湖南省葛產(chǎn)業(yè)智慧服務平臺的構建研究

羅建軍 王作軍 馮志永 謝培庚 于超

(1.湖南省農業(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.湖南省農業(yè)科學院,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、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,基本上不使用農藥,田間施肥只施農家肥和有機肥,對環(huán)境基本沒有影響。利用現(xiàn)代信息技術改進葛種植的標準化生產(chǎn),產(chǎn)量每畝可達2200公斤。因此,構建湖南省葛產(chǎn)業(yè)智慧知識服務平臺,可以提升種植戶葛的知識水平,提高葛種植收益,促進農民持續(xù)增收,有效鞏固脫貧攻堅成果。

1 平臺構建

1.1 目的

平臺以服務湖南省葛全產(chǎn)業(yè)鏈為目標,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,促進傳統(tǒng)信息采集、視頻采集、土壤養(yǎng)分監(jiān)測相結合,加強信息技術與農業(yè)生產(chǎn)融合應用,提升葛產(chǎn)業(yè)研究和生產(chǎn)精準化、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)智慧服務平臺,打造葛產(chǎn)業(yè)發(fā)展智庫,實現(xiàn)面向政府管理部門、農業(yè)科研機構和相關企業(yè)的一站式智能化服務,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“實用、標準化、可擴充、安全可靠”為指導思想,以應用為核心,以實用、易用、好用三大主線為出發(fā)點,全面兼顧技術、應用與發(fā)展的和諧統(tǒng)一。設計過程中遵循的主要原則是實用性、可擴展性、安全性、易維護和經(jīng)濟性原則。

1.3 設計

平臺總體架構設計包括了采集層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)層和應用層四個功能層面,系統(tǒng)架構如圖1。

1.3.1 數(shù)據(jù)標準設計

數(shù)據(jù)標準是為了規(guī)范信息管理平臺建設時對業(yè)務的統(tǒng)一理解,增強業(yè)務部門、技術部門、終端用戶對數(shù)據(jù)的定義與使用的一致性。平臺建設遵照已有的數(shù)據(jù)標準,對于現(xiàn)有系統(tǒng),貫徹統(tǒng)一的業(yè)務定義,通過數(shù)據(jù)轉換來滿足統(tǒng)一的技術要求,與數(shù)據(jù)標準接軌,規(guī)范數(shù)據(jù)格式,統(tǒng)一傳輸接口標準,實現(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方式實現(xiàn),采用B/S架構,軟件開發(fā)環(huán)境為Ja va 開發(fā)平臺和關系型數(shù)據(jù)庫M yS QL、Web Server服務、XML技術、網(wǎng)站等技術進行集成,為用戶提供統(tǒng)一友好的界面和強大的數(shù)據(jù)處理能力,為系統(tǒng)以后擴展留有充足的余地,使系統(tǒng)集先進性、易操作性、可擴展性、系統(tǒng)安全性于一體[3]。平臺開發(fā)技術架構如圖2。

1.4 功能模塊

湖南省葛產(chǎn)業(yè)智慧服務平臺引導農民發(fā)展特色種植,通過綠色標準化管理,實現(xiàn)農業(yè)增效,農民增收。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、農旅信息模塊、科技成果及服務模塊、查詢統(tǒng)計模塊、后臺管理模塊。平臺功能結構如圖3。

圖1 平臺總體架構圖

圖2 平臺開發(fā)技術架構

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)可進行綜合性多維度查詢,在查詢及排序過程中,所有的選項(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)結構現(xiàn)狀,為推進產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級提供輔助分析。

1.4.3 農旅信息模塊

主要展示和查詢全省范圍內的有關葛企業(yè)周邊旅游資源情況,通過企業(yè)類型進行不同類型的企業(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旅結合景點名稱、簡介、圖片、宣傳視頻、特色、位置、鏈接、等級、配套服務等信息。

1.4.4 葛科技成果及服務模塊

主要有品種信息、專家數(shù)據(jù)庫、研究成果、技術服務等。包括葛育苗、田間作業(yè)、災害防治、栽培農用機械選擇與應用等方面的技術規(guī)范,為種植企業(yè)、農戶提供技術支撐。構建一個界面友好、操作方便、普適性強的葛栽培、加工技術圖文、視頻數(shù)據(jù)庫,以多媒體形式展示葛種質資源、栽培及加工技術、利用、專家和相關研究成果。

