臨沂設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站運(yùn)管服一體化平臺(tái)建設(shè)及應(yīng)用

□ 田 原 呂學(xué)梅 張 蕊

（1.山東省臨沂市氣象局，山東 臨沂 276004；2.山東省蘭陵縣氣象局，山東 蘭陵 276000）

臨沂市設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中嚴(yán)格根據(jù)國(guó)家一級(jí)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在規(guī)劃的過(guò)程中按照滿足農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)、推廣農(nóng)業(yè)氣象科研成果、研究農(nóng)業(yè)氣象實(shí)驗(yàn)、開展農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)和培養(yǎng)農(nóng)業(yè)氣象人才五大功能需求為原則［1-2］。通過(guò)平臺(tái)項(xiàng)目的建設(shè)，匯集園區(qū)完整的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)信息，提供準(zhǔn)確詳實(shí)的園區(qū)產(chǎn)業(yè)、作物種植模型、科研成果、基地展示、農(nóng)業(yè)氣象環(huán)境等方面信息，為園區(qū)制定農(nóng)業(yè)發(fā)展政策、信息化政策、產(chǎn)業(yè)政策等提供科學(xué)依據(jù)［3-5］。

一、一體化平臺(tái)開發(fā)技術(shù)路線

本項(xiàng)目在技術(shù)選型上遵循先進(jìn)、安全、高可擴(kuò)展性、高適用性原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)框架、開發(fā)技術(shù)、接口設(shè)計(jì)等方面的選型均嚴(yán)格響應(yīng)此要求和設(shè)計(jì)。為了確保該系統(tǒng)可以在不同操作的系統(tǒng)平臺(tái)上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)運(yùn)行，在設(shè)計(jì)該平臺(tái)的過(guò)程中主要選用了云平臺(tái)、J2EE開放技術(shù)架構(gòu)，可有效實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與操作系統(tǒng)、硬件平臺(tái)等的無(wú)關(guān)性水平；再加上設(shè)計(jì)的過(guò)程中將面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）作為主體，可方便系統(tǒng)進(jìn)行有效調(diào)用，方便以后對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，在對(duì)部門原有應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行保留的情況，在不改變部門原有應(yīng)用系統(tǒng)的情況下，實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的資源共享；通過(guò)采用WebService技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自身的業(yè)務(wù)流程和處理功能組件化，允許異質(zhì)的客戶端調(diào)用它提供的服務(wù)，具有良好的封裝性、開放性、普遍性和互操作性，松散耦合、高度可集成，廣泛支持各行業(yè)。對(duì)于應(yīng)用軟件開發(fā)平臺(tái)來(lái)說(shuō)，主要選用了JDK1.6或以上的JAVA環(huán)境，可在典型或主流應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)中進(jìn)行應(yīng)用。技術(shù)平臺(tái)的選型，在保證平臺(tái)先進(jìn)、適用的同時(shí)，還保障了整個(gè)平臺(tái)的性能，通過(guò)多種措施不斷優(yōu)化和調(diào)整平臺(tái)性能，在保證平臺(tái)數(shù)據(jù)量、業(yè)務(wù)規(guī)模、復(fù)雜度有不同程度的上升后，其性能仍舊可以達(dá)到最優(yōu)。

二、一體化平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)

在云計(jì)算技術(shù)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，結(jié)合邏輯中心與物理中心，并對(duì)各種類型的分布式數(shù)據(jù)資源進(jìn)行整合，可向有關(guān)人員提供具有統(tǒng)一化水平的數(shù)據(jù)資源管理、分析及相關(guān)服務(wù)。而與平臺(tái)直接進(jìn)行接入的項(xiàng)目是數(shù)據(jù)資源，可對(duì)數(shù)據(jù)資源的云節(jié)點(diǎn)進(jìn)行快速擴(kuò)展；將并行技術(shù)與統(tǒng)一化的數(shù)據(jù)服務(wù)總線進(jìn)行結(jié)合，則能向用戶高效、快速地提供信息服務(wù)?？傮w架構(gòu)主要包括核心4個(gè)層次以及1個(gè)管理平臺(tái)：數(shù)據(jù)采集層、存儲(chǔ)計(jì)算層、數(shù)據(jù)提供層、應(yīng)用層+管理平臺(tái)。

（一）數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層的主要作用是采集批量和流式數(shù)據(jù)信息；批量數(shù)據(jù)的采集主要是在分布式ETL的基礎(chǔ)上，而流式數(shù)據(jù)的采集則主要是在Flume+Kafka的基礎(chǔ)上。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)，借助于分布式ETL、流式采集技術(shù)可有效采集非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。結(jié)合原系統(tǒng)的樂(lè)行分類，利用采集器可以采集BSS域CRM、計(jì)費(fèi)、渠道、營(yíng)銷等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)對(duì)OSS域資源、網(wǎng)管類數(shù)據(jù)采集；實(shí)現(xiàn)對(duì)DPI互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)日志、用戶社交等數(shù)據(jù)采集。

