溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化管理平臺SaaS方案設(shè)計

林少普++倪禮豪

摘要：以溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化平臺建設(shè)為對象，研究了面向農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民的信息化需求，結(jié)合三網(wǎng)融合發(fā)展的背景和最新的云計算技術(shù)，運用軟件工程的思想方法，設(shè)計了一個信息化管理平臺的SaaS模式解決方案。通過實踐證明，該方案穩(wěn)定、可靠，實現(xiàn)了應用的SaaS化。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)科技園；三網(wǎng)融合；云計算；SaaS模式

中圖分類號： TP311

文獻標識碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.014

0 引言

農(nóng)業(yè)信息化是一項系統(tǒng)工程，包括農(nóng)業(yè)資源科學合理開發(fā)利用、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施裝備、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營科技操作、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理、農(nóng)業(yè)市場流通體系、農(nóng)民文化科技素質(zhì)等方面信息網(wǎng)絡化工程。農(nóng)業(yè)科技園集中體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)業(yè)信息化方面的特征，在面向“三農(nóng)”信息化建設(shè)中，研究農(nóng)業(yè)科技園的信息化建設(shè)有重要的代表意義和示范作用。綜合化的信息化解決方案，涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，云計算及上層應用系統(tǒng)。

1 項目建設(shè)目標

溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化管理平臺是借助信息化技術(shù)，對科技園的業(yè)務進行數(shù)字化管理，以提升管理效率。通過電腦和手機終端可以實時了解科技園內(nèi)大棚等各個場所的使用現(xiàn)狀，并通過實時視頻監(jiān)控獲取現(xiàn)場畫面。管理人員通過平臺提供的管理界面，可以直觀方便地對大棚的使用現(xiàn)狀進行監(jiān)管。生產(chǎn)者通過平臺提供的查詢功能，可以隨時隨地掌握大棚的基本使用信息。平臺中積累的歷史使用信息，有助于科技園管理者更加合理地對大棚的使用規(guī)劃進行科學調(diào)度。

溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化管理平臺在實現(xiàn)園區(qū)信息化管理的基礎(chǔ)上，也將作為智慧農(nóng)業(yè)整體解決方案的接人平臺，可以將示范系統(tǒng)融人到該平臺進行整體展示。據(jù)調(diào)研，園區(qū)信息化互動管理平臺在國內(nèi)尚未有功能完善的同類產(chǎn)品，建設(shè)完成后將達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

2 系統(tǒng)主要功能

溫州農(nóng)業(yè)科技園具有都市農(nóng)業(yè)的典型特征，對園區(qū)實現(xiàn)全面的信息感知和掌控，包括了園區(qū)生產(chǎn)自然資源的水體水質(zhì)、光照、空氣溫濕度、微量元素、土壤濕度、電導率、溫度、緊實度、土壤墑情、肥力狀況、植被等；也包括了農(nóng)資投人、農(nóng)產(chǎn)品、機械裝備等，通過RFID技術(shù)、各類傳感器、衛(wèi)星遙感系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)采集，傳輸?shù)交A(chǔ)信息平臺，經(jīng)過信息加工與數(shù)據(jù)分析，整個園區(qū)的功能模型圖如圖1所示。

為用戶提供以下主要功能。

（1）園區(qū)各場所的分配方案查詢和展示；

（2）園區(qū)各場所的規(guī)劃和分配；

（3）園區(qū)各場所的使用現(xiàn)狀查詢和展示（使用者、種植作物、使用期限、作物生長周期信息、棚內(nèi)溫濕度等基本環(huán)境信息）；

（4）園區(qū)實時氣相信息及天氣預報信息查詢；

（5）大棚的歷史使用信息查詢和統(tǒng)計；

（6）大棚內(nèi)作物種植相關(guān)操作提醒（施肥、養(yǎng)護、采摘等）；

（7）大棚內(nèi)的實時視頻監(jiān)控；

（8）平臺使用者的用戶及權(quán)限管理。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

鑒于溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化程度高、信息系統(tǒng)多、應用密集，三網(wǎng)融合發(fā)展和云計算技術(shù)的日臻成熟，本研究選擇構(gòu)建企業(yè)私有云，在頂層以軟件即服務SaaS的模式部署信息系統(tǒng)。避免各系統(tǒng)相互獨立，數(shù)據(jù)重復、分散.不一致性問題。改善各信息系統(tǒng)的彈性擴展、方便擴容，提高可復用性，以滿足各園區(qū)的個性化需求。降低各園區(qū)信息化基礎(chǔ)設(shè)施部署周期，提高各園區(qū)信息化投入產(chǎn)出比。