1.4.5 統(tǒng)計查詢模塊

主要功能可查詢全省、市、區(qū)年度葛產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^查詢葛種植面積、產(chǎn)量、產(chǎn)值進行年度統(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)、體驗館)進行生產(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行劃分:行政關系(部門架構)、業(yè)務部門(業(yè)務架構),對用戶個體進行關聯(lián)性的初步分群或者分組。角色基于業(yè)務管理需求預先在系統(tǒng)中設定好的固定標簽,每個角色對應明確的系統(tǒng)權限。權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)務進行管理和推進。

圖3 平臺功能結構圖

2 數(shù)據(jù)收集及應用

2.1 數(shù)據(jù)收集

湖南省葛產(chǎn)業(yè)智慧服務平臺目前已構建完成,并在公司內部試運行。已建成葛基礎數(shù)據(jù)庫,并按照相應模塊對數(shù)據(jù)進行數(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,通過文獻數(shù)字化技術、信息自動采集技術、數(shù)字資源整合技術以及知識組織、智能檢索、知識導航、知識關聯(lián)和知識呈現(xiàn)等知識服務技術與數(shù)據(jù)庫內容進行鏈接、展示,形成了葛產(chǎn)業(yè)智慧服務平臺,面向生產(chǎn)者、科技人員、農業(yè)主管部門等不同用戶群體提供智能管理并進行推廣服務應用。

2.2 應用

(1)葛產(chǎn)業(yè)智慧服務平臺以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎,對葛全產(chǎn)業(yè)鏈過程中使用的各種信息化資源進行統(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)、農業(yè)氣象數(shù)據(jù)、相關政策導向、生產(chǎn)經(jīng)營者信息等多源異構數(shù)據(jù)進行挖掘和智能化分析,提供各種滿足葛生產(chǎn)種植需求的農業(yè)決策和執(zhí)行策略,為葛產(chǎn)業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”精準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,完成種植園區(qū)葛生產(chǎn)的監(jiān)測、預警與控制,對葛種植過程中的每一個環(huán)節(jié),每一個技術點進行探索和嘗試,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,進而提高了葛種植的成活率。

(3)結合現(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)進行提質升級,與平臺進行對接集成,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)控人員可即時調取相關區(qū)域視頻并作報警提示和處理。

葛產(chǎn)業(yè)智慧服務平臺的構建,通過對監(jiān)控設備的升級改造,對基地、車間、銷售窗口的監(jiān)控系統(tǒng)的有機融合連接,消費者可以通過門戶網(wǎng)站或掃產(chǎn)品包裝上的二維碼,實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參數(shù),對關鍵種植點進行控制和實施,做到精準種植,綠色管控。

3 建議

平臺正式運行后仍需要進行的工作:(1)數(shù)據(jù)更新和維護。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)來充實平臺,使數(shù)據(jù)的更新維護與使用達到較好的良性循環(huán)。(2)加強葛產(chǎn)業(yè)智慧平臺利用宣傳和推廣力度,為葛的生產(chǎn)管理、科學研究、政府科學決策等提供新方法、新思路,促進我省葛產(chǎn)業(yè)良性健康穩(wěn)步發(fā)展。(3)進一步開發(fā)平臺手機版,豐富葛產(chǎn)業(yè)信息共享方式。

4 結語

通過葛產(chǎn)業(yè)智慧服務平臺,對葛全產(chǎn)業(yè)鏈的信息資源進行統(tǒng)計、分析和管理,為葛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供相應決策和執(zhí)行策略。結合本地實際,實現(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)智慧服務一種新模式,提升葛產(chǎn)業(yè)科技信息服務水平,改進葛產(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,有效地把葛農生產(chǎn)和企業(yè)生產(chǎn)加工的葛產(chǎn)品運銷出去,充分發(fā)揮信息技術在葛全產(chǎn)業(yè)鏈中的作用。