農(nóng)業(yè)環(huán)境管理與信息服務平臺研制與應用

彭秀媛， 張慶芳， 白 冰， 盧 闖

(遼寧省農(nóng)業(yè)科學院，遼寧沈陽 110161)

農(nóng)業(yè)環(huán)境管理與信息服務平臺研制與應用

彭秀媛， 張慶芳， 白 冰， 盧 闖

(遼寧省農(nóng)業(yè)科學院，遼寧沈陽 110161)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，環(huán)境因素決定成本和效益，也決定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成敗和難易度。該研究以三維GIS技術為核心集成物聯(lián)網(wǎng)技術、遠程視頻技術、專家知識服務現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，搭建農(nóng)業(yè)環(huán)境管理全面化、信息服務多樣化、決策智能化的新一代信息技術支撐平臺，實現(xiàn)海量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的管理、農(nóng)業(yè)信息資源的整合以及集成服務的提供，全過程監(jiān)控農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后環(huán)境信息，真實、豐富、具體地表現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息，全面、靈活地提供農(nóng)業(yè)信息服務。

農(nóng)業(yè)環(huán)境信息；物聯(lián)網(wǎng)；三維GIS；專家知識；遠程視頻

近年來我國設施農(nóng)業(yè)面積不斷增加，集約化生產(chǎn)管理需求逐步增強，智能化生產(chǎn)趨勢日益明顯，特別是在農(nóng)業(yè)環(huán)境管理與信息服務方面表現(xiàn)尤為突出。遼寧省是我國日光溫室蔬菜生產(chǎn)的發(fā)源地，截至2012年全省設施農(nóng)業(yè)面積達73.33 hm2，規(guī)模居全國第二位，其中日光溫室生產(chǎn)面積穩(wěn)居全國首位，因此集成物聯(lián)網(wǎng)技術、三維GIS技術[1-2]、遠程視頻技術，建立一個功能全面的通用農(nóng)業(yè)環(huán)境管理與信息服務平臺，將農(nóng)業(yè)設備和農(nóng)業(yè)作業(yè)過程相統(tǒng)一，農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求相一致，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)環(huán)境管理與信息服務模式，具有重大的現(xiàn)實意義。

1 平臺總體設計方案

結合國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術、三維GIS技術在農(nóng)業(yè)領域應用的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[3-7]，針對遼寧省農(nóng)業(yè)環(huán)境特點、環(huán)境管理現(xiàn)狀及信息服務需求，研究提出了農(nóng)業(yè)環(huán)境管理與信息服務平臺總體框架，如圖1所示。該平臺為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供生產(chǎn)指導，為農(nóng)業(yè)科研工作者提供精準的科研數(shù)據(jù)和遠程診斷，為農(nóng)業(yè)管理者提供決策支持。

平臺體現(xiàn)了一種全新的科學監(jiān)控管理及技術服務模式，該模式以農(nóng)作物生長環(huán)境信息為手段[8]，以傳感器為基礎，以計算機智能化決策為核心，以互聯(lián)網(wǎng)絡、移動通信為載體，以農(nóng)民的實際應用為終端，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后集環(huán)境等農(nóng)業(yè)資源的一體化管理。

2 平臺實現(xiàn)的關鍵技術

2.1 基于知識庫的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)以“無線傳感器網(wǎng)絡”為基礎，以滿足生產(chǎn)相關條件為前提，提出了“農(nóng)業(yè)智能物聯(lián)框架”模型，該模型包括采集節(jié)點、控制節(jié)點、中心節(jié)點、數(shù)據(jù)接收服務器、應用軟件5層，每層節(jié)點之間均通過物聯(lián)網(wǎng)技術進行連接。農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)工作流程見圖2。該系統(tǒng)基于RIA-CBX軟件架構，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)的實時采集、采集數(shù)據(jù)分析、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)告警、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、監(jiān)控設備管理等功能。系統(tǒng)功能見圖3。

該系統(tǒng)包含了農(nóng)作物生產(chǎn)技術規(guī)程庫，該庫根據(jù)農(nóng)作物的生長栽培季節(jié)、生長周期、監(jiān)測模式進行區(qū)分，將專家知識表述為不同條件下的量化了的農(nóng)作物生長參數(shù)，并配有不同農(nóng)作物生長周期水肥管理注意事項，基于平臺實現(xiàn)知識的下發(fā)，對農(nóng)作物的生產(chǎn)過程進行全程指導，如圖4所示。該生產(chǎn)技術規(guī)程庫的知識建設一方面由專家提供，另一方面通過對該平臺采集的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行加工，經(jīng)驗數(shù)據(jù)通過專家審核獲得。

