農業科技園區系統設計與應用

曾志康，李 敏，韋 健，莫小香，蘇秀剛，覃澤林

（廣西壯族自治區農業科學院農業科技信息研究所，南寧530007）

0 引言

農業科技園區是重大農業技術突破和農業高新產業孵化的核心平臺［1］，也是推動我國農業現代化發展的重要抓手［2］。截至2018 年底，國家已批準建設278 個國家級農業科技園區，園區科技成果轉化率達到70%以上［3］，農業科技園區在推進農業供給側結構性改革與提質增效、聯結農產品生產與銷售、解決三農問題、推進鄉村振興等方面發揮著至關重要的作用。

創新是農業科技園區發展的靈魂。自國家啟動農業科技園區建設后，園區監測評價、創新能力評估等得到國內學者的廣泛關注。褚保金［4］等從園區產品、科技環境、政策環境、園區科技、園區經營和農業經濟等6 個方面，設計了22 項指標，反映園區發展的問題。謝玲紅［5］等則從鄉村振興視角，圍繞農業升級、農村發展和農民進步3 個方面構建了11 個二級和28 個三級指標的園區績效評價體系。霍明［6］等從創新過程視角，提出創新投入、創新支撐、創新產出、集成示范和創新績效5 個一級指標和20 個二級指標的園區創新能力評價體系。相關學者構建園區監測評價體系角度不同，本質上仍然是圍繞園區農村創新創業、成果展示示范、成果轉化推廣和高素質農民培訓四大功能展開［7］。科技部也提出應通過加強園區創新能力監測評價研究，突出對園區科技創新、產業發展、企業培育、輻射帶動、脫貧攻堅等方面的考核和評價［8］，但目前尚未有一套完善、公認的評價指標體系［1］。

廣西壯族自治區（下簡稱廣西）高度重視農業科技園區建設，自2014 年以來，共獲批建設自治區級農業科技園區63 家，另國家科技部批準建設有百色、北海、桂林等7 家國家級農業科技園區，初步建立起自主創新與消化引進相結合、產學研相配套、與主導產業相協調的開放型農業科技園區創新體系。對廣西農業科技園區進行監測評價，是一項創新性、探索性的工作［9］，廣西科技廳制定了廣西農業科技園區監測評價指標體系，由園區產業情況、科技創新能力、創新創業服務能力、組織管理、定性評價5 個一級指標和20 個二級指標構成，并每年開展園區監測評價工作，以期掌握園區創新發展和建設動態。

信息化是農業科技園區建設的一項重要內容，但園區信息化系統尚未得到普遍應用［10］。當前園區信息化研究熱點主要是信息技術在園區生產、經營、管理、銷售、溯源等領域的應用，打造智慧園區平臺［11-15］，園區監測評價信息管理系統等方面則少有研究。園區監測評價是一項常態化任務，采集數據量大、采集工作繁瑣，且需要對采集的數據進行科學分析，形成專題研究報告，因此通過信息化手段解決園區動態監測評價與分析，十分必要。文章通過集成Spring、Struts、Hibernate 3 個框架進行農業科技園區監測評價信息管理系統開發，為農業科技園區動態監測評價和數據有效管理，提供了信息化解決方案，為園區信息化應用提供技術支撐。

1 系統總體架構設計

1.1 系統開發方法

系統主要使用JAVA 語言進行編寫設計，使用Spring、Struts、Hibernate 3 個框架進行集成開發。該集成框架已經廣泛應用于各類系統平臺的開發，具有較好的穩定性與安全性、技術成熟。系統遵循面向對象的開發思想，使用MVC 的設計模式，邏輯性較強，可進一步對業務代碼進行解耦，便于后期維護與管理。系統開發技術架構如圖1 所示。

（1）采用Spring 框架，主要用于系統的分層管理，降低對象模型在業務層的復雜性。

（2）在系統的各個分層中，包含各類較為繁亂的技術。使用Struts 框架對這些技術進行統一管理，并且在框架使用時嚴格遵循MVC 的設計模式，利用Struts 分別構建控制器組件、模型組件、視圖組件三大管理組件，使得各類開發組件化、統一化。

（3）在數據層中，使用Hibernate 這一數據持久化框架，框架對JDBC 訪問進行高度封裝，簡化開發中各類繁瑣的數據庫訪問代碼，并且支持一對多、多對多等各種復雜的數據關系，框架使用靈活，性能表現優秀。

