随着农业机械化水平和农业信息化水平的快速发展,农机设备的管理显得越来越重要,然而,传统农机管理不到位,效率低、成本高;农机具配套不合理、原始资料容易丢失、资料查询困难;农机作业状态不明确、安全隐患多、维修困难、农机性能参数不确定、机手培训困难等诸多问题无法快速解决,农机管理越来越有必要。因为Android平台具有显著地开放性和宽泛自由地开发环境而被广泛应用,开发了大量功能丰富、实用便捷的手机APP软件。国内一些学者对农机管理APP的关键技术进行了研究,一些企业也开发了各自的手机农机管理APP系统,虽然解决了农机管理中的一些突出问题,但都存在系统功能简单、界面单一,各个农机管理APP之间独立存在数据共享差等问题,只是为“管”而“管”,智能性差、不易于推广。针对上述问题,本研究是在农机设备端安装数据采集装置采集农机技术参数与作业状态信息,并通过蓝牙上传至机手的手机,融合手机中的GPS/GIS数据信息、天气信息,再通过3G或4G网络上传至Internet网,向后台中心计算机实时上传监测数据,实时远程监控农机技术状态和作业状态,实现农机作业管理、机手在线培训、农机政策与信息共享的功能,为设备评价、投资决策提供依据,将农机使用者、管理机构、设计与生产企业、售后维修、配件供应、作业对象等实现联动,为大数据提供基础数据,同时还可以共享大数据,其主要研究内容包括:(1)对系统整体结构进行了设计。包括移动车载端数据采集硬件设计和农机管理APP软件设计,设计了系统的框架结构与功能,叙述系统开发手段与流程,确定农机技术状态判定和移动车载端数据采集系统的功能、接口和数据上传方式,拟定基于Android手机农机智能管理APP应用软件的功能模块。(2)设计并搭建了移动车载端数据采集系统。采用模块化设计原理,将移动车载端数据采集系统分为传感器收集与处理模块、控制模块、存储模块和基于蓝牙的无线传输模块;设计了基于CAN总线的电压型传感器、电流型传感器、数字型传感器和频率型传感器五种类型传感器接口电路,以满足农机设备多种技术状态参数的收集,同时各型传感器接口与控制模块也采用CAN总线通信;农机设备工作状态参数不仅可以通过蓝牙模块上传至机手手机,同时还可以存储于存储模块,便于历史数据查询。(3)利用手机GPS/A-GPS的定位数据,并融合农业GIS系统,对农机设备的精确定位进行了研究。通过基于智能手机A-GPS的位置业务数据,作为农机设备的定位参数,大大提高其定位精度,融合农业GIS系统,并对采集的农机坐标值进行剔除和算术平均处理以获得精确高地作业农机位置经、纬度坐标信息,为农机设备作业面积计算提供依据。(4)提出了基于包络线的作业面积算法,并进行了详细研究。基于包络线的作业面积算法是指实时采集农机地理位置信息,选择出农机作业运动边界点的坐标值,利用曲线拟合的方法求解边界包络线的函数解析式,进一步利用积分法求解包络线的面积,所求区域的面积即为农田区域的作业面积。(5)开发了基于Android手机的“智慧农机管理系统”软件。通过对应用需求的分析,设置了包括农机作业、农机服务、机手培训和农机与机手信息四大模块,每一级模块下又设置了多个二级模块;全面阐述了系统的开发过程和设计要求,详细叙述了软件开发环境的搭建;设计了软件开发的功能和各个部分的调用关系。(6)搭建了试验平台,对系统的各项功能、定位、监控和作业面积等进行了相应试验。试验结果表明:系统运行稳定、功能齐备有效;定位精度与传统GPS器定位相比明显提高;在400m2、1000m2、1600m2、2000m2的空地作业面积进行测试,农机作业面积的相对误差在1.4%~2.085%左右。对包络线面积法在满幅作业模式和重叠作业模式下两种作业模式下实验,结果显示误差变化不大,包络线法可以有效的防止重叠作业。