現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)研究

王浩　李鳳菊

摘 要：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園作為新時(shí)期推進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重大舉措，需要一套標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)管理平臺(tái)作為支撐。本文以現(xiàn)代科技園區(qū)服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)為基礎(chǔ)，探究一套適合于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)系統(tǒng)方案。它包含園區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、溫室各參數(shù)監(jiān)控及控制、信息發(fā)布等功能，需要綜合應(yīng)用視頻采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人工智能分析等技術(shù)，該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有助于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)園區(qū)從規(guī)模上及經(jīng)濟(jì)效益上都取得更加顯著的成績(jī)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)；服務(wù)系統(tǒng)；建設(shè)研究

中圖分類號(hào)： TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.09.007

Research on The Construction of Modern Agricultural Park Service System

WANG Hao1， LI Fengju1， ZHANG Xuefei1， WANG Jianchun1， SONG Bin1， HE Jia2， QIAN Chunyang1， XU Yixin1

（1. Information Institute， Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 300192， China； 2.Tianjin Horsetail Technology Company Limited， Tianjin 300384， China）

Abstract： As a major measure to promote the development of agriculture in the new era， a modern agricultural industrial park needed a standard service management platform as a support. Based on the construction of modern science and technology park service system， this paper explored a set of standardized service system suitable for modern agricultural parks. It included real-time monitoring system of the park， monitoring and control of various parameters of greenhouse， information release and so on. A comprehensive application of video acquisition， network transmission， data storage， artificial intelligence analysis and other technologies was needed. The implementation of the system would help modernize agricultural parks to achieve more significant achievements in scale and economic benefits.

Key words： modern agricultural park； service system； construction research

1 建設(shè)背景及意義

鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略[1]作為國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，有利于我國(guó)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展階段。在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的推動(dòng)下，需要建立一批有特色的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)[2-3]，通過(guò)流轉(zhuǎn)土地、土地整改后，配備一整套完善的農(nóng)業(yè)園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施，從而改進(jìn)原有的單一化的大棚栽培模式。同時(shí)根據(jù)園區(qū)情況，將現(xiàn)代科技技術(shù)介入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、流通和銷售的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品良性增值，實(shí)現(xiàn)農(nóng)民收入水平的持續(xù)增加。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)在現(xiàn)代園區(qū)建設(shè)中起到中流砥柱的作用，它需要依靠網(wǎng)絡(luò)通訊、電子傳感、大數(shù)據(jù)處理、衛(wèi)星導(dǎo)航等各項(xiàng)技術(shù)的綜合應(yīng)用，達(dá)到人、地、物的和諧統(tǒng)一，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)園區(qū)全方位智能化監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制[4]，改善園區(qū)現(xiàn)有水平，更好地服務(wù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

近些年來(lái)，已經(jīng)有越來(lái)越多的的科研單位、企業(yè)及學(xué)者參與到了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)智能化系統(tǒng)的研發(fā)當(dāng)中[5-6]，園區(qū)智能化水平得到了迅猛的發(fā)展。部分成果已經(jīng)應(yīng)用于智能園區(qū)領(lǐng)域，各系統(tǒng)主要是讓農(nóng)業(yè)人員可以通過(guò)電腦或者手機(jī)等終端設(shè)備對(duì)園區(qū)的各個(gè)方面進(jìn)行科學(xué)控制，極大地提高了工作效率及管理水平。但是，現(xiàn)有的智能化系統(tǒng)仍然存在很多不完備的地方，主要表現(xiàn)在4個(gè)方面。

（1）很多系統(tǒng)依據(jù)國(guó)外數(shù)據(jù)采集設(shè)備制成，農(nóng)業(yè)從業(yè)人員因不懂英語(yǔ)或?qū)?guó)外系統(tǒng)不熟練，人機(jī)交互效果不理想，導(dǎo)致他們不能很好地填寫(xiě)或者查看相應(yīng)的參數(shù)，從而排斥系統(tǒng)的使用。

（2）很多現(xiàn)有系統(tǒng)沒(méi)有從整體去規(guī)劃園區(qū)各工作人員的工作職責(zé)，很容易出現(xiàn)權(quán)限不匹配、職責(zé)不明確的典型問(wèn)題。

