“溯源+大數據”一體化智慧農業系統研究

李暢　李欣洋　胡星辰　梁塵

【摘? 要】智慧農業是大數據時代傳統農業與科學技術結合的產物，主要是通過新興物聯網技術、人工智能技術以及計算機技術對傳統農業生產方式和管理方式進行革新，實現農業生產管理的信息化和智能化。本文利用建立點對點信任機制的區塊鏈技術以及DPBFT動態實用拜占庭容錯算法形成實時數據處理的“溯源+大數據”的智慧農業系統。該系統基于圖形數據庫Neo4j的RDF數據存儲和Spark Streaming，對農業大數據進行管理，使其完整地采集數據、傳輸數據、存儲數據、處理數據;同時與大數據具有的分析挖掘技術相結合，使農業生產環境可以實現專家在線進行指導、智能探究、智能決策、智能警告信息、智能感知，保障農業企業生產在種植技術方面的精確性，實施財務管理信息可視化、決策明智化。

【關鍵詞】智慧農業;溯源+大數據;物聯網

1 前言

2014年，市場上開始引入智慧農業這個新概念。近年來，我國各地對于物聯網、大數據、衛星導航定位等在農機裝備和作業中的應用進行了深入研究，在精準作業、農業智能管理等領域中不斷發展與創新。從當前國內一些“智慧農業”試點可以看出目前最首要的問題是：應用在農業中的物聯網技術在經濟指標上沒有量化。盲目地要求技術的高發展導致了大量的成本支出，但依然無法實現相關量化，項目的層次還普遍停留在較低水平。因此，在利用物聯網技術對“智慧農業”進行調控、管理以及評價方面上還需要進行更標準、更科學的改進。

2 市場發展前景分析

近年來，廣西圍繞“互聯網+現代農業”，以建設智慧農業為目標，發展物聯網新模式下的智慧農業，預示著未來的智慧農業市場將向著智能化發展。傳統農業的每一個環節都將從人工化向智能化轉變，在種植育種環節設立集生理監測、模型分析和數據調控為一體的自動化農業生產，實現產品差異化生產，追蹤整個過程信息;在生產管理過程中，智能設施以及互聯網技術應用于測土配方、留作業計劃經濟和農場生產數據信息管理等生產發展計劃系統。各地農戶也可根據旅客需求提供個性化旅游服務及周邊產品，農家樂等農業休閑旅游將在互聯網的發展的推波助下成為農民增收新途徑和農村經濟新業態，提供準確、動態、科學的綜合信息服務，實現對農業物資采購及產品相關流通等的數據進行實時監控，同時也能進行實時傳輸，更高效解決信息不對稱的相關問題。

3 目前發展現狀

3.1 傳統智慧農業發展出現的問題

傳統的溯源體系中，依然存在信息不透明、不安全等的問題。我國發展智慧農業生產行業企業競爭格局主要是通過建立“公司+農業產業園區+市場”的組織結構形式：傳統的“公司+農戶”模式已經出現了很多社會問題，主要是農戶組織文化程度不高造成交易管理成本巨大，而且各方違約嚴重影響了小農戶的利益，近年來我國農產品質量安全溯源中存在的許多問題也已經造成了人們對各個農產品鏈的信任危機。農業產業鏈的成功取決于產業鏈的效益，產業鏈的效益取決于“三重：品牌、規模、標準”的管理體系。品牌是實現終端產品附加值的關鍵手段。如果沒有終端產品的品牌溢價，就無法實現產業鏈價值的提升，也無法避免遇到風險的可能。

目前我國許多發展農業物聯網技術的企業存在諸多問題。大多數企業都只是在實驗室里操作。這是一種概念技術，難以與實際農業環境相聯系，在實際應用中有待提高。傳感器技術目前實現了全方位應用，但缺乏對某些環境因素的信息感知和監測，加上成本一般偏高，則不利于廣傳，操作復雜導致農戶難以使用;同時在使用方法和運行方式上也需要進行相關的改進與創新。

3.2 對策建議

相比于傳統農業巨頭，擁有較為成熟的技術的互聯網企業，相較都擁有自己完整的產業鏈，從技術到物流、金融等等都有已經搭建好的平臺相互串聯。本文提出的農業園區建設解決了一系列問題，具有一定的可行性。在三結合的生產管理模式中，公司是模式中的主導。確保區內設計統一;建立生產標準;投入物料（肥料、飼料等）的供應;而規模則是拷貝大化產業鏈的模式，以此達到規模效應。全產業鏈的發展模式是以消費者為導向的，從產業鏈的源頭開始，對每個環節進行標準化控制，環環相扣，實現對食品安全問題可追溯，形成更健康、透明、安全的供應鏈。

利用密碼學和共識機制原理，在安全性較低的網絡中建立點對點信任機制的區塊鏈技術（使用SHA256算法運算區塊鏈的哈希值、使用leveDB作為區塊鏈節點的數據庫）實現數據一致存儲、難以篡改、防止抵賴的技術;同時將供應鏈與區塊鏈進行整合，形成多點實時上傳及即時信息共享系統滿足多方需求，展現出數據的透明性、安全性、高效性。針對現有因RDF數據分多維存儲浪費大量空間的問題，還研究了將RDF數據以圖形的形式存儲在圖形數據庫Neo4j中的方法，大幅降低rdf數據存儲量，建立三維索引機制，提高信息查詢的效率。

4 結語

加強農業大數據研究與分析，各種信息技術不斷更新換代，大數據戰略、智慧農業發展等是當下的熱門內容。智慧農業的發展，其核心是先進的科學技術以及對這些技術的應用，對大數據應用程度加深，深度挖掘數據，加強農業大數據研究與分析，充分發揮大數據在智能農業發展中的作用和價值，推動其高質量發展，使其在信息化、智能化、集約化上有更深遠的發展可能，最大限度地促進農業的智慧發展和可持續發展。

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作者簡介：

李暢，女，桂林電子科技大學商學院本科2018級學生。

課題項目：

廣西壯族自治區2021年大學生創新訓練省級立項“‘溯源+大數據一體化智慧農業研究”項目成果，項目編號：202110595328