體系架構(gòu)共分為物理資源層、基礎(chǔ)設(shè)備服務層（Infrastructure as a Service，IaaS）、平臺即服務層（Platformas a Service，PaaS）和軟件即服務層（Software as a Service，SaaS）這四層。硬件基礎(chǔ)層主要包括服務器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡設(shè)備?；A(chǔ)設(shè)施層主要包括虛擬化計算、虛擬化存儲、虛擬化網(wǎng)絡，可選擇OpenStack作為IaaS層的后端軟件，向平臺層提供接口。平臺即服務PaaS層的前端包括IaaS層的適配器，PaaS層之上的基礎(chǔ)平臺主要包括應用開發(fā)平臺、數(shù)據(jù)庫平臺、服務集成平臺、應用運行平臺、應用中間件平臺和流程服務平臺。在PaaS的后端，通常還包括企業(yè)內(nèi)公共服務和互聯(lián)網(wǎng)公共服務組件。在軟件層，即SaaS平臺，主要是業(yè)務軟件，SaaS架構(gòu)如圖2所示。

4 軟件即服務SaaS層設(shè)計

4.1 溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化平臺設(shè)計

根據(jù)溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化的基本需求，運用軟件工程的思想方法，采用名詞法和動賓法確定系統(tǒng)的需求，設(shè)計應用場景和用例圖，進一步，用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想方法和Web程序的設(shè)計要求，抽象出實體和聯(lián)系，本平臺的主要實體有園區(qū)劃分的功能區(qū)，租戶，作物，作物生長要素，作物田間管理，功能區(qū)與租戶之間形成多對多的聯(lián)系功能區(qū)租賃信息，功能區(qū)與作物形成多對多的聯(lián)系功能區(qū)作物種植信息，作物與作物生長要素之間是種一對多的關(guān)系，作物與作物田間管理是種一對多的關(guān)系，不需要獨立設(shè)計出聯(lián)系模式。

確定實體和聯(lián)系的屬性，得到主要的關(guān)系模式有：

（1）功能區(qū)基本表（功能區(qū)序號，功能區(qū)名稱，功能區(qū)地圖url，面積，類別，所屬園區(qū)，備注）；

（2）租戶基本表（租戶序號，租戶法人名稱，租戶法人代表，組織機構(gòu)碼/身份證號，聯(lián)系方式，住址，備注）；

（3）功能區(qū)租賃信息表（功能區(qū)序號，租戶序號，簽訂日期，租期，租賃合同，備注）；

（4）作物基本表（作物序號，作物名稱，生長周期，播種時間，收成時間，備注）；

（5）功能區(qū)作物種植表（功能區(qū)作物種植序號，功能區(qū)序號，作物序號，種季，種植開始時間，種植結(jié)束時間，功能區(qū)狀態(tài)，備注）；

（6）作物生長要素基本表（序號，生長環(huán)境要素，要素保障開始時間，要素保障結(jié)束時間，要素保障實施要點，作物序號，備注）；

（7）作物田間管理（作物田間管理序號，作物田間管理名稱，建議開始時間，建議截止時間，田間管理要點，功能區(qū)作物種植序號，備注）。

以上實體和聯(lián)系的關(guān)系模式，列舉的是關(guān)鍵屬性，在實際應用中，可以根據(jù)更加細粒度的需求，補充模式的屬性。

4.2 信息平臺的SaaS化設(shè)計

根據(jù)具體的信息應用系統(tǒng)，可以進行SaaS化，SaaS化一般有平臺型SaaS和簡單SaaS兩種模式。平臺型SaaS軟件功能較豐富.根據(jù)客戶的具體需要，定制購買對應的服務，開啟對應的功能，實現(xiàn)SaaS化。簡單SaaS應用可以在原來信息系統(tǒng)每個基本表添加Appid字段，來標識該記錄屬于某個客戶的應用，該方法設(shè)計簡單，但是當數(shù)據(jù)量龐大時，對服務端的性能影響比較大。

本方案采取兩者相結(jié)合的模式，在上述7個實體聯(lián)系模式中選擇聯(lián)系模式平臺化設(shè)計，實體模式簡單化設(shè)計。即針對客戶的每個應用設(shè)計各自獨立的聯(lián)系模式，實體模式則添加Appid字段來區(qū)分各應用。使得在復雜性和性能方面得到平衡。endprint