基于物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的探索

丁濤杰 郁洪遠 錢美娟 姚金彤

摘要：在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的建立推動了我國農(nóng)業(yè)發(fā)展進入新階段。平臺主要依靠遙感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，對涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、服務(wù)等方面的數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)測、整理、分析、反饋等，建立起一套農(nóng)業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)體系，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、高效和創(chuàng)新的目標(biāo)，提高農(nóng)業(yè)競爭力。本文依據(jù)現(xiàn)有文獻，對農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的發(fā)展現(xiàn)狀進行系統(tǒng)研究，并為其未來發(fā)展提供合理有效的建議。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng); 大數(shù)據(jù); 農(nóng)業(yè); 智慧農(nóng)業(yè);

一、引言

近年來，我國政府密切關(guān)注農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的建立與發(fā)展。自2012年起，中國開始重點關(guān)注“智慧農(nóng)業(yè)”的發(fā)展并推出“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù);2016年，《“十三五”全國農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息發(fā)展規(guī)劃》指出，要加快推動農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)發(fā)展，統(tǒng)籌推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村電子商務(wù)發(fā)展，創(chuàng)新流通方式，打造新業(yè)態(tài);2017年，國務(wù)院印發(fā)的《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》中，明確要求推進各地區(qū)、各行業(yè)、各領(lǐng)域涉農(nóng)數(shù)據(jù)資源的共享開放，加快農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，推動農(nóng)業(yè)資源要素數(shù)據(jù)共享;2018年我國政府又提出關(guān)于實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見，其中提到要大力發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)，實施智慧農(nóng)業(yè)農(nóng)林水利工程，推進物聯(lián)網(wǎng)試驗示范和遙感技術(shù)應(yīng)用;2019年，中央一號文件提出要深入推進“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”，擴大農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用，推進重要農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)建設(shè)，加強國家數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村系統(tǒng)建設(shè)。

在一系列政策的支持下，我國農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的整體發(fā)展勢頭良好，但是也存在一系列問題。

二、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的發(fā)展現(xiàn)狀

縱觀近年來農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的發(fā)展可以看出其存在如下問題：第一，農(nóng)戶對大數(shù)據(jù)平臺的接受程度低。就我國目前農(nóng)業(yè)發(fā)展的整體情況來看，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的全國普及率不高且分散，大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施及信息化教育仍然落后，農(nóng)戶對平臺數(shù)據(jù)的解讀和實際操作能力較低。第二，平臺的整體研發(fā)缺乏自主核心技術(shù)。目前我國農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的關(guān)鍵技術(shù)仍然要依靠國外，缺乏自己的大數(shù)據(jù)處理體系，這使得平臺的未來發(fā)展受到一定限制。第三，沒有實現(xiàn)真正的農(nóng)戶大數(shù)據(jù)服務(wù)。部分平臺著眼于眼前利益，沒有結(jié)合農(nóng)戶的實際文化水平等情況來設(shè)計大數(shù)據(jù)操作項目，造成農(nóng)戶不能直接有效利用平臺信息，出現(xiàn)讀不懂、用不來的現(xiàn)象。

三.農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺介紹

一.主要內(nèi)容介紹

以農(nóng)業(yè)信息化、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和數(shù)據(jù)挖掘為背景，通過在農(nóng)田周圍設(shè)置的各類傳感器來采集農(nóng)田的溫濕度、光照、土壤濕度和土壤PH值等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。使得農(nóng)民能夠利用農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)來了解農(nóng)田環(huán)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(tǒng)分為六個功能模塊，包括農(nóng)田環(huán)境信息、植物生長信息、統(tǒng)計及預(yù)測分析、農(nóng)田實時監(jiān)控、農(nóng)田設(shè)備信息和系統(tǒng)管理。農(nóng)田環(huán)境信息模塊主要負責(zé)管理農(nóng)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(zé)管理農(nóng)田植物生長過程中灌溉、施肥、病蟲害防治等信息;統(tǒng)計及預(yù)測分析模塊主要以組合統(tǒng)計圖的方式展示農(nóng)田溫度、濕度和光照等歷史數(shù)據(jù)，并且以曲線圖的方式展現(xiàn)了經(jīng)過GA-BP算法預(yù)測分類的病蟲害等級情況;農(nóng)田實時監(jiān)控模塊主要以動態(tài)圖的形式實時顯示農(nóng)田的各項指標(biāo)，起到監(jiān)控預(yù)警的作用;農(nóng)田設(shè)備信息模塊主要對農(nóng)田相關(guān)設(shè)備工具進行登機和管理;系統(tǒng)設(shè)置主要負責(zé)管理系統(tǒng)用戶的個人信息和權(quán)限分配等。

二.技術(shù)路線的淺談

一.系統(tǒng)開發(fā)平臺及關(guān)鍵技術(shù)

基于大數(shù)據(jù)分析的農(nóng)業(yè)氣候與農(nóng)作物生長信息管理分析系統(tǒng)整合了傳感器技術(shù)、網(wǎng)關(guān)技術(shù)、服務(wù)器技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、通信傳輸技術(shù)、云計算、數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)分析等多個領(lǐng)域的技術(shù)。其中農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的采集是系統(tǒng)大數(shù)據(jù)價值挖掘最重要的一環(huán)，其后的集成、分析、管理都構(gòu)建于采集的基礎(chǔ)上。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)采集主要包括農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳感體系、網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的海量數(shù)據(jù)的智能化識別、定位、跟蹤、接入、傳輸、信號轉(zhuǎn)換、監(jiān)控、初步處理和管理等。

二.大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)和部署

針對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域隨著農(nóng)業(yè)部門對數(shù)據(jù)計算和分析軟件要求的不斷提高，原有的系統(tǒng)已經(jīng)不能更好地適應(yīng)和滿足農(nóng)業(yè)需求這一問題，遂設(shè)計實現(xiàn)了基于Hadoop云計算平臺的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)管理及處理平臺，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)安全可靠存儲管理，并嘗試使用我們開發(fā)的算法對這些數(shù)據(jù)進行處理。

三. 數(shù)據(jù)存儲層及數(shù)據(jù)庫設(shè)計

以 Map Reduce為代表的非關(guān)系數(shù)據(jù)管理和分析技術(shù)以其良好的擴展性、容錯性和大規(guī)模并行處理的優(yōu)勢，得到了很大的發(fā)展，并逐漸成為大數(shù)據(jù)處理和存儲的主要技術(shù) 手 段。現(xiàn)在已經(jīng)有以Hadoop、Map Reduce、Hbase分布式框架為處理平臺，構(gòu)建“農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)預(yù)測”的系統(tǒng)。具體來說，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的主要存儲技術(shù)有分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫等。

四、結(jié)論

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

參考文獻：

【1】瞿榮錦，張俊，郭艷鴿.基于大數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用的農(nóng)業(yè)智慧管理研究【J】.農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2016（6）：56-58

【2】王一鶴，楊飛，王卷樂，劉麗峰，馬婭.農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用進展【J】.中國農(nóng)業(yè)信息，2018，30（4）：51-53