湖南省葛產(chǎn)業(yè)智慧服務(wù)平臺的構(gòu)建研究

羅建軍 王作軍 馮志永 謝培庚 于超

(1.湖南省農(nóng)業(yè)信息與工程研究所,湖南長沙 410125;2.張家界湘阿妹食品有限公司,湖南張家界 427000;3.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,湖南長沙 410125)

0 引言

葛為豆科葛屬多年生落葉藤本植物,葛在我國的分布極廣,除新疆、西藏未見報道外,幾乎遍布全國各省區(qū)。葛全身都是寶,可藥食兩用,既有藥用價值,又有營養(yǎng)保健之功效,是大自然留給人類的寶貴財富。湖南省葛產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)90年代中期開始起步,雖起步較晚,但近幾年發(fā)展迅速,無論是科研,還是企業(yè)和基地建設(shè)都走在全國的前列。目前,全省葛種植基地主要分布在張家界、懷化、永州、益陽等地,栽培面積達(dá)5萬畝。有從事葛加工企業(yè)20多家,基本覆蓋了全省14個地州市,加工產(chǎn)值約3億元[1]。葛屬于有機(jī)、綠色產(chǎn)業(yè),可以有效利用豐富的山地資源,綠化山地,美化人居環(huán)境,有效地進(jìn)行水土保持,開發(fā)利用山地使之成為金山銀山。葛病蟲害較少,基本上不使用農(nóng)藥,田間施肥只施農(nóng)家肥和有機(jī)肥,對環(huán)境基本沒有影響。利用現(xiàn)代信息技術(shù)改進(jìn)葛種植的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),產(chǎn)量每畝可達(dá)2200公斤。因此,構(gòu)建湖南省葛產(chǎn)業(yè)智慧知識服務(wù)平臺,可以提升種植戶葛的知識水平,提高葛種植收益,促進(jìn)農(nóng)民持續(xù)增收,有效鞏固脫貧攻堅成果。

1 平臺構(gòu)建

1.1 目的

平臺以服務(wù)湖南省葛全產(chǎn)業(yè)鏈為目標(biāo),建立覆蓋葛產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、加工、市場、管理各環(huán)節(jié)的智能化服務(wù)平臺,以湖南省葛產(chǎn)業(yè)科研數(shù)據(jù)、種植過程數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)為核心,利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù),促進(jìn)傳統(tǒng)信息采集、視頻采集、土壤養(yǎng)分監(jiān)測相結(jié)合,加強(qiáng)信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)融合應(yīng)用,提升葛產(chǎn)業(yè)研究和生產(chǎn)精準(zhǔn)化、智能化水平。立足武陵源區(qū),面向張家界市,建立全省葛產(chǎn)業(yè)智慧服務(wù)平臺,打造葛產(chǎn)業(yè)發(fā)展智庫,實(shí)現(xiàn)面向政府管理部門、農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)和相關(guān)企業(yè)的一站式智能化服務(wù),提供可視化展示、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計報表等功能。

1.2 原則

平臺以“實(shí)用、標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)充、安全可靠”為指導(dǎo)思想,以應(yīng)用為核心,以實(shí)用、易用、好用三大主線為出發(fā)點(diǎn),全面兼顧技術(shù)、應(yīng)用與發(fā)展的和諧統(tǒng)一。設(shè)計過程中遵循的主要原則是實(shí)用性、可擴(kuò)展性、安全性、易維護(hù)和經(jīng)濟(jì)性原則。

1.3 設(shè)計

平臺總體架構(gòu)設(shè)計包括了采集層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層四個功能層面,系統(tǒng)架構(gòu)如圖1。

1.3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是為了規(guī)范信息管理平臺建設(shè)時對業(yè)務(wù)的統(tǒng)一理解,增強(qiáng)業(yè)務(wù)部門、技術(shù)部門、終端用戶對數(shù)據(jù)的定義與使用的一致性。平臺建設(shè)遵照已有的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),對于現(xiàn)有系統(tǒng),貫徹統(tǒng)一的業(yè)務(wù)定義,通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換來滿足統(tǒng)一的技術(shù)要求,與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接軌,規(guī)范數(shù)據(jù)格式,統(tǒng)一傳輸接口標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸和匯總[2]。

1.3.2 開發(fā)環(huán)境

平臺軟件系統(tǒng)采用純Web方式實(shí)現(xiàn),采用B/S架構(gòu),軟件開發(fā)環(huán)境為Ja va 開發(fā)平臺和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫M yS QL、Web Server服務(wù)、XML技術(shù)、網(wǎng)站等技術(shù)進(jìn)行集成,為用戶提供統(tǒng)一友好的界面和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,為系統(tǒng)以后擴(kuò)展留有充足的余地,使系統(tǒng)集先進(jìn)性、易操作性、可擴(kuò)展性、系統(tǒng)安全性于一體[3]。平臺開發(fā)技術(shù)架構(gòu)如圖2。