（3）很多系統(tǒng)是從智慧企業(yè)、智慧科技園等系統(tǒng)直接移植過(guò)來(lái)的，由于早期開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)受技術(shù)的限制，升級(jí)維護(hù)困難。同時(shí)在移植的過(guò)程中，雖然耗費(fèi)了很多的時(shí)間和精力，但不一定能達(dá)到最終想要的效果。

（4）現(xiàn)有的很多智能化系統(tǒng)沒(méi)有從功能、性能等多方面考慮，導(dǎo)致當(dāng)用戶量增加時(shí)網(wǎng)站的訪問(wèn)速度過(guò)慢，同時(shí)系統(tǒng)的安全性不足，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露。

本研究的服務(wù)系統(tǒng)通過(guò)分層松耦的開(kāi)發(fā)思想，更智能地把系統(tǒng)與相關(guān)設(shè)備結(jié)合在一起，在很大程度上解決了以上存在的問(wèn)題，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)的各項(xiàng)信息服務(wù)提供了強(qiáng)有力的保障。

2 總體架構(gòu)

當(dāng)今流行的系統(tǒng)一般為分層搭建[7]，層與層之間面向接口開(kāi)發(fā)，便于松耦，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)服務(wù)系統(tǒng)遵循國(guó)家的相關(guān)政策及標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)7個(gè)層次6個(gè)體系去構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)（圖1）。

環(huán)境及大棚植物各生理檢測(cè)傳感器、園區(qū)攝像頭、智能終端等多種感知園區(qū)的智能設(shè)備通過(guò)無(wú)線傳感技術(shù)，把數(shù)據(jù)歸一化后存入數(shù)據(jù)資源層，這中間需要基礎(chǔ)設(shè)施層提供的基礎(chǔ)服務(wù)，主要是對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)做的統(tǒng)一虛擬化處理[8]。數(shù)據(jù)傳入系統(tǒng)后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)的類型保存到不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)的類型包括公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、圖像視頻數(shù)據(jù)庫(kù)以及其他相應(yīng)的各類數(shù)據(jù)庫(kù)。在數(shù)據(jù)層之上搭建一套統(tǒng)一的應(yīng)用支撐向上層提供服務(wù)，各服務(wù)接口間定義良好的契約，使得交互通用可靠，考慮到農(nóng)業(yè)園區(qū)的現(xiàn)實(shí)情況，建立的支撐模塊包括大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、數(shù)據(jù)交換共享平臺(tái)、視頻處理平臺(tái)、GIS服務(wù)[9]平臺(tái)等。有了支撐層的保障，就可以通過(guò)應(yīng)用層對(duì)整個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行具體的服務(wù)支撐了。而管理人員、科研人員、農(nóng)民、游客等各類用戶對(duì)象通過(guò)統(tǒng)一訪問(wèn)的窗口方便地與整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交互[10]。

現(xiàn)代園區(qū)服務(wù)系統(tǒng)以數(shù)據(jù)層為中心串聯(lián)上下各層，為更好地完成系統(tǒng)的架構(gòu)需要按照?qǐng)D2的邏輯對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行部署。

3 詳細(xì)設(shè)計(jì)

依據(jù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)服務(wù)系統(tǒng)的總體架構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)是由農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管控中心控制，對(duì)內(nèi)主要包括綜合調(diào)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、園區(qū)可視化系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境信息監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)、水肥藥一體化調(diào)控系統(tǒng)。對(duì)外包括農(nóng)業(yè)園區(qū)對(duì)外系統(tǒng)，具體功能結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

3.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管控中心

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管控中心是整個(gè)農(nóng)業(yè)園區(qū)的大腦中樞，它對(duì)外通過(guò)廣域網(wǎng)鏈接農(nóng)業(yè)園區(qū)對(duì)外系統(tǒng)，對(duì)內(nèi)通過(guò)局域網(wǎng)鏈接園區(qū)內(nèi)的各大其他系統(tǒng)。通過(guò)它可以很好地對(duì)園區(qū)內(nèi)的人、車(chē)、物、資金進(jìn)行監(jiān)視、控制、指揮、調(diào)度等，從而更好地感知現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)的運(yùn)營(yíng)狀況，保障整個(gè)園區(qū)可以安全高效地運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)。

