基于GA的农机作业调度研究与应用

发布时间：2020-11-21 04:14

　　 国内农机发展存在区域的不平衡性,由于农业信息化程度整体较低,传统的农机调配方式中由于技术的匮乏以及对人为经验的依赖,导致了农机资源调度不合理、资讯发布不及时等一系列问题,从而制约了现代化农业的发展。实现科学合理的农机调度即为目前农机服务组织急需解决的难题。其次,目前信息技术与农业的融合已逐步进入了新的阶段。近年来基于我国自主研制的北斗卫星导航系统的一些产品已经基本成形,并广泛应用于森林防火、海洋渔业、电力调度、交通运输等领域。随着北斗系统的全面建成以及国家大力展开的惠农政策力度的加强,为农机智能调度的实行提供了有力的经验和技术支持。农机调度问题实质上属于多目标组合优化问题。本文针对跨区作业的农机调度相关问题进行分析,结合农机调度特点,提出了一种基于改进遗传算法的农机跨区作业调度方法。同时,结合北斗卫星导航技术和地理信息系统技术,完成了农机跨区作业调度系统的设计。本文主要研究工作如下:(1)通过对农机调度特点进行分析,结合农机调度业务流程,完成了农机调度辅助决策模块设计,为农机调度筛选出可利用农机资源。由于传统分解法和整体法处理农机调度问题时不能得到全局最优解,本文采用现代启发式全局优化方法进行求解,对现有车辆调度算法进行分析比较,提出了一种改进的遗传算法来解决农机调度问题,生成合理的农机调度方案。(2)为了实现农机作业成本最小且出行农机数量最少的优化目标,搭建了农机调度问题模型。针对所要求解的农机调度问题,提出一种合适的染色体编码方式和一种改进的路径交叉算子,同时对自适应遗传算子进行改进,使算法可以有效的避免局部最优,最终能够很好的实现全局收敛。最后通过算例结果分析验证了本文中农机调度算法的有效性及可行性。(3)以农机调度模型为基础,完成农机跨区作业调度系统设计。将其分为农机车载终端、通信网络和调度中心三部分,并介绍了系统工作过程,完成对数据库的设计。根据系统软件功能需求,结合本文改进的遗传算法,分别完成信息管理模块、农机调度模块和GIS功能模块的设计。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S220
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景、目的及意义
        1.2.1 课题研究背景
        1.2.2 研究的目的和意义
    1.3 相关领域的国内外研究现状
        1.3.1 农机调度研究现状
        1.3.2 农机调度算法研究现状
    1.4 主要研究内容和组织结构
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 论文组织结构
第2章 农机调度算法分析
    2.1 农机调度问题分析
    2.2 农机调度辅助决策模块设计
        2.2.1 农机调度业务流程
        2.2.2 农机调度辅助决策模块
    2.3 农机调度算法的选取
        2.3.1 现有农机调度算法
        2.3.2 农机调度处理方法选择
        2.3.3 遗传算法
    2.4 农机调度相关技术基础
        2.4.1 北斗卫星导航系统BDS
        2.4.2 地理信息系统GIS
    2.5 本章小结
第3章 基于遗传算法的农机调度问题的求解
    3.1 农机调度问题描述
    3.2 农机调度问题数学模型
        3.2.1 模型假设
        3.2.2 模型的建立
    3.3 改进遗传算法设计
        3.3.1 染色体编码
        3.3.2 遗传操作设计
        3.3.3 遗传算法实现过程
    3.4 仿真算例与结果分析
        3.4.1 算例假设
        3.4.2 结果分析
        3.4.3 算法有效性分析
    3.5 本章小结
第4章 农机跨区作业调度系统设计
    4.1 系统设计原则
    4.2 农机调度系统结构设计
        4.2.1 系统总体结构
        4.2.2 系统运行过程
    4.3 数据库设计
    4.4 农机调度系统软件设计
        4.4.1 信息管理模块
        4.4.2 农机调度模块
        4.4.3GIS功能模块
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 进一步研究展望
致谢
参考文献

【参考文献】

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本文编号：2892505