1.4 功能模塊

湖南省葛產(chǎn)業(yè)智慧服務(wù)平臺引導(dǎo)農(nóng)民發(fā)展特色種植,通過綠色標(biāo)準(zhǔn)化管理,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效,農(nóng)民增收。平臺分為六大功能模塊,即:葛產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫模塊、葛企業(yè)信息模塊、農(nóng)旅信息模塊、科技成果及服務(wù)模塊、查詢統(tǒng)計模塊、后臺管理模塊。平臺功能結(jié)構(gòu)如圖3。

圖1 平臺總體架構(gòu)圖

圖2 平臺開發(fā)技術(shù)架構(gòu)

1.4.1 葛產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫模塊

主要有地市及全省葛產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫。收集展示葛生長、葛種植園區(qū)環(huán)境監(jiān)測實(shí)時數(shù)據(jù)、種植分布區(qū)域、面積和產(chǎn)量等信息。管理采用分區(qū)域、分年度、分品種等維度收錄近年來葛種植面積、產(chǎn)量、單產(chǎn)等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可進(jìn)行綜合性多維度查詢,在查詢及排序過程中,所有的選項(xiàng)(年份、地市、品種),類型(程度)均可多選,形成綜合性對比查詢分析結(jié)果。

1.4.2 葛企業(yè)信息模塊

主要有生產(chǎn)企業(yè)信息和銷售企業(yè)信息,通過對接政府平臺、科研信息網(wǎng)及其他第三方平臺,采集、整理葛產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)、合作社和深加工企業(yè)數(shù)據(jù),全景式展示葛產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀,為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級提供輔助分析。

1.4.3 農(nóng)旅信息模塊

主要展示和查詢?nèi)》秶鷥?nèi)的有關(guān)葛企業(yè)周邊旅游資源情況,通過企業(yè)類型進(jìn)行不同類型的企業(yè)查詢。如生產(chǎn)企業(yè)(龍頭企業(yè))、銷售企業(yè)(合作社)、深加工企業(yè)產(chǎn)品。同時綜合展示葛種植、加工園區(qū)等生態(tài)旅游資源,綜合利用圖文、多媒體等形式展示農(nóng)旅結(jié)合景點(diǎn)名稱、簡介、圖片、宣傳視頻、特色、位置、鏈接、等級、配套服務(wù)等信息。

1.4.4 葛科技成果及服務(wù)模塊

主要有品種信息、專家數(shù)據(jù)庫、研究成果、技術(shù)服務(wù)等。包括葛育苗、田間作業(yè)、災(zāi)害防治、栽培農(nóng)用機(jī)械選擇與應(yīng)用等方面的技術(shù)規(guī)范,為種植企業(yè)、農(nóng)戶提供技術(shù)支撐。構(gòu)建一個界面友好、操作方便、普適性強(qiáng)的葛栽培、加工技術(shù)圖文、視頻數(shù)據(jù)庫,以多媒體形式展示葛種質(zhì)資源、栽培及加工技術(shù)、利用、專家和相關(guān)研究成果。

1.4.5 統(tǒng)計查詢模塊

主要功能可查詢?nèi)　⑹小^(qū)年度葛產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。可通過查詢葛種植面積、產(chǎn)量、產(chǎn)值進(jìn)行年度統(tǒng)計分析;其次是葛企業(yè)統(tǒng)計功能,可查詢市、區(qū)不同企業(yè)類型(生產(chǎn)企業(yè)、銷售企業(yè)、體驗(yàn)館)進(jìn)行生產(chǎn)及銷售能力統(tǒng)計和分析。

1.4.6 后臺管理模塊

后臺用戶管理主要是管理系統(tǒng)的使用者,用戶組織從兩個維度來進(jìn)行劃分:行政關(guān)系(部門架構(gòu))、業(yè)務(wù)部門(業(yè)務(wù)架構(gòu)),對用戶個體進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的初步分群或者分組。角色基于業(yè)務(wù)管理需求預(yù)先在系統(tǒng)中設(shè)定好的固定標(biāo)簽,每個角色對應(yīng)明確的系統(tǒng)權(quán)限。權(quán)限管理是從功能菜單、功能操作、數(shù)據(jù)參數(shù)三個不同顆粒度等級來輔助管理員對系統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行管理和推進(jìn)。

圖3 平臺功能結(jié)構(gòu)圖

2 數(shù)據(jù)收集及應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)收集

湖南省葛產(chǎn)業(yè)智慧服務(wù)平臺目前已構(gòu)建完成,并在公司內(nèi)部試運(yùn)行。已建成葛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,并按照相應(yīng)模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和挖掘,將本地生產(chǎn)資源、種植園區(qū)的實(shí)時數(shù)據(jù)、科研信息資源、互聯(lián)網(wǎng)開放資源以及第三方資源整合集成,通過文獻(xiàn)數(shù)字化技術(shù)、信息自動采集技術(shù)、數(shù)字資源整合技術(shù)以及知識組織、智能檢索、知識導(dǎo)航、知識關(guān)聯(lián)和知識呈現(xiàn)等知識服務(wù)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫內(nèi)容進(jìn)行鏈接、展示,形成了葛產(chǎn)業(yè)智慧服務(wù)平臺,面向生產(chǎn)者、科技人員、農(nóng)業(yè)主管部門等不同用戶群體提供智能管理并進(jìn)行推廣服務(wù)應(yīng)用。

