種算法確保數(shù)值更準確，在實際生活中也更具有應用價值。基于3S技術的農(nóng)機調(diào)度算法，一旦滿足重新調(diào)度條件，就會對生于待作業(yè)點與可調(diào)度農(nóng)機進行重新的調(diào)度，當出現(xiàn)新的農(nóng)機服務請求時對原有調(diào)度策略進行修正，極大的降低損耗[6-8]。

4結(jié)論

我國作為農(nóng)業(yè)大國，多數(shù)地區(qū)采用聯(lián)產(chǎn)承包責任制，從而導致生產(chǎn)經(jīng)營分散、組織化作業(yè)程度低。伴隨農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加快進程，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對農(nóng)業(yè)機械越來越依賴，推動農(nóng)機跨區(qū)作業(yè)模式的發(fā)展。本文析當前農(nóng)業(yè)機械調(diào)度問題和意義，介紹農(nóng)業(yè)機械調(diào)度算法的研究現(xiàn)狀，最后就算法改進提出具體的對策，構(gòu)建完善的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，以減少農(nóng)機的盲目流動，提高農(nóng)機利用率，增加經(jīng)濟效益。

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作者:李作山 單位:綏化學院