3.2 綜合調(diào)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

綜合調(diào)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有環(huán)境信息監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程報(bào)警、產(chǎn)品溯源等功能。管理員可以通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉設(shè)備的遠(yuǎn)程控制操作。同時(shí)系統(tǒng)增加了對(duì)相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全追溯的支持。

3.3 園區(qū)可視化系統(tǒng)

園區(qū)可視化系統(tǒng)[11]負(fù)責(zé)園區(qū)及大棚生產(chǎn)環(huán)節(jié)、重要流通環(huán)節(jié)的視頻信息，所有圖像信息通過(guò)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，并把視頻信息匯總到綜合調(diào)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一控制管理，它主要包括大棚農(nóng)作物的監(jiān)控與預(yù)警、園區(qū)人員的監(jiān)控及調(diào)度等功能。園區(qū)管理員或者工作人員可以通過(guò)視頻監(jiān)控及時(shí)發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，發(fā)生病蟲(chóng)害時(shí)及時(shí)記錄相關(guān)情況，并做出初診預(yù)警及建議給相關(guān)農(nóng)業(yè)人員，同時(shí)農(nóng)業(yè)人員對(duì)于不能確診的病情可以通過(guò)呼叫中心及時(shí)聯(lián)系相關(guān)專家進(jìn)行會(huì)診。如圖4所示。

3.4 農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境信息監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)

建立傳感器信息采集軟硬件系統(tǒng)[12-13]，以完成農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境信息監(jiān)測(cè)；預(yù)留自動(dòng)控制硬件接口，以方便農(nóng)業(yè)管理人員根據(jù)環(huán)境變化進(jìn)行遠(yuǎn)程控制如：滴灌、施肥等操作；建立無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，滿足農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)測(cè)地點(diǎn)隨意移動(dòng)和動(dòng)態(tài)添加、減少的布放需求，以網(wǎng)絡(luò)自組織特性完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架設(shè)，前端網(wǎng)絡(luò)信息在中心基站點(diǎn)匯聚后，再通過(guò)有線IP網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線GPRS網(wǎng)絡(luò)[14]將信息傳輸至后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)；建立農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境信息監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制軟件，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息的在線管理與控制。

3.5 水肥藥一體化調(diào)控系統(tǒng)

水肥藥一體化調(diào)控系統(tǒng)與部署在溫室內(nèi)的水肥藥一體化設(shè)備[15]進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)集中控制管理、統(tǒng)計(jì)分析、系統(tǒng)設(shè)置等功能。

3.6 農(nóng)業(yè)園區(qū)對(duì)外系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)園區(qū)對(duì)外系統(tǒng)是為訪問(wèn)者提供服務(wù)的平臺(tái)，根據(jù)“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，園區(qū)平臺(tái)提供了面向手機(jī)平臺(tái)的移動(dòng)app進(jìn)行資訊推送，以便于訪問(wèn)者能夠?qū)崟r(shí)了解現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)各項(xiàng)設(shè)施的情況。同時(shí)訪問(wèn)者可以對(duì)農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)、投訴建議，這有助于園區(qū)進(jìn)一步提高服務(wù)水平，更好地為訪問(wèn)者服務(wù)，提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié) 語(yǔ)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)服務(wù)系統(tǒng)基于“七層六體系”的理念進(jìn)行開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，有效地把園區(qū)內(nèi)的人、地、物連接到了一起。一定程度上解決了現(xiàn)代園區(qū)缺少統(tǒng)一交互平臺(tái)，園區(qū)內(nèi)各人員職責(zé)分工不明確等問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)面向服務(wù)進(jìn)行編程，有利于松耦合，便于模塊移植。雖然本現(xiàn)代園區(qū)服務(wù)平臺(tái)具有以上優(yōu)點(diǎn)，但是隨著科技的發(fā)展及國(guó)家對(duì)現(xiàn)代園區(qū)政策的不斷完善，本平臺(tái)未來(lái)仍然需要不斷地升級(jí)與維護(hù)以適應(yīng)新的發(fā)展需要。同時(shí)該平臺(tái)的一些功能有尚待改善的地方，今后還需進(jìn)一步的研究和改進(jìn)[16-19]。

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