（二）存儲(chǔ)計(jì)算層

對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算層平臺(tái)來(lái)說(shuō)，主要是利用平臺(tái)開展統(tǒng)一組織、計(jì)算、分析處理和集中管理，主要包括Hadoop生態(tài)系列數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品組件。組件就是程序模塊，可以實(shí)現(xiàn)特定功能，比如HDFS組件、MapReduce組件、Hive組件、YARN組件、Hbase組件等。

（三）數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)層

基于平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析處理能力，針對(duì)不同應(yīng)用需求形成的數(shù)據(jù)服務(wù)能力組件，可為平臺(tái)提供數(shù)據(jù)和平臺(tái)服務(wù)。

在數(shù)據(jù)服務(wù)能力組件基礎(chǔ)上，可進(jìn)行交互信息的協(xié)議轉(zhuǎn)換、路由控制、負(fù)載均衡和訪問(wèn)設(shè)備的合法性驗(yàn)證，完成訪問(wèn)設(shè)備、外部系統(tǒng)與平臺(tái)系統(tǒng)的接口適配。

（四）應(yīng)用層

應(yīng)用層是基于數(shù)據(jù)提供層能力之上，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)接口訪問(wèn)，調(diào)用平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)服務(wù)，根據(jù)具體應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯封裝為具備特定功能的應(yīng)用產(chǎn)品。如基于平臺(tái)提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢服務(wù)，構(gòu)建上層實(shí)時(shí)戰(zhàn)報(bào)應(yīng)用。

（五）管理平臺(tái)

管理平臺(tái)是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理、監(jiān)控的平臺(tái)，管理層由系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)質(zhì)量、作業(yè)調(diào)度、運(yùn)維監(jiān)控等構(gòu)成，通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)隱私保護(hù)、調(diào)度機(jī)制、運(yùn)維監(jiān)控管理等為平臺(tái)提供管理保障措施。

三、功能設(shè)計(jì)

臨沂設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站運(yùn)管服一體化平臺(tái)，是針對(duì)整個(gè)臨沂設(shè)施農(nóng)業(yè)進(jìn)行的信息化管理和展示，在物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)的基礎(chǔ)上開展的設(shè)施農(nóng)業(yè)種植數(shù)字化管理，并為設(shè)施農(nóng)業(yè)提供知識(shí)服務(wù)等功能為一體的綜合性系統(tǒng)平臺(tái)。本項(xiàng)目的服務(wù)平臺(tái)安全體系結(jié)構(gòu)模型是一個(gè)五角形的動(dòng)態(tài)模型。服務(wù)平臺(tái)安全體系的五個(gè)分系統(tǒng)分別位于五角形的五個(gè)頂點(diǎn)，安全策略于五角形的中心，構(gòu)成基于策略的、完整的、實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的平臺(tái)安全體系。根據(jù)整體安全策略的控制和指導(dǎo)下，從技術(shù)的角度出發(fā)，從物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)平臺(tái)安全、應(yīng)用系統(tǒng)安全、系統(tǒng)容災(zāi)措施、安全審計(jì)、安全管理制度等方面來(lái)進(jìn)行平臺(tái)安全的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

四、用戶角色介紹

臨沂設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站運(yùn)管服一體化平臺(tái)用戶角色主要包括三種：系統(tǒng)管理員、工作人員、普通用戶。其中，對(duì)于系統(tǒng)管理員來(lái)說(shuō)，基本享有平臺(tái)中所有的權(quán)限，可以進(jìn)入到系統(tǒng)管理模塊，進(jìn)而開展增加、刪除、修改、授權(quán)等操作，以確保系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行中的穩(wěn)定性水平；工作人員除了享有系統(tǒng)管理模塊的所有權(quán)限外，在登錄之后，可以直接進(jìn)入到平臺(tái)以開展同設(shè)施農(nóng)業(yè)相關(guān)的業(yè)務(wù)操作；對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)，則是能對(duì)平臺(tái)門戶網(wǎng)站首頁(yè)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行瀏覽。

