農業物聯網示范基地環境數據共享與管理系統研發

華雪琦,孫明喆 ,黃冠博,趙慧彤,劉同海，李乃祥

(天津農學院 計算機與信息工程學院，天津 300384)

隨著“數字農業”建設的日趨深入，建設基于網絡的信息共享服務平臺是“數字農業”的基礎，是提高農業管理水平和信息化程度的必然趨勢，也是為發展農業大數據提供數據源支持[1]。而物聯網技術為現代數字農業發展提供了強大的技術基礎。農業物聯網是農業生產力水平的重要標志，是促進農業發展與進步的重要工具，是推動農業生產經營現代化的重要手段。現代農業對高新技術的強烈需求，加速了農業物聯網社會的到來，對物聯網技術也提出了更高的要求[2]。農業物聯網可實現農業產前、產中、產后的過程監控、科學決策和實時服務。我國傳統農業正在加快向現代農業轉型。信息化與農業行業的深度融合，實現廣泛的智能化，是我國現代農業走向信息化、智能化的必要條件[3]。

近年來，天津市將農業物聯網作為推動信息化與農業現代化融合的重要切入點，全面推進農業物聯網建設，加快云計算、物聯網、移動互聯、大數據等新興信息技術在農業生產領域的應用，有力地推動了天津現代都市型農業快速升級[4]。通過農業物聯網技術的創新與應用，創建了具有天津特色的農業物聯網發展模式，為我國大范圍開展農業物聯網建設提供有效借鑒，具有強烈的時代意義。天津市努力探索具有區域特色的農業物聯網發展道路，已在機制保障、技術選擇等方面進行了很好的嘗試，取得了良好的效果[5]。目前天津農業物聯網各個示范基地發展勢態較好，但是存在環境數據相對獨立，數據共享不足等問題。而且現有的天津市農業物聯網數據共享相關網站缺乏對數據的有效整合和分析，數據管理方式低效，功能單一。因此農業物聯網示范基地的環境數據共享及管理平臺亟待搭建與完善。

1 系統設計及實現方法

本系統以天津農業物聯網示范基地環境數據為研究對象，在進行數據調查、可行性分析及需求調查分析的基礎上，通過超文本標記語言HTML、層疊樣式表CSS、通用開源腳本語言PHP、直譯式腳本語言JavaScript以及關系型數據庫管理系統MySQL等技術，開展數據庫設計，研發實現系統的新聞發布、農產品展示、基于地圖的農業物聯網數據查詢、數據的管理、用戶管理及新聞管理等功能。本文構建了天津市農業物聯網示范基地的資源信息共享平臺。

本系統采用了MySQL數據庫，MySQL是一個小型關系型數據庫管理系統，可以運行于Windows系統而不會發生沖突，在Unix或類似Unix系統上運行則更好。且MySQL更適合與網站所用的PHP語言組成環境[6]。設計初期，采用phpMyAdmin 管理數據庫。phpMyAdmin 是一個以PHP為基礎，以Web-Base方式架構在網站主機上的MySQL的數據庫圖形化管理工具，讓管理者可用Web接口管理MySQL數據庫。通過此方式可以使數據庫管理變得容易，尤其要處理大量資料的匯入及匯出更為方便。phpMyAdmin跟其他PHP站點一樣在網頁服務器上執行，但是可以在任何地方管理MySQL數據庫，方便的建立、修改、刪除數據庫及資料表。也可借由phpMyAdmin建立常用的php語法，方便編寫網頁時所需要的sql語法正確性[7]。

地圖模塊是通過百度地圖API來實現的。百度地圖API是為開發者免費提供的一套基于百度地圖服務的應用接口，包括JavaScript API、Web服務API等多種開發工具與服務，提供基本地圖展現、搜索、定位、逆地理編碼、LBS云存儲與檢索等功能，適用于PC端、移動端、服務器等多種設備，多種操作系統下的地圖應用開發。JS版本還為用戶開放了開源庫，簡化開發[8]。本文以百度地圖API為基礎，利用JavaScript語言通過BMap命名空間下的point類來創建天津市范圍內各個農業物聯網基地的地理坐標點。將地圖初始化后，在每個點使用InfoWindow創建信息窗口實例，信息窗口內浮動顯示HTML內容。實現其基于地圖的農業物聯網環境數據查詢等功能。