圖1 系統開發技術架構Fig.1 System development technology architecture

在系統結構設計上，由于存在填寫表單多、數據形式復雜、數據量較大的情況，使用了表單分割、控件動態加載、集中上傳、分步存儲的設計理念。在系統中對整體表單進行了大量的分割和分類展示，用戶在填寫時，表單具有更強的邏輯性與結構性，降低出現誤填、漏填問題的頻次。其中，對于需要填寫較多的數據信息，采用了控件動態加載的技術，用戶可根據填寫的數量，動態添加填寫框。最后，對每一個分割后的表單進行分步存儲，用戶填寫每一步數據都將進行存儲，避免出現填寫的數據量過大，因客觀原因造成無法保存的情況，為用戶的數據完整性提供了保障。而對于附件的處理，則使用了嚴格分類、統一上傳的設計原則，用戶在統一的上傳界面進行附件的上傳，并且每次上傳都需要進行分類選擇，避免了在填報與審核環節中，由于附件分布過于零散而出現的誤傳、漏傳、誤審、漏審的情況。

1.2 系統框架設計

1.2.1 系統總體框架設計

系統總體框架圍繞填報內容、填報角色與填報審核流程進行設計，在整個系統的業務流程中，基本遵循各層用戶逐級上報的信息流轉原則，用戶角色主要劃分有園區用戶、市級用戶、省級用戶、專家用戶4 個類型，獨立劃分一個負責運維的系統管理員角色，具體如圖2 所示。其中，評分的基礎數據主要來源于園區用戶對園區情況的填報，系統自動評分模塊將自動計算分數，作為后續評分的參考。填報的信息可逐級流轉至省級和專家兩類角色進行詳細的考核評分，形成最終的評分結果。角色的具體權限與功能劃分如下。

園區用戶：擁有園區信息填報權限，負責信息的填報以及佐證材料的上傳。該類用戶一般是縣區級科技部門或當地園區管委會。

圖2 系統總體框架Fig.2 Overall framework of the system

市級用戶：負責信息的準確性審核，可以將提交審核的信息進行退回。該類用戶是市級科技部門。

省級用戶：負責初次評分，評分后可將信息分發至專家用戶進行最終評分，并在完成所有評分后，將結果分發至各個用戶。該類用戶是農業科技園區管理機構。

專家用戶：負責提供專業評分，評分完畢后將結果回傳至省級用戶。

系統管理員：以系統運維人員為使用對象，負責用戶管理、系統基礎數據維護、通知公告發布、填報數據維護等。

1.2.2 設計原則

完備性原則：系統需遵守國家與行業的各類標準，系統各項功能體系與設計結構需要滿足農業科技園區評價體系的應用要求，并且具備各類系統維護功能，確保系統正常運行。

實用性原則：系統在確保功能完整的情況下，還應具有連接穩定、數據完整、操作簡單、界面友好等特性。

先進性原則：在系統設計過程中，需要兼容較為先進且全面的數據格式，具有一定的前瞻性，能保證較長時間內無需多次擴展。

安全性原則：系統應采用全面的安全保護措施，具有一定的防注入、防攻擊措施，適當的支持對重要數據、關鍵模塊進行備份、冗余，能具備較強的容錯和恢復能力，確保系統長期穩定運行。

1.3 數據庫設計

數據庫主要是屬性數據庫，根據廣西農業科技園區監測評價指標體系［9］來設計，數據庫包括園區產業情況、科技創新能力、創新創業服務能力、組織管理、定性評價等5個部分，具體數據庫內容如表1 所示。

表1 屬性數據庫Table 1 Attribute database

2 系統功能實現

2.1 系統功能模塊實現

根據廣西農業科技園區監測評價指標體系進行需求分析，系統功能模塊包括業務處理模塊、基礎設置模塊、辦公系統模塊、統計報表模塊和系統管理模塊，其中業務辦理是實現園區監測評價的核心功能，系統采用B/S 架構，利用其對客戶端性能要求低，主要運算依靠服務器完成的特點，結合Web 技術實現數據實時在線填報。業務請求響應方式通過HTTP 協議與后臺進行鏈接傳送，如圖3 所示。

圖3 系統功能模塊Fig.3 System function module

2.1.1 業務處理模塊

按照系統框架設計填報流程，具體園區信息填報審核步驟如下：（1）園區用戶按照系統引導填寫園區相關數據。（2）市級用戶審核園區用戶填寫上報的園區信息，審核通過后報送省級用戶。（3）省級用戶對初審結果進行評定，給出審核意見并結合專家打分確定園區最終分數，反饋給各市級用戶。

園區用戶將園區信息填報系統后，省級用戶和專家用戶可以在系統上對園區各項指標進行打分，主要從園區產業情況、科技創新能力、創新創業服務能力、組織管理等方面進行考核，系統自動給出一個綜合考核分數供參考。

2.1.2 辦公系統模塊

為實現園區高效管理，系統設計實現了通知起草、發布、查詢、管理、具體接收等全流程的信息化辦公功能模塊。具體包括：（1）省級用戶負責根據政府政策、園區管理需要起草具體通知內容。（2）通知發布權限由省級用戶負責，系統完成提交申請、提交發布命令后，通知發布到各指定的具體接收用戶。（3）系統可以查詢、管理相應的通知，實現工作效率最大化。

