物聯(lián)網(wǎng)和云計算環(huán)境下關(guān)天經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計

張少鳳，馬 健，高凌潔，陳珠社，陳 晨

（1.寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西寶雞721000；2.河南省固始縣職業(yè)教育中心河南固始465200）

信息化是目前世界經(jīng)濟及社會不斷發(fā)展的主流趨勢，信息化在高速發(fā)展過程中已經(jīng)滲透到不同領(lǐng)域中?，F(xiàn)代世界農(nóng)業(yè)在實現(xiàn)工業(yè)化轉(zhuǎn)變的過程中，其還在不斷朝著信息化的方向發(fā)展。對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、教育、經(jīng)濟、發(fā)展及農(nóng)村文化生活都具有重要的作用，并且也成為了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要技術(shù)。農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)建和服務(wù)都是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的重點內(nèi)容。對于此方面的研究，國內(nèi)外主要包括四方面：第一方面，數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)；第二方面，虛擬農(nóng)業(yè)；第三方面，專家系統(tǒng)；第四方面，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。其研究的重點也朝著自動控制開發(fā)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用方面轉(zhuǎn)變，我國的研究方向主要為農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)體系的創(chuàng)建及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的延伸使用。基于此，本文及根據(jù)現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)及云計算中的技術(shù)，結(jié)合關(guān)天經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)模式，研究物聯(lián)網(wǎng)和云計算環(huán)境下農(nóng)業(yè)信息模式系統(tǒng)的設(shè)計，從而有效解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的問題。

1　新背景下農(nóng)業(yè)信息服務(wù)的特點

1.1　信息量增大

在全新的信息化背景下，人們對信息發(fā)布的方式也不斷豐富，信息發(fā)布的門檻也在不斷的降低，除了傳統(tǒng)的廣播、報紙及電視等，手機信息和網(wǎng)絡(luò)也成為了發(fā)布信息的全新渠道，從而使每個人都能夠發(fā)布信息。創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)能夠使每個人，每個物體都能夠成為發(fā)布信息的主體和發(fā)布端。信息數(shù)量的不斷提高從而導(dǎo)致信息出現(xiàn)大爆炸的情況，其主要指的是人們對現(xiàn)代社會中各種信息現(xiàn)象的描述大量的增加，主要表現(xiàn)在以下方面[1]：其一，新聞信息的不斷提高；其二，廣告信息的不斷增加；其三，娛樂信息的不斷增加；其四，個人信息的接受負(fù)擔(dān)超載；其五，科技信息的不斷提高。農(nóng)業(yè)信息方面的信息爆炸主要表現(xiàn)在以下方面：其一，政府及農(nóng)業(yè)科技人員的信息發(fā)布較多，農(nóng)戶的信息發(fā)布較少；其二，廣告及介紹信息較多，農(nóng)戶生產(chǎn)生活指導(dǎo)信息較少；其三，信息個性化服務(wù)較少；其四，理論知識較多，實際數(shù)據(jù)較少。信息爆炸導(dǎo)致的信息過載及資源降低等問題對信息服務(wù)的使用造成了阻礙[2]。

1.2　終端設(shè)備增加

終端主要包括信息收集和呈現(xiàn)兩種終端，其在信息服務(wù)中具有重要的作用。在傳統(tǒng)信息服務(wù)中的終端一般包括電腦、電視及廣播等。在各種網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的過程中，芯片制造技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷發(fā)展和增加，信息服務(wù)方面也廣泛使用這些全新的終端，比如數(shù)字電視、手機等。圖1就是在信息服務(wù)中使用終端設(shè)備，從而對信息手機方式及服務(wù)都有了進(jìn)一步的擴展[3]。

