精准种植业工作流编辑与定制技术

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体为精准种植业工作流编辑与定制技术。

背景技术

工作流的概念起源于生产制造业与办公自动化领域，是根据某一类人群的日常工作生活中具有固定性的活动而提出的一个比较抽象的概念，是一种能够反映部分业务流程的计算机化的模型。它的目标就是使企业中的相互独立的任务和活动能够相互协调统一、高效运行，使其在正确的时间执行正确的任务，在恰当的时刻将执行的结果返回到正确的人的手中。工作流管理技术是一种高效的控制、协调各种复杂活动的执行、资源的合理分类以及资源与应用程序之间交互的信息手段，已成为企业信息化建设方案中必不可少的内容之一。它通过信息技术的支持为企业的经营过程提供了一个从模型分析、建立、管理、仿真到运行的完整框架；通过将工作按照规则分解成定义好的任务、角色、资源，按照一定的原则和过程来执行相应的任务，并通过管理与监控工具进行管理并生成工作流的记录和报告，从而提高工作效率。

精准农业所追求的正是资源利用率的最大化，这种最大化不应该仅仅局限于农业资源（水、土地、肥料）的最大化，更应该包含已经完成的具有较高水平且支持精准作业的各项应用技术的最大化。如何高效、合理利用已经实现的技术，使精准作业的流程标准化，实施精准作业的地区规范化，减少人力、物力资源的成本，使投入巨大成本获得的数据的使用率最大化，以提高精准农业的实施效率，扩大精准农业的应用范围是当下亟待解决的问题。采用工作流管理系统可以在最大程度上集成精准农业的现有软硬件资源、人力资源，实现资源的充分利用，提高精准农业管理的规范化程度，缩短作业过程的处理时间，降低管理成本，提高作业效率，更好的与上下游资源形成快速响应任务的供应链网络，最近十多年来，国外很多研究也已经尝试将工作流或上下文感知技术应用到农业领域中，也有应用到遥感数据处理中的。由于农业各个资源的位置不固定，因此必须采用Web 服务的方式实现工作流系统。而在我国已经初步开始研究基于工作流的农业信息系统，但是精准农业工作流系统的研究目前极少。

与办公室里的普通OA相比，在精准农业中应用工作流技术更具挑战性，其原因在于：一是与OA的应用环境相比，农田环境因素变化莫测，同一块农田的不同区域其土壤墒情、植株养分、病虫草害均不相同，即有明显的“空间差异”性，这为农业设备在实施农业耕作过程中对工作流系统中的信息的实时、急速传递提出了更为严格的要求；二是精准农业实施过程中所用到的“硬资源”，如大马力拖拉机流动性很大，在工作流系统的交互与控制上会有很大难度；三是在精准农业实施过程中，虽然所有农作物的种植流程大体都是：整地－播种－田间管理－收割，但是由于每种作物对生长环境农田环境要素的要求不一样，所以在设计工作流程模块时会有些难度。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了精准种植业工作流编辑与定制技术，解决了每种作物对生长环境农田环境要素的要求不一样，所以在设计工作流程模块时难度较大的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：精准种植业工作流编辑与定制技术，包括精准种植业工作流定义和构建模块、常规农事预案定义和提醒模块、精准种植业工作流的精确定制模块和精准种植业工作流数据库模块，所述精准种植业工作流定义和构建模块包括计划任务和田间作业操作；

所述常规农事预案定义和提醒模块是以传统的24个节气为基础，根据工作流系统应用地区的当地农业特征，将每年分为每5-10天一个农事段，定制精确的农事活动时间表；

所述精准种植业工作流的精确定制模块为精准种植业的不同工作任务制定不同的工作流路径，系统可编辑和优化链路；

所述精准种植业工作流数据库模块包括数据库管理系统和业务数据库。

优选的，所述田间作业操作为准备工作、播种、田间管理、收割和其它项工作子任务，进而在每个工作流中嵌入四种控制对象，即主体角色、面向的作物对象、需要调用的资源、可实施的操作，从而形成整体的精准种植业工作流软件架构。

