CN114387119A - 一种基于云端的农业大数据平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云端的农业大数据平台，包括系统集成平台、中间数据库和应用集成系统，所述系统集成平台包括数字农业在线数据的采集、控制、监测、报警四个模块以及设施数字化生产系统、数字模型、标准化安全生产规程，提供资源共享、远程管理；所述系统集成平台选取WebGIS与组态动画嵌入技术。该基于云端的农业大数据平台涉及大数据、物联网、北斗、人工智能等技术手段在农业领域的应用，实时获取农业资源要素、生产过程等数据，实现农业生产和管理精准化、自动化、智能化、标准化；通过农业大数据的智慧分析决策，有利于政府全面掌握农业情况，对农业发展进行更加高效的全方位支持，达到“用数据说话，用数据决策”的目的。

Description

一种基于云端的农业大数据平台

技术领域

本发明涉及农业大数据技术领域，具体为一种基于云端的农业大数据平台。

背景技术

农业大数据具有数量巨大、结构复杂、形式多样、实时变化和蕴含重要信息等明显的大数据特征，导致其在采集、输、存储和管理及聚类决策方面给人们增加困难。 数据共享机制不畅通：相关部门应用系统多为垂直体系结构、孤立系统，信息共享程度低无法为农业整体发展提供科学的统筹价值。 数据综合利用率不高：农业数据涉及数据类型多、数据结构不一致、数据质量参差不齐，数据分析整理工作量大，数据综合利用率不高。 农业大数据受市场影响波动很大，但农民获取市场信息有限，很难及时掌握最新的市场信息。农业领域中，多依赖于人工采集的方式去收集农业数据，很少会使用移动终端及互联网去录入农业数据，以至于农业大数据平台流于形式。 数据管理粗放：我国农业生产较为分散，农业相关数据采集、分析困难，很难做到精确、高效和处理及时，造成农业决策不精准。 除此之外，我国在农业数据公开共享方面缺乏一定的标准，也没有具体的政策作为指导，所以在实际中很难有效开展数据共享的相关工作。对农业的不同单位来说，往往有着不同的部门，但每个部门的信息系统建设的标准及目的也是存在着很大的差别，这也加大了数据共享的难度。数据来源相对单薄，缺乏技术的成熟应用。 农业大数据平台建设弹性不强，实际数据扩展能力有待提高。毕竟，数据本身就缺乏统一的标准，如果在数据采集和存储时，依然选用最初的标准，必然就对后期系统的升级及数据的扩展带来一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于云端的农业大数据平台，建立起科学规范且高效的农业大数据平台，既能缓解当前农业大数据发展不容乐观的现状，又能正确利用“互联网+”及大数据优势，以解决上述背景技术中提出的问题。 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于云端的农业大数据平台，包括系统集成平台、中间数据库和应用集成系统，

所述系统集成平台包括数字农业在线数据的采集、控制、监测、报警四个模块以及设施数字化生产系统、数字模型、标准化安全生产规程，提供资源共享、远程管理；所述系统集成平台选取WebGIS与组态动画嵌入技术，将数字农业各项技术集成为一体；所述系统集成平台整体架构包括基础层、数据层、应用层、决策层四个部分； 所述中间数据库包括实时监控数据库和各应用系统数据库，所述中间数据库设置在服务器端，通过中间数据库实现客户端与监控主机的数据交换；所述中间数据库支持空间与属性数据的存储； 所述应用系统集成包括公众浏览和数字化生产专业管理两个模块，所述数字化生产管理系统包括以下子系统：资源管理、实时监控、设施生产、大田生产、病虫诊断、土壤养分、档案农业，所述集成平台分别链接各个子系统，各子系统通过数据库接口与实时监控数据库连接。 进一步的，所述应用集成系统包括政府公共管理系统、农村土地承包经营权管理系统、农村土地承包经营权交易系统、农业物联网监控系统、农村电子商务系统、农产品产销信息监测系统、农产品质量安全追溯系统、农机监管系统、物流车辆监控系统应用系统、农业大数据展示一张图系统和农业数据共享与交换系统，所述农业大数据展示一张图系统包括GIS平台、数据查询模块、数据分析模块和数据一张图展示模块，所述农业数据共享与交换系统包括农业数据目

