農業環境管理與信息服務平臺研制與應用

彭秀媛， 張慶芳， 白 冰， 盧 闖

(遼寧省農業科學院，遼寧沈陽 110161)

農業環境管理與信息服務平臺研制與應用

彭秀媛， 張慶芳， 白 冰， 盧 闖

(遼寧省農業科學院，遼寧沈陽 110161)

現代農業生產中，環境因素決定成本和效益，也決定農業生產的成敗和難易度。該研究以三維GIS技術為核心集成物聯網技術、遠程視頻技術、專家知識服務現代農業，搭建農業環境管理全面化、信息服務多樣化、決策智能化的新一代信息技術支撐平臺，實現海量農業數據的管理、農業信息資源的整合以及集成服務的提供，全過程監控農業產前、產中、產后環境信息，真實、豐富、具體地表現農業環境信息，全面、靈活地提供農業信息服務。

農業環境信息；物聯網；三維GIS；專家知識；遠程視頻

近年來我國設施農業面積不斷增加，集約化生產管理需求逐步增強，智能化生產趨勢日益明顯，特別是在農業環境管理與信息服務方面表現尤為突出。遼寧省是我國日光溫室蔬菜生產的發源地，截至2012年全省設施農業面積達73.33 hm2，規模居全國第二位，其中日光溫室生產面積穩居全國首位，因此集成物聯網技術、三維GIS技術[1-2]、遠程視頻技術，建立一個功能全面的通用農業環境管理與信息服務平臺，將農業設備和農業作業過程相統一，農業環境與農業生產需求相一致，創新農業環境管理與信息服務模式，具有重大的現實意義。

1 平臺總體設計方案

結合國內外物聯網技術、三維GIS技術在農業領域應用的現狀與發展趨勢[3-7]，針對遼寧省農業環境特點、環境管理現狀及信息服務需求，研究提出了農業環境管理與信息服務平臺總體框架，如圖1所示。該平臺為農業生產者提供生產指導，為農業科研工作者提供精準的科研數據和遠程診斷，為農業管理者提供決策支持。

平臺體現了一種全新的科學監控管理及技術服務模式，該模式以農作物生長環境信息為手段[8]，以傳感器為基礎，以計算機智能化決策為核心，以互聯網絡、移動通信為載體，以農民的實際應用為終端，實現對農業生產的產前、產中、產后集環境等農業資源的一體化管理。

2 平臺實現的關鍵技術

2.1 基于知識庫的農業環境監控管理系統以“無線傳感器網絡”為基礎，以滿足生產相關條件為前提，提出了“農業智能物聯框架”模型，該模型包括采集節點、控制節點、中心節點、數據接收服務器、應用軟件5層，每層節點之間均通過物聯網技術進行連接。農業環境監控管理系統工作流程見圖2。該系統基于RIA-CBX軟件架構，實現農業環境數據的實時采集、采集數據分析、農業生產告警、農業生產管理、監控設備管理等功能。系統功能見圖3。

該系統包含了農作物生產技術規程庫，該庫根據農作物的生長栽培季節、生長周期、監測模式進行區分，將專家知識表述為不同條件下的量化了的農作物生長參數，并配有不同農作物生長周期水肥管理注意事項，基于平臺實現知識的下發，對農作物的生產過程進行全程指導，如圖4所示。該生產技術規程庫的知識建設一方面由專家提供，另一方面通過對該平臺采集的農業生產數據進行加工，經驗數據通過專家審核獲得。

2.2 農業三維GIS系統基于三維可視化技術、空間數據庫技術及Skyline技術，集成海量多源多分辨率遙感影像、數字高程模型、三維建筑模型等模型數據以及溫室、道路等矢量數據，構建農業生產基地、管理區域等地的真實、直觀的農業三維地理環境，實現基于三維可視環境的實景漫游、三維定位(圖5)、地物瀏覽查詢(圖6)、數據顯示、三維分析[土方分析、淹沒分析(圖7)、路徑分析等]、空間量測、輸出、二三維聯動等功能，為農業提供三維信息服務。

2.3 系統集成基于農業三維GIS系統，以基礎地理框架數據為核心，集成農業環境監控管理系統和遠程視頻系統，搭建農業環境管理全面化、信息服務多樣化、決策智能化的新一代信息技術支撐平臺。實現海量數據的管理、信息資源的整合以及集成服務的提供，全過程監控農業產前、產中、產后信息，真實、豐富、具體地表現農業環境信息，全面、靈活地提供農業信息服務，為管理和決策提供更加直接和真實的目標和研究對象。系統功能集成如圖8、9所示。

3 結語

“農業環境資源信息管理與服務平臺”可廣泛應用于溫室、大田生產、水產、陸地養殖、滴灌節水、倉儲、遠程診斷以及災害預警等領域，覆蓋農業企業、農業科研、生產部門、農戶，面向手機、網絡終端用戶提供服務。自2010年以來，該平臺在農業種植、畜禽養殖、水產養殖等農業生產領域，依托自身的科技推廣體系、遼寧省移動分公司等合作伙伴，在省內外相關地區進行示范并大面積推廣應用。目前農業環境監控設備累計推廣覆蓋1 041.33 hm2，增加經濟效益2.18億元，平臺已帶動農業合作社152個，輻射農戶14.5萬戶，進一步面向全省1萬多農業合作社、超過500萬農戶提供農業生產管理和信息服務，潛在用戶群體大，應用前景廣闊。

該平臺可以進一步完善，逐步增加重大研究項目、重點項目區、主要作物種植區域、主要溫室作物的環境管理、信息服務范圍，進行對農業環境信息更全面的采集、更深入的分析，進而實現大面積、多專業、多領域的農業環境信息管理與信息服務，進一步提高農業科研、生產指導和決策支持的信息化水平。

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[5] 邢志卿，付興，房駿，等.物聯網技術在現代農業生產中的應用研究[J].農業技術與裝備，2010(4):16-20.

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[8] 王建強.基于嵌入式web的農作物遠程環境監控系統設計[J].湖北民族學院學報:自然科學版,2014(2):215-217.

The Development and Application of Agriculture Environmental Management and Information Service Platform

PENG Xiu-yuan, ZHANG Qing-fang, BAI Bing et al

(Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang, Liaoning 110161)

In the modern agricultural production, environmental factors determine the cost and benefit, and also determine the success or failure and the degree of difficulty of agricultural production. Based on the 3D GIS technology integrated the internet of things technology, remote video technology, and expert knowledge service the modern agriculture, the new generation information technology support platform was established, which realized agriculture environmental management comprehensive, diversified information services, intelligent decision, realizing the massive agricultural data management, integration of agricultural information resources and provision integrated service. The whole process monitor environmental information before, during and after the agricultural production process, real, rich, detailed convey agricultural environment information, and provide agricultural information service comprehensively and flexibility.

Agricultural environment information; The internet of things; 3D GIS; Expert knowledge; Remote video

遼寧省科技廳“農業攻關計劃”項目(2011216014)。

彭秀媛(1986-)，女，遼寧本溪人，助理研究員，碩士，從事農業信息化研究。

2015-03-23

S 24

A

0517-6611(2015)13-348-03