五、平臺(tái)應(yīng)用

基于“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化、管理高效化”的目標(biāo)，建設(shè)“1+1+4”大數(shù)據(jù)綜合服務(wù)體系，即：1個(gè)大數(shù)據(jù)中心、1個(gè)決策指揮云平臺(tái)、4個(gè)應(yīng)用平臺(tái)，門戶網(wǎng)站、園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)、追溯系統(tǒng)、基地展示一體化平臺(tái)的開發(fā)“設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行平臺(tái)”和智慧農(nóng)業(yè)云手機(jī)App，提高了試驗(yàn)基地觀測(cè)試驗(yàn)和為農(nóng)服務(wù)能力。

（一）平臺(tái)首頁(yè)

平臺(tái)首頁(yè)包括基地實(shí)景、智慧農(nóng)業(yè)、作物模型、大數(shù)據(jù)顯示、大數(shù)據(jù)管理、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、綜合門戶和OA系統(tǒng)。

（二）系統(tǒng)登錄

用戶如需訪問(wèn)臨沂設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站運(yùn)管服一體化平臺(tái)的相關(guān)子業(yè)務(wù)系統(tǒng)，需要點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)模塊的登錄，輸入用戶名和密碼登錄之后，就能進(jìn)入系統(tǒng)中，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行訪問(wèn)。

（三）智慧農(nóng)業(yè)

（1）氣象概況：在基地實(shí)景圖上展示各個(gè)大棚的分布情況；展示各個(gè)大棚的傳感器數(shù)據(jù)。

（2）物聯(lián)監(jiān)控：將環(huán)境數(shù)據(jù)通過(guò)曲線等方式展示；查詢各個(gè)地塊、傳感器的環(huán)境數(shù)據(jù)。

（3）農(nóng)事管理：農(nóng)事操作記錄不同地塊各種農(nóng)事的安排情況；庫(kù)存管理對(duì)各種農(nóng)資產(chǎn)品入庫(kù)操作；采收管理記錄各個(gè)地塊的農(nóng)產(chǎn)品采收情況。

（4）統(tǒng)計(jì)分析：對(duì)比分析各個(gè)傳感器的同比環(huán)比情況，及各個(gè)地塊的分析比較；通過(guò)報(bào)表形式展示各個(gè)地塊不同傳感器不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)；展示各個(gè)地塊各個(gè)傳感覺(jué)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；銷售管理記錄農(nóng)產(chǎn)品的出售情況。

（5）統(tǒng)計(jì)分析：對(duì)比分析各個(gè)傳感器的同比環(huán)比情況，及各個(gè)地塊的分析比較；通過(guò)報(bào)表形式展示各個(gè)地塊不同傳感器不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)；展示各個(gè)地塊各個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（6）小氣候站：展示第三方氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)。

（四）作物模型

（1）選擇模型：選擇模型確定種植時(shí)間及地塊。

（2）修改模型：根據(jù)需要修改對(duì)應(yīng)的作物模型。

（3）農(nóng)事安排：通過(guò)農(nóng)事日歷查看每天的農(nóng)事安排。

（4）生長(zhǎng)模型：查看作物生長(zhǎng)周期，物候期構(gòu)成；記錄各個(gè)物候期的作物長(zhǎng)勢(shì)、農(nóng)事操作；比較各個(gè)物候期的生成環(huán)境和參考環(huán)境。

（5）對(duì)比分析：查看作物生長(zhǎng)周期，物候期構(gòu)成；記錄各個(gè)物候期的作物長(zhǎng)勢(shì)、農(nóng)事操作；比較各個(gè)物候期的生成環(huán)境和參考環(huán)境。

（6）對(duì)比分析：對(duì)比分析不同地塊相通物候期內(nèi)的作物長(zhǎng)勢(shì)；對(duì)比分析不同地塊物候期內(nèi)的種植成本。

（7）科研成果：分析各個(gè)大棚的科研成果；展示歷年科研成果推廣；展示歷年科研成果投入產(chǎn)出率；展示歷年設(shè)備投入情況；歷年科研成果交易的展示.

（8）農(nóng)業(yè)概況：展示臨沂的農(nóng)業(yè)總產(chǎn)量、農(nóng)作物播種面積、農(nóng)作物總產(chǎn)量；每個(gè)縣糧食作物種植面積、產(chǎn)量；每個(gè)縣的特色作物。

（五）大數(shù)據(jù)管理

（1）臨沂大屏：基地維護(hù)：上傳基地圖片和編寫文字介紹；大棚維護(hù)：上傳大棚圖片和編寫文字介紹等。

（2）科研成果：科研數(shù)據(jù)管理：成果管理、成果推廣、設(shè)備管理等；科研成果交易展示成果交易的價(jià)格、交易公司等詳情。

（3）農(nóng)業(yè)概況：各縣各種糧食作物的產(chǎn)量、種植面積；各縣的特色作物名稱、圖片等；設(shè)施農(nóng)業(yè)的分布情況。

（4）病蟲害情況：記錄蟲害的圖片、只數(shù)等信息。

（5）主大屏設(shè)置：設(shè)置主大屏的滾動(dòng)圖片。

（六）標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)

