基于物聯網農業大數據平臺的探索

丁濤杰 郁洪遠 錢美娟 姚金彤

摘要：在物聯網快速發展的背景下，農業大數據平臺的建立推動了我國農業發展進入新階段。平臺主要依靠遙感技術、物聯網、云計算等技術，對涉及農業生產、經營、管理、服務等方面的數據進行采集、監測、整理、分析、反饋等，建立起一套農業的全產業鏈服務體系，實現農業生產安全、高效和創新的目標，提高農業競爭力。本文依據現有文獻，對農業大數據平臺的發展現狀進行系統研究，并為其未來發展提供合理有效的建議。

關鍵詞：物聯網; 大數據; 農業; 智慧農業;

一、引言

近年來，我國政府密切關注農業大數據的建立與發展。自2012年起，中國開始重點關注“智慧農業”的發展并推出“精準農業”技術;2016年，《“十三五”全國農業農村信息發展規劃》指出，要加快推動農業農村大數據發展，統籌推進農業農村電子商務發展，創新流通方式，打造新業態;2017年，國務院印發的《促進大數據發展行動綱要》中，明確要求推進各地區、各行業、各領域涉農數據資源的共享開放，加快農業大數據關鍵技術研發，推動農業資源要素數據共享;2018年我國政府又提出關于實施鄉村振興戰略的意見，其中提到要大力發展數字農業，實施智慧農業農林水利工程，推進物聯網試驗示范和遙感技術應用;2019年，中央一號文件提出要深入推進“互聯網+農業”，擴大農業物聯網示范應用，推進重要農產品全產業鏈大數據建設，加強國家數字農業農村系統建設。

在一系列政策的支持下，我國農業大數據的整體發展勢頭良好，但是也存在一系列問題。

二、農業大數據平臺的發展現狀

縱觀近年來農業大數據平臺的發展可以看出其存在如下問題：第一，農戶對大數據平臺的接受程度低。就我國目前農業發展的整體情況來看，農業大數據平臺的全國普及率不高且分散，大部分地區的農業基礎設施及信息化教育仍然落后，農戶對平臺數據的解讀和實際操作能力較低。第二，平臺的整體研發缺乏自主核心技術。目前我國農業大數據平臺的關鍵技術仍然要依靠國外，缺乏自己的大數據處理體系，這使得平臺的未來發展受到一定限制。第三，沒有實現真正的農戶大數據服務。部分平臺著眼于眼前利益，沒有結合農戶的實際文化水平等情況來設計大數據操作項目，造成農戶不能直接有效利用平臺信息，出現讀不懂、用不來的現象。

三.農業大數據平臺介紹

一.主要內容介紹

以農業信息化、精準農業和數據挖掘為背景，通過在農田周圍設置的各類傳感器來采集農田的溫濕度、光照、土壤濕度和土壤PH值等關鍵數據。使得農民能夠利用農業信息系統來了解農田環境情況和植物生長情況，并分析植物生長信息以得到植物病蟲害侵染等級。

系統分為六個功能模塊，包括農田環境信息、植物生長信息、統計及預測分析、農田實時監控、農田設備信息和系統管理。農田環境信息模塊主要負責管理農田日常溫濕度及光照情況、土壤情況等;植物生長信息模塊主要負責管理農田植物生長過程中灌溉、施肥、病蟲害防治等信息;統計及預測分析模塊主要以組合統計圖的方式展示農田溫度、濕度和光照等歷史數據，并且以曲線圖的方式展現了經過GA-BP算法預測分類的病蟲害等級情況;農田實時監控模塊主要以動態圖的形式實時顯示農田的各項指標，起到監控預警的作用;農田設備信息模塊主要對農田相關設備工具進行登機和管理;系統設置主要負責管理系統用戶的個人信息和權限分配等。

二.技術路線的淺談

一.系統開發平臺及關鍵技術

基于大數據分析的農業氣候與農作物生長信息管理分析系統整合了傳感器技術、網關技術、服務器技術、數據庫技術、通信傳輸技術、云計算、數據大數據分析等多個領域的技術。其中農業大數據的采集是系統大數據價值挖掘最重要的一環，其后的集成、分析、管理都構建于采集的基礎上。農業大數據采集主要包括農業數據傳感體系、網絡通信體系、傳感適配體系、智能識別體系及軟硬件資源接入系統，實現對結構化、半結構化、非結構化的海量數據的智能化識別、定位、跟蹤、接入、傳輸、信號轉換、監控、初步處理和管理等。

二.大數據管理系統架構和部署

針對農業領域隨著農業部門對數據計算和分析軟件要求的不斷提高，原有的系統已經不能更好地適應和滿足農業需求這一問題，遂設計實現了基于Hadoop云計算平臺的農業數據管理及處理平臺，實現農業數據安全可靠存儲管理，并嘗試使用我們開發的算法對這些數據進行處理。

三. 數據存儲層及數據庫設計

以 Map Reduce為代表的非關系數據管理和分析技術以其良好的擴展性、容錯性和大規模并行處理的優勢，得到了很大的發展，并逐漸成為大數據處理和存儲的主要技術 手 段。現在已經有以Hadoop、Map Reduce、Hbase分布式框架為處理平臺，構建“農業大數據預測”的系統。具體來說，農業大數據的主要存儲技術有分布式文件系統、分布式數據庫等。

四、結論

總體而言，目前農業大數據平臺發展勢頭良好，但水平亟需提高。首先要培育大數據人才和加強農村信息化建設，一方面為平臺保留后備操作人員資源，為完善大數據平臺和推廣技術奠定基礎;另一方面，補齊農戶接受程度低的短板，減小農村信息化水平低下對大數據農業發展的影響。其次增加農業大數據平臺的創新研發投入，減少對外國技術的依賴，致力于建立全自主的大數據處理框架，擴大平臺的發展空間。再次政府主張建立簡單易懂的農業大數據平臺，旨在提高農戶對數據的利用率，從而最大程度地實現平臺價值。還有政府鼓勵建立數據交換系統，統一收集各類農業數據，整合資源，建立完整的數據鏈，促進農業數據共享。最后政府應建立相關的法律法規，保證數據交互的合法性，為農業大數據平臺的長久發展保駕護航。

參考文獻：

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