录模块、数据接口和部门间数据交换模块。 进一步的，所述公共管理系统包括农业应急指挥调度、农村集体“三资”监管、农业综合执法、农业投入品监管、农村环境污染监管、测土配方施肥和精准扶贫管理。 进一步的，所述农村土地承包经营权管理系统包括电子地图模块、登记管理模块、权证管理模块、信息汇总模块、历史追溯模块、日志跟踪模块和信息查询与分析模块。 进一步的，所述农业物联网监控系统包括种植环境数据采集模块、视频环境监测模块、农产品市场数据采集模块、农药/肥料使用信息采集模块、阈值报警模块、终端设备控制模块、农作物生长模型模块和智能灌溉系统模块。 进一步的，所述农村电子商务系统包括特色农产品在线销售模块、后台管理模块、网上果树认领种植模块和休闲旅游模块。 进一步的，所述农产品产销信息监测系统包括农产品信息采集模块、农产品数据质量检查模块、农产品市场预警模块、农产品市场行情解析模块和农产品空间分布分析与展示模块。 进一步的，所述农产品质量安全追溯系统包括终端数据采集模块、企业质量档案管理模块、二维码管理模块、举报投诉管理模块、应急处置管理模块、监管统计与报表模块和农产品追溯模块。 进一步的，所述农机监管系统包括农机信息管理模块、农机调配模块、作业质量控制模块、作业能力分析模块和作业范围限制模块。 进一步的，所述物流车辆监控系统包括农产品物流车辆信息管理模块、农产品物流车辆调配模块、实时定位模块、路径回放模块和订单管理查询模块。 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 1、大数据平台采用创新数据采集技术，针对历史数据，平台结合ORC、人工智能等技术，自动将储存于纸媒、磁带、光盘等介质的数据电子化、结构化并自动归类储存，极大地提高了历史数据的可用性、准确性。针对现有信息系统，平台通过开放数据接口，只需简单地配置即可接入不同信息系统的数据，不受原信息系统开发技术的限制，同时，系统管理员还可配置共享数据权限，保护数据隐私，大幅降低了数据共享的难度并有效保护了隐私数据不外传。针对大数据平台直采数据，平台提供数据采集接口，可直接入物联网传感器、RIFD采集器、二维码读取器等设备的采集数据，平台根据相应的技术，将原始数据自动结构化。对于人工采集的数据，平台根据GPS坐标、系统时间等指标进行综合验证，大幅提高了数据采集、传输的速率和数据的准确性。大数据平台通过广泛链接各类数据源，将储存在纸媒、磁带、光盘、私有信息系统中的孤岛数据汇集，并通过各类数据接口，实时汇集异源数据，建立了一个包含多来源、多类型、多层次的海量数据平台。 2、大数据平台接入来自不同信息系统、采集系统、历史资料的数据，这些数据有不同的数据结构、数据特征。根据数据接入的更新频率不同，大数据平台使用中间件技术或标准（ODBC／JDBC）或非标准的数据访问接口（API）来统一处理，由发布系统与应用层交互，是应用层只需专注于业务需求，不需考虑异源异构数据特征，大幅降低数据使用难度。针对异源数据，大数据平台会依据数据相关性利用人工智能技术进行交叉校验，从不同角度检验数据的准确性和可靠性，可以发现单一系统中无法发觉的数据错误，大幅提高了数据真实性、准确性和可用性。 3、大数据平台针对不同数据分析能力、不同数据需求的用户，开放不同层级的数据应用。针对数据需求复杂、具有一定开发能力的用户，大数据平台提供二次开发API和一些基础数据分析模块，使用户可以基于大数据平台进行二次开发，利用平台的海量数据和弹性计算能力，开发能更好满足自己数据需求的产品。 4、大数据平台能够更加快捷、逼真的对空间数据进行三维可视化展示、分析，包括对大规模空间数据场景的浏览、编辑、交互和可视化分析，相比于二维，三维可视化分析能更精确的显示空间数据的三维空间位置，提高了系统平台对空间数据的分析精度； 5、大数据平台支持展示实景三维空间数据，相对于二维、虚拟三维数据来说，其模型效果更加逼真、要素更加全面，并且支持空间量测； 6、大数据平台基于UE4技术，相对于传统WebGIS技术，UE4跨平台性很好，WindowPc，Linux，MacOSX,HTML5,iOS和Android。它对图形渲染时利用本机的硬件，统一的、标准的，可以运行于多种不同设备之上。同时WebGL技术使得该系统平台在部署上更加便捷、维护更新更加方便，服务端一次更新后，客户端自动完成更新。

附图说明

图1为本发明的系统组成图； 图2为本发明的系统架构图； 图3为本发明的系统功能模块图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于云端的农业大数据平台， 如附图1所示，本发明中的系统组成包括系统集成平台、中间数据库和应用集成系统： 系统集成平台实现了WebGIS与组态动画嵌入