2.1.3 統計報表模塊

系統按年份對各園區評分進行匯總形成數據表，然后按年份對各園區評分形成統計數據圖表，直觀展示園區之間存在的差異以及變化的趨勢。合理的可視化數據圖表可以挖掘分析園區發展潛在的問題，為園區管理機構決策提供可靠、科學的依據。

2.2 系統實現關鍵技術

2.2.1 JavaWeb 前后臺交互技術

因為系統使用的是經典的MVC 模式，采用的是責任分離思想。實現流程步驟如下：（1）創建模型，模型將業務邏輯以及數據方法封裝起來。在發生數據請求時更新控制器。（2）創建視圖，視圖可以將模型的數據進行可視化，有目的顯示。（3）創建控制器，控制器是MVC 模式中的“大腦”，控制著Model 和View，讓數據能向模型傳輸，在數據發生請求變化時更新視圖，達到視圖與模型的分離。從MVC 實現流程可以知道模型層與視圖層不存在之間交互的聯系，而是通過第三方控制層實現關聯，模型層的變化通過視圖層來表現。（4）執行程序，輸出結果。即從數據庫中獲取數據；然后創建視圖，將獲取數據輸出到控制臺；最后更新模型數據。MVC 數據交互的流程如圖4 所示。

圖4 MVC 模式交互流程Fig.4 Interactive process of MVC mode

2.2.2 數據動態存儲

園區用戶在填報園區評價數據時，根據用戶輸入對表單進行實時更改，保存用戶的填寫進度方便后面繼續完成數據填報，并且可以在不同設備上完成，且在填寫數據時預填充數據降低系統錯誤的風險。利用動態控件實現數據動態智能化填寫，數據以表格形式存儲，具體邏輯流程如圖5 所示。

圖5 數據動態存儲邏輯流程Fig.5 Logical flow chart of dynamic data storage

3 系統應用

系統開發、部署和測試后，該文分別開展了2017 年和2018 年的園區監測評價數據填報，共有51 家廣西農業科技園區參與監測評價。通過系統數據填報、審核、評分、分析，得出年度廣西農業科技園區監測評價分析報告，簡要分析結果如下。

通過系統監測數據分析，2018 年度在建園區監測評價綜合評分平均值68.15 分，變異系數14.54%，與2017 年相比，其平均值相等，變異系數降低，園區發展水平整體優于2017 年，2017 年和2018 年在建園區監測評價整體建設情況如表2 所示。

從2018 年在建園區監測評價綜合得分70 分以上的園區情況來看，良圻園區、港南園區和凌云園區表現較好，均在80 分以上（表3）。

表2 2017 年和2018 年在建園區監測評價整體建設Table 2 Monitoring and evaluating the overall construction of parks under construction in 2017 and 2018

表3 2018 年園區綜合得分70 分及以上的園區數據Table 3 Parks with comprehensive score of 70 or above in 2018

科技創新能力和創新創業服務能力是在建園區綜合發展提升的關鍵。從產業情況、創新能力、創新創業服務能力、組織管理和建設完成情況五大類指標出發，統計2018 年度85 分以上園區平均值、園區總體平均值、55 分以下園區平均值的數據。結果顯示，85 分以上園區平均值在五大類評價指標的完成度均高于園區總體平均值，其中創新能力尤為突出，比平均值高出14.70 分；55 分以下園區低分的主要差距體現在創新能力和創新創業服務能力上，其平均值分別低于園區總體平均值15.22 分、14.52 分，其中創新創業服務能力分值僅是平均值分值的1/5。

4 結論

從廣西農業科技園區年度綜合監測評價實際需求出發，采用JAVA 語言，使用Spring、Struts、Hibernate 3 個框架開發了農業科技園區監測評價信息管理系統，系統功能包括園區監測數據填報模塊、園區信息化辦公模塊和統計報表模塊等。通過開展2017 年和2018 年園區監測評價數據填報，驗證了系統的實用性。結果表明，該系統能夠滿足農業科技園區監測評價數據填報和評分需求，減輕了基層科技部門園區監測評價數據的上報工作量，減少了不必要的紙質材料報送，同時也對歷年填報數據進行了存儲，方便對農業科技園區產業情況、科技創新能力、創新創業服務能力、組織管理等方面進行長期跟蹤和分析，有助于園區主管部門及時準確把握園區發展水平、加強園區建設管理。隨著國家和各省區不斷加大農業科技園區建設力度和加強園區創新能力監測評價研究，該系統的開發，為農業科技園區監測評價信息管理提供了借鑒案例。在后續研究中，將增加園區建設主體互動交流等方面的功能模塊，實現主體間的信息交流和經驗共享，并拓展園區信息管理、物聯網、質量溯源、電子商務、專家技術服務等方面的應用，打造綜合性的園區信息管理與服務平臺。