2.2 農(nóng)業(yè)三維GIS系統(tǒng)基于三維可視化技術、空間數(shù)據(jù)庫技術及Skyline技術，集成海量多源多分辨率遙感影像、數(shù)字高程模型、三維建筑模型等模型數(shù)據(jù)以及溫室、道路等矢量數(shù)據(jù)，構建農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地、管理區(qū)域等地的真實、直觀的農(nóng)業(yè)三維地理環(huán)境，實現(xiàn)基于三維可視環(huán)境的實景漫游、三維定位(圖5)、地物瀏覽查詢(圖6)、數(shù)據(jù)顯示、三維分析[土方分析、淹沒分析(圖7)、路徑分析等]、空間量測、輸出、二三維聯(lián)動等功能，為農(nóng)業(yè)提供三維信息服務。

2.3 系統(tǒng)集成基于農(nóng)業(yè)三維GIS系統(tǒng)，以基礎地理框架數(shù)據(jù)為核心，集成農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)和遠程視頻系統(tǒng)，搭建農(nóng)業(yè)環(huán)境管理全面化、信息服務多樣化、決策智能化的新一代信息技術支撐平臺。實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的管理、信息資源的整合以及集成服務的提供，全過程監(jiān)控農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后信息，真實、豐富、具體地表現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息，全面、靈活地提供農(nóng)業(yè)信息服務，為管理和決策提供更加直接和真實的目標和研究對象。系統(tǒng)功能集成如圖8、9所示。

3 結語

“農(nóng)業(yè)環(huán)境資源信息管理與服務平臺”可廣泛應用于溫室、大田生產(chǎn)、水產(chǎn)、陸地養(yǎng)殖、滴灌節(jié)水、倉儲、遠程診斷以及災害預警等領域，覆蓋農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)業(yè)科研、生產(chǎn)部門、農(nóng)戶，面向手機、網(wǎng)絡終端用戶提供服務。自2010年以來，該平臺在農(nóng)業(yè)種植、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域，依托自身的科技推廣體系、遼寧省移動分公司等合作伙伴，在省內(nèi)外相關地區(qū)進行示范并大面積推廣應用。目前農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控設備累計推廣覆蓋1 041.33 hm2，增加經(jīng)濟效益2.18億元，平臺已帶動農(nóng)業(yè)合作社152個，輻射農(nóng)戶14.5萬戶，進一步面向全省1萬多農(nóng)業(yè)合作社、超過500萬農(nóng)戶提供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理和信息服務，潛在用戶群體大，應用前景廣闊。

該平臺可以進一步完善，逐步增加重大研究項目、重點項目區(qū)、主要作物種植區(qū)域、主要溫室作物的環(huán)境管理、信息服務范圍，進行對農(nóng)業(yè)環(huán)境信息更全面的采集、更深入的分析，進而實現(xiàn)大面積、多專業(yè)、多領域的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息管理與信息服務，進一步提高農(nóng)業(yè)科研、生產(chǎn)指導和決策支持的信息化水平。

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The Development and Application of Agriculture Environmental Management and Information Service Platform

PENG Xiu-yuan, ZHANG Qing-fang, BAI Bing et al

(Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang, Liaoning 110161)

In the modern agricultural production, environmental factors determine the cost and benefit, and also determine the success or failure and the degree of difficulty of agricultural production. Based on the 3D GIS technology integrated the internet of things technology, remote video technology, and expert knowledge service the modern agriculture, the new generation information technology support platform was established, which realized agriculture environmental management comprehensive, diversified information services, intelligent decision, realizing the massive agricultural data management, integration of agricultural information resources and provision integrated service. The whole process monitor environmental information before, during and after the agricultural production process, real, rich, detailed convey agricultural environment information, and provide agricultural information service comprehensively and flexibility.

Agricultural environment information; The internet of things; 3D GIS; Expert knowledge; Remote video

遼寧省科技廳“農(nóng)業(yè)攻關計劃”項目(2011216014)。

彭秀媛(1986-)，女，遼寧本溪人，助理研究員，碩士，從事農(nóng)業(yè)信息化研究。

2015-03-23

S 24

A

0517-6611(2015)13-348-03