优选的，所述常规农事预案定义和提醒模块进一步的为到每个时段，系统会自动提醒需要进行的农事活动。

优选的，所述精准种植业工作流的精确定制模块进一步的为每个节点配置角度、对象、资源、操作四种要素。

优选的，所述数据库管理系统具体的为负责工作流配置服务、业务执行情况保存和监控功能。

优选的，所述业务数据库具体的为提供流程实例表、任务定义表、任务关联表、工作项表、资源表、活动表、部门表、用户信息表、角度分组表及权限表，以及各表之间的相互关联关系。

（三）有益效果

本发明提供了精准种植业工作流编辑与定制技术。具备以下有益效果：

本发明提供了精准种植业工作流编辑与定制技术，本发明通过精准种植业工作流定义和构建模块、常规农事预案定义和提醒模块、精准种植业工作流的精确定制模块和精准种植业工作流数据库模块，能够分别针对小麦、玉米、大豆和其他作物品种的精准种植业务，制定了详细的工作流程，同时为每个节点设定了详细的要素配置方案，保障了各个工作流的顺畅运行。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的工作流框架；

图3为本发明的工作流系统结构框架；

图4为本发明农场家事活动预案示例表；

图5为本发明年度种植计划工作流图；

图6为本发明小麦种植详细工作流示例；

图7为本发明小麦土壤处理工作流程图；

图8为本发明小麦适期播种工作流程图；

图9为本发明小麦田间管理工作流程图；

图10为本发明小麦收获工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-6所示，本发明实施例提供精准种植业工作流编辑与定制技术，包括精准种植业工作流定义和构建模块、常规农事预案定义和提醒模块、精准种植业工作流的精确定制模块和精准种植业工作流数据库模块，所述精准种植业工作流定义和构建模块包括计划任务和田间作业操作，田间作业操作为准备工作、播种、田间管理、收割和其它项工作子任务，进而在每个工作流中嵌入四种控制对象，即主体角色、面向的作物对象、需要调用的资源、可实施的操作，从而形成整体的精准种植业工作流软件架构；

所述常规农事预案定义和提醒模块是以传统的24个节气为基础，根据工作流系统应用地区的当地农业特征，将每年分为每5-10天一个农事段，定制精确的农事活动时间表，到每个时段，系统会自动提醒需要进行的农事活动；

所述精准种植业工作流的精确定制模块为精准种植业的不同工作任务制定不同的工作流路径，系统可编辑和优化链路，每个节点配置角度、对象、资源、操作四种要素；

所述精准种植业工作流数据库模块包括数据库管理系统和业务数据库，所述数据库管理系统具体的为负责工作流配置服务、业务执行情况保存和监控功能，所述业务数据库具体的为提供流程实例表、任务定义表、任务关联表、工作项表、资源表、活动表、部门表、用户信息表、角度分组表及权限表，以及各表之间的相互关联关系。

实施例2：

如图1-6所示，精准种植业工作流编辑与定制技术，包括精准种植业工作流定义和构建模块、常规农事预案定义和提醒模块、精准种植业工作流的精确定制模块和精准种植业工作流数据库模块。

精准种植业工作流定义和构建模块的精准种植业工作任务总体上分为两大类：一是计划编制，例如编制年度计划、五年规划；二是田间作业操作，又分为准备工作（例如整地）、播种、田间管理（施肥肥、浇水、喷药），详见图2。

上述工作流又可分为详细的二级工作流程，具体如下：

（1）年度种植计划工作流

计划是整个种植管理的龙头，是整个种植业操作流程的方向标，种植计划作为种植业管理的第一步，它的合理性将直接影响着后续农作物田间操作的可控性及投入产出比，通过对历年种植作物各项数据的统计分析、总结，确定将要种植的农作物种类和品种，并基于对农产品未来的销售预测，对种植产量、市场价格及总收入进行预测，详见图5。