搜索結果面板是通過超文本標記語言HTML、層疊樣式表CSS和JavaScript語言來完成的。

系統具體功能如圖1所示。

圖1 天津市農業物聯網共享平臺功能結構圖

2 系統功能及實現

本平臺總體上來說分為前臺和后臺兩大部分，前臺部分包括新聞模塊、產品展示模塊、基于地圖的環境數據查詢界面等功能。新聞模塊主要展示天津市農業物聯網示范基地的近期動態和農業物聯網的相關消息，使用戶快速獲取所需信息。產品展示模塊主要實現各個基地的最新研究成果。查詢界面包含地圖模塊、搜索結果面板和多條件查詢模塊。

2.1 基于GIS的環境數據查詢

系統通過點擊地圖模塊中示范基地的坐標點，可彈出查詢結果窗口信息，主要包括基地名稱、地址以及該基地環境數據的預覽，同時可以通過該窗口鏈接到該基地詳細的環境數據信息展示頁面，如圖2所示。

圖2 地圖查詢功能圖

多條件查詢模塊實現了對各基地的CO2濃度、土壤溫濕度和光照強度等數據的綜合查詢，每項條件都設置了一個下拉式菜單，下拉式菜單中列出了該項數據的查找區間選項，用戶可以通過對各條件的數據區間的選擇，在地圖上快速找到符合條件的農業物聯網基地，并通過搜索結果面板了解到這些基地的基本信息。

2.2 數據庫設計

農業物聯網環境共享平臺數據庫主要是存儲各基地環境數據、管理員基本信息以及新聞數據等。其中基地環境數據表將各基地傳感器所測數據（二氧化碳濃度、土壤溫濕度、光照強度、空氣溫濕度、采集時間等信息）進行了詳細的記錄。將管理員所上傳的新聞存儲到新聞表，管理員信息存入管理員信息表中。其數據表單如圖3所示。

圖3 數據庫結構圖

2.3 數據管理

后臺管理部分包含數據管理、管理員信息管理、新聞管理三個功能。數據管理可實現對數據庫內數據的直接管理，如對數據表的增、刪、查、改等操作；管理員信息部分對管理員的個人基本信息進行記錄和管理；管理員通過新聞管理部分將天津市內農業物聯網的最新消息發布到網站中，并通過管理員身份，對用戶信息進行管理。其功能界面如圖4所示。

圖4 后臺數據管理界面

3 結論與討論

本文對天津農業物聯網示范基地環境數據共享與管理系統進行了系統性的分析與設計，并對其設計與建設過程進行了具體的闡述。實現了以數據庫為核心的新聞發布與管理、產品介紹和農業物聯網基地信息查詢等功能，對各基地的傳感器采集的土壤濕度、鹽分、氣候條件、光照強度、二氧化碳、空氣溫濕度等多種環境數據信息進行存儲與管理。整合GIS與物聯網技術，實現數據地圖可視化發布；在數據查詢方面實現了多條件查詢。本系統實現了天津市農業物聯網各個示范基地的數據共享、統計及其環境數據地圖可視化。但也存在一些不足，譬如數據庫里只是存儲了一段時間的數據信息，還未實現實時發布傳感器獲得的環境數據，及其信息深層次分析與處理。下一步將實現發布實時數據以及數據分析走勢圖。

[1]余真.基于ArcGIS Server的城市空間信息共享平臺框架研究[D].長沙：中南大學，2012.

[2] 余欣榮. 關于發展農業物聯網的幾點認識[J].中國科學院院刊，2013（6）： 679-685.

[3] 許世衛 .我國農業物聯網發展現狀及對策[J].中國科學院院刊，2013（6）：686-692.

[4] 毛科軍,李小剛,官宏義，等. 加快推進農業物聯網建設提升天津農業信息化水平[J]. 天津農業科學，2014（9）：1-5.

[5] 毛科軍，官宏義.天津市農業物聯網區域試驗工程的實踐[J].中國科學院院刊，2013（6）： 693-699.

[6] MySQL是一個非常流行的小型關系型數據庫管理系統 [EB/OL].（2010-07-21）.http://m.blog.csdn.net/blog/zhongpeirong_11109/5752881.

[7] 風逝絢影.MySQL跟SQL數據庫有什么區別 [EB/OL].（2013-03-12）.http://www.360doc.cn/article/11717684_271125746.html.

[8] 158180,百度地圖 API [EB/OL].（2015-05-29）.http://baike.baidu.com/view/3521171.html.