2.2 應(yīng)用

(1)葛產(chǎn)業(yè)智慧服務(wù)平臺以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),對葛全產(chǎn)業(yè)鏈過程中使用的各種信息化資源進(jìn)行統(tǒng)一管理,搭建一個葛產(chǎn)業(yè)的大數(shù)據(jù)中心,提供綜合的數(shù)據(jù)接入、清洗、整合、存儲、管理、分析、共享和應(yīng)用支撐能力。通過對葛生產(chǎn)經(jīng)營歷史數(shù)據(jù)、葛采集數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)、相關(guān)政策導(dǎo)向、生產(chǎn)經(jīng)營者信息等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和智能化分析,提供各種滿足葛生產(chǎn)種植需求的農(nóng)業(yè)決策和執(zhí)行策略,為葛產(chǎn)業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”精準(zhǔn)種植模式推廣提供示范。

(2)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),完成種植園區(qū)葛生產(chǎn)的監(jiān)測、預(yù)警與控制,對葛種植過程中的每一個環(huán)節(jié),每一個技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行探索和嘗試,包括溫濕度、土壤水分、微量元素等。通過溫度傳感器監(jiān)測種植園環(huán)境溫度變化。溫濕度、pH值及氮磷鉀的變化通過大屏幕得到直觀的展示,分析判斷葛的生長情況,進(jìn)而提高了葛種植的成活率。

(3)結(jié)合現(xiàn)有的高清視屏監(jiān)控系統(tǒng),對種植基地、工廠和銷售窗口現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行提質(zhì)升級,與平臺進(jìn)行對接集成,組建成葛云智聯(lián)信息平臺,將葛全生命周期向公眾進(jìn)行展示,將環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控合二為一,一旦有異常事件發(fā)生,中心處理系統(tǒng)可彈出數(shù)據(jù)報警彈窗,監(jiān)控人員可即時調(diào)取相關(guān)區(qū)域視頻并作報警提示和處理。

葛產(chǎn)業(yè)智慧服務(wù)平臺的構(gòu)建,通過對監(jiān)控設(shè)備的升級改造,對基地、車間、銷售窗口的監(jiān)控系統(tǒng)的有機(jī)融合連接,消費(fèi)者可以通過門戶網(wǎng)站或掃產(chǎn)品包裝上的二維碼,實(shí)時查看葛在基地的生長情況、葛粉的加工過程和銷售過程,讓消費(fèi)者買的放心,吃的安心;通過對葛種植過程數(shù)據(jù)的不斷監(jiān)測與收集,探索出一套適合葛生長的技術(shù)參數(shù),對關(guān)鍵種植點(diǎn)進(jìn)行控制和實(shí)施,做到精準(zhǔn)種植,綠色管控。

3 建議

平臺正式運(yùn)行后仍需要進(jìn)行的工作:(1)數(shù)據(jù)更新和維護(hù)。平臺管理人員需要密切聯(lián)系更多的葛生產(chǎn)者、一線科技工作者、科研專家和相關(guān)企業(yè),讓他們不斷提供在使用過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及以往的積累數(shù)據(jù)來充實(shí)平臺,使數(shù)據(jù)的更新維護(hù)與使用達(dá)到較好的良性循環(huán)。(2)加強(qiáng)葛產(chǎn)業(yè)智慧平臺利用宣傳和推廣力度,為葛的生產(chǎn)管理、科學(xué)研究、政府科學(xué)決策等提供新方法、新思路,促進(jìn)我省葛產(chǎn)業(yè)良性健康穩(wěn)步發(fā)展。(3)進(jìn)一步開發(fā)平臺手機(jī)版,豐富葛產(chǎn)業(yè)信息共享方式。

4 結(jié)語

通過葛產(chǎn)業(yè)智慧服務(wù)平臺,對葛全產(chǎn)業(yè)鏈的信息資源進(jìn)行統(tǒng)計、分析和管理,為葛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供相應(yīng)決策和執(zhí)行策略。結(jié)合本地實(shí)際,實(shí)現(xiàn)葛產(chǎn)業(yè)信息資源的整合、管理和共享,探索出湖南省葛產(chǎn)業(yè)智慧服務(wù)一種新模式,提升葛產(chǎn)業(yè)科技信息服務(wù)水平,改進(jìn)葛產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、加工、銷售及管理模式,拓寬葛產(chǎn)品銷售渠道,密切葛生產(chǎn)基地、加工企業(yè)以及營銷戶等的聯(lián)系,有效地把葛農(nóng)生產(chǎn)和企業(yè)生產(chǎn)加工的葛產(chǎn)品運(yùn)銷出去,充分發(fā)揮信息技術(shù)在葛全產(chǎn)業(yè)鏈中的作用。