（2）田间作业管理工作流

各种农作物的操作流程通常包括根据土壤肥水状况、作物生长需求进行一定的土壤准备；为提高种子发芽率而进行的种子晾晒、包衣处理；播种时间的选择；对作物的产量和质量有决定性作用的田间管理技术，它是作物生长的基础与关键；农作物的适期收获，根据双山农场的地形特点和气候条件，在作物收获之后需要进行秋整地，所谓秋整地是通过使用机械手段在结冻前将耕地上的根茬、杂草处理掉，对耕地翻耙深松，以达到春季播种时的状态，主要作用是疏松土壤、建立“土壤水库”，增强土壤蓄水保墒能力，提高耕地的抗旱、抗涝能力。

精准种植业工作流定义和构建模块的精准种植业工作流需要靠若干要素做支撑，本技术主要选择角色、对象、资源、操作四种要素。

（1）主体角色精准农业的主体是农户及农场各级负责人，主要分为以下级别：

这些主体角度既是精准种植业工作流的制定者，也是执行者。

（2）对象

这里主要是作物品种，例如水稻、小麦、玉米、大豆、油料作物、蔬菜。

（3）资源

这里指的是精准种植业中所采用的各种资源，例如耕地（农田）、无线网络、视频监控设备、计算机、农机装备、种子、化肥、农药。

（4）操作

指精准种植业中的作业和动作，例如农田信息采集、农作物空间分析、农情服务、变量作业、进程管理。

精准种植业工作流的整体框架定制（图3）系统从底层向上层依次是数据层、逻辑层和应用层，从系统组织构架来看，又分为功能管理和技术支撑体系两方面，其中，功能管理部分的数据层分为工作流数据库和业务数据库，逻辑层包括工作流引擎组件和精准农业业务组件，应用层分为用户、管理员和农资供应商；技术支撑体系中的数据层主要是Hibernate，逻辑层则由Struts2、Spring和Workflow engine构成，应用层分为web和UI。

常规农事预案定制和提醒模块的基于24个节气的常规农事活动预案定制（图4）。

中国传统的24个节气是每14－15天一个节气，实际操作中，按节气来安排农事，时间相对有点稀疏，因此本方法中采用每10天（一旬）作为一个时间单元，针对所服务的地区的特殊情况，制定常规农事活动预案，案例表包括开始时间、结束时间，农事活动，所属的活动。

农事活动实时提醒是采用时间触发器，一旦时间落入到某个农事活动区间，系统即进行提醒，提醒内容包括目前所处的节气、应该进行的农事活动、活动持续时间、作业强度如何，时间紧张度（例如进入“双抢”时间，需要抢时间播种或收割）。

精准种植业工作流精确定制模块是不同种植业活动的工作流程定制，这里以小麦田间作业管理为例，详细说明精准种植业详细工作流的定制（图6）。

由于小麦播种时需要土壤颗粒较细，所以播种前所进行的土壤准备，除了深耕（松）外还需要两遍重耙，以达到“整平耙细”的目的，小麦从种子萌发到产生种子，一生要经历发芽、出苗、分蘖、拔节、孕穗、抽穗、开花、灌浆及成熟生育过程，依据此生长过程，本技术中将小麦的田间管理技术分为三个阶段：苗期阶段、中期阶段和后期阶段，其中，苗期阶段是指从发芽至分蘖，这一时期的主要工作需要间苗、补苗、中耕、施肥，并根据小麦长势于合适的时间进行压苗，中期阶段是指从分蘖到开花，这一阶段进行镇压主要的目的是抗倒伏，后期阶段就是从开花到成熟，这是增加小麦粒重的关键时期，需要着重管理，如追肥、防治病虫害，当小麦步入收获期后，根据其成熟程度分为蜡熟期和完熟期两种情况进行收割，若由于天气原因必须提前收割而且处于蜡熟期则采取割晒方式收割，若为后者则采用直收方式。

工作流各节点的要素编制和配置在某个任务的工作流编辑或修改完成后，就需要对其每个节点进行要素的配置，即将主体角度、品种对象、资源、操作四项要素配置到各节点中，只有这样，整个工作流才能顺畅地运行，每个节点都由四项要素各负其责，承担任务的分派、流程、实施环节。

这里仍以小麦的田间管理为例（图7、8、9、10），说明其各节点的要素配置（图中的象形符号）。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。