（1）標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)使用：上傳、下載、刪除、查看、查詢文檔；標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)分類導(dǎo)航頁(yè)。

（2）標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)管理：文檔的分類管理；文檔的上傳、刪除等管理。

（3）其他鏈接：中國(guó)氣象標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在線服務(wù)網(wǎng)、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、標(biāo)準(zhǔn)信息網(wǎng)。

（七）OA系統(tǒng)

（1）行政辦公：公告通知管理；公告通知審批；日程安排查詢；工作日志查詢；工作計(jì)劃；辦公用品管理；固定資產(chǎn)管理；圖書管理；車輛管理。

（2）人力資源：招聘管理；培訓(xùn)管理；考勤管理。

（3）檔案管理：檔案庫(kù)管理；案卷管理；文件管理；案卷借閱；檔案統(tǒng)計(jì)；檔案銷毀。

（4）應(yīng)用中心：CRM系統(tǒng)。

（5）流程中心：工作流設(shè)置。

（6）管理中心：管理駕駛艙。

（7）系統(tǒng)管理：組織機(jī)構(gòu)設(shè)置；行政辦公設(shè)置。

（八）綜合門戶

（1）首頁(yè)：展示最新資訊瀏覽、通知公告、氣象站風(fēng)采；可以點(diǎn)擊相關(guān)圖片或詳情可以查看到具體詳細(xì)內(nèi)容。

（2）資訊瀏覽：自定義欄目版塊顯示；氣象動(dòng)態(tài)。

（3）通知公告：公告分類展示。

（4）氣象站風(fēng)采：氣象站介紹和科研成果、聯(lián)系方式內(nèi)容；科研成果展示。

（5）前沿科技：科研種植技術(shù)；科研成果。

（6）科研培訓(xùn)：科研種植技術(shù)；科研成果；展示臨沂當(dāng)?shù)嘏嘤?xùn)基地信息。

（7）系統(tǒng)設(shè)置：系統(tǒng)管理員設(shè)置；權(quán)限管理；修改密碼；操作日志。

（8）臨沂管理：資訊欄目設(shè)置；基地風(fēng)采；基地圖片；首頁(yè)輪播圖設(shè)置；氣象動(dòng)態(tài)；聯(lián)系方式。

（9）通知公告：公告發(fā)布；公告欄目；公告審核。

六、結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目解決設(shè)施農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站管理和服務(wù)問(wèn)題，基于“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化、管理高效化”的目標(biāo)，建設(shè)“1+1+4”大數(shù)據(jù)綜合服務(wù)體系—1個(gè)大數(shù)據(jù)中心、1個(gè)決策指揮云平臺(tái)、4個(gè)應(yīng)用平臺(tái)：門戶網(wǎng)站、園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)、追溯系統(tǒng)、基地展示一體化平臺(tái)的開發(fā)《設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行平臺(tái)》（獲軟件著作權(quán)）和智慧農(nóng)業(yè)云手機(jī)App，提高了試驗(yàn)基地觀測(cè)試驗(yàn)和為農(nóng)服務(wù)能力。該平臺(tái)建設(shè)中取得的經(jīng)驗(yàn)包括：充分考慮系統(tǒng)實(shí)際需要和信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)嚴(yán)密、有機(jī)的組合，實(shí)現(xiàn)最佳的性能價(jià)格比，以便節(jié)約項(xiàng)目投資，同時(shí)保證系統(tǒng)功能實(shí)施的需求，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。同時(shí)應(yīng)考慮已建系統(tǒng)的利舊性，不重復(fù)建設(shè)；堅(jiān)持以項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的需求為導(dǎo)向，合理設(shè)計(jì)分析軟件的結(jié)構(gòu)與功能，充分滿足軟件平臺(tái)的性能與功能要求；通過(guò)統(tǒng)一管理維護(hù)平臺(tái)設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)平臺(tái)維護(hù)的集中性和方便性。系統(tǒng)具有專業(yè)的管理維護(hù)終端，方便系統(tǒng)維護(hù)。并且，系統(tǒng)具備自檢、故障診斷及故障弱化功能，在出現(xiàn)故障時(shí)，能得到及時(shí)、快速的進(jìn)行自維護(hù)。目前平臺(tái)在使用過(guò)程中未出現(xiàn)Bug、故障等情況，除作物模型需要繼續(xù)優(yōu)化外，其它一切運(yùn)行正常。