圖1　信息服務(wù)中終端設(shè)備的使用

1.3　信息數(shù)字化

信息數(shù)字化指的是利用數(shù)字轉(zhuǎn)換的方式將圖片、文字和聲像等信息在光電介質(zhì)中進(jìn)行存儲，并且使用計算機等設(shè)備時下閱讀。云計算中的大規(guī)模存儲及物聯(lián)網(wǎng)的感知實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)信息的數(shù)字化，大量和農(nóng)業(yè)相關(guān)的專家知識和書籍也都實現(xiàn)了數(shù)字化，利用農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)站及專家系統(tǒng)便于信息的查詢。多媒體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展促進(jìn)了數(shù)字化的規(guī)模及速度，利用多媒體技術(shù)，農(nóng)業(yè)信息的數(shù)字化并不只是包括文字信息化，圖片、視頻及音頻等都能夠在信息數(shù)字化中表現(xiàn)，對農(nóng)業(yè)信息服務(wù)有效的進(jìn)行了豐富[4]。

2　物聯(lián)網(wǎng)和云計算的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)

2.1　物聯(lián)網(wǎng)背景下農(nóng)業(yè)信息服務(wù)的優(yōu)點

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)在農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)過程中具有重要的作用。但是在信息服務(wù)內(nèi)容不斷豐富的過程中，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)具有一定的局限性。物聯(lián)網(wǎng)和云計算背景下的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及裝備，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)的改進(jìn)[5]，詳見表1。

表1　物聯(lián)網(wǎng)背景下農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)的改進(jìn)

2.2　物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

在物聯(lián)網(wǎng)和相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被廣泛滲透到多種領(lǐng)域中，并且具有重要的作用，比如智慧醫(yī)療、智慧交通、智慧電能等，除此之外，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中也有著應(yīng)用潛力。文中所設(shè)計的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)主要包括3個子系統(tǒng)，分別為溫室環(huán)境信息測控、病蟲害檢測預(yù)報及云計算[6]。

2.2.1　溫室環(huán)境信息測控

現(xiàn)代溫室大棚的種植方式是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中較為常見的，其能夠使農(nóng)作物種植突破時間及空間的限制，被廣泛應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖、苗木花卉、蔬菜等產(chǎn)業(yè)中。但是現(xiàn)代我國溫室環(huán)境智能化水平較低，從而為物聯(lián)網(wǎng)的使用提供了基礎(chǔ)。基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室環(huán)境信息測控子系統(tǒng)主要是根據(jù)各種無線傳感器實現(xiàn)溫室中濕度、溫度、光照強度及時間的實時監(jiān)控，并且能夠?qū)κ占降臏厥抑卸趸紳舛?，土壤pH值的生理參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，利用無線傳輸技術(shù)將信息傳送到監(jiān)控平臺中，便于農(nóng)戶及技術(shù)人員實現(xiàn)遠(yuǎn)程查看和控制，從而對溫室環(huán)境進(jìn)行改善。關(guān)天經(jīng)濟區(qū)基地中使用物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建智能檢測系統(tǒng)，通過多種傳感器的布置，能夠?qū)嵤┑牡玫睫r(nóng)作物生長過程中的環(huán)境溫度、光照情況、土壤溫度、病蟲侵蝕及葉片溫度，利用無線傳感網(wǎng)上傳到數(shù)據(jù)中心中，農(nóng)戶能夠利用PAD、手機等設(shè)備隨時隨地的查詢，對農(nóng)作物的現(xiàn)場進(jìn)行掌握[7-8]。圖2為溫室環(huán)境信息的測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

圖2　溫室環(huán)境信息的測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

傳感器模塊中包括多種類別，比如溫度、濕度、光照、二氧化碳等，它們具有不同的功能，并且相互之間并不會干擾。

控制模塊主要是對信息進(jìn)行處理，之后轉(zhuǎn)換成為能夠人工讀取的信息形式。

決策模塊在信息收集和處理完成之后能夠?qū)崿F(xiàn)信息數(shù)據(jù)的分析和診斷，利用物聯(lián)網(wǎng)提高了信息的精準(zhǔn)度[9-10]。

2.2.2　病蟲害檢測

病蟲害是我國農(nóng)業(yè)的主要病害，傳統(tǒng)病蟲害的檢測及預(yù)防主要是根據(jù)人的經(jīng)驗，但是一般會導(dǎo)致檢測不到位、防治工作開展不科學(xué)及預(yù)警不及時的問題，所以就在其中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從而形成完整的信息鏈，其能夠計算微小害蟲的數(shù)量，獲得害蟲的圖片，其主要包括地理信息系統(tǒng)、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信和全球定位等基礎(chǔ)[11-12]。圖3為病蟲害檢測預(yù)報系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

圖3　病蟲害檢測預(yù)報系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2.2.3　云計算

云計算主要包括3層，分別為表示層、管理層及硬件資源層，如圖4所示。

圖4　云計算子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

硬件資源層主要包括大量的服務(wù)器及計算機構(gòu)成，其主要目的就是實現(xiàn)文件的計算和存儲。硬件資源在內(nèi)部利用高速局域網(wǎng)進(jìn)行連通，利用容錯機制及負(fù)載調(diào)度使系統(tǒng)在運行過程中不對具體節(jié)點進(jìn)行依賴，農(nóng)戶能夠利用云端入口訪問資源[13]。

管理層的主要目的就是實現(xiàn)硬件資源的管理，其主要包括負(fù)載調(diào)度和資源監(jiān)控兩方面。負(fù)載調(diào)度指的是負(fù)責(zé)對硬件資源中節(jié)點的負(fù)載平衡，從而實現(xiàn)容災(zāi)系統(tǒng)及機制的高效運轉(zhuǎn)及可伸縮性，并且還能夠避免出現(xiàn)平均負(fù)載過低，從而導(dǎo)致資源浪費的問題。

表示層直接和用戶交互，對用戶表現(xiàn)自身搜索信息及自身需求的應(yīng)用。本文使用web技術(shù)創(chuàng)建和用戶的交互，利用手機、觸摸屏及電話對用戶提供信息及應(yīng)用[14]。

3　農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)在的使用

現(xiàn)代我國物聯(lián)網(wǎng)還正在處于應(yīng)用推廣過程中，技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)在不斷的完善。就目前來說，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)方面的使用范圍在不斷的擴大，文中就以種養(yǎng)殖大戶為例，對物聯(lián)網(wǎng)使用的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，評價技術(shù)路線詳見圖5。

圖5　評價技術(shù)路線

表2為綜合評價指標(biāo)體系權(quán)重，通過表2表示，4個緯度的應(yīng)用需求模糊評價結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)因子的相對權(quán)重分析結(jié)果相同。以此可以看出來，關(guān)天經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)的使用需求具備優(yōu)先級，要針對性的進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)使用。并且，就農(nóng)業(yè)信息服務(wù)主體來說，農(nóng)業(yè)信息服務(wù)內(nèi)容要根據(jù)要優(yōu)先級實現(xiàn)，從而有效滿足自身需求的信息服務(wù)內(nèi)容，并且還避免信息資料的不合理開發(fā)和使用。在關(guān)天經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)體系中使用物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，能夠有效滿足市場需求，并且對于我國農(nóng)業(yè)信息服務(wù)進(jìn)入到全新的發(fā)展階段具有重要的現(xiàn)實意義[15-17]。

4　結(jié)束語

將物聯(lián)網(wǎng)和云計算環(huán)境為基礎(chǔ)，開發(fā)并且創(chuàng)建全新的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)品及行業(yè)發(fā)展和國際接軌，還能夠及時的掌握信息，通過判斷信息作出正確的決定，為農(nóng)業(yè)行業(yè)發(fā)展作出較大的貢獻(xiàn)。利用云計算和物理網(wǎng)還能夠為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供動力，避免由于信息處理不及時導(dǎo)致的農(nóng)產(chǎn)品滯后及訴求不明確的問題。

表2　綜合評價指標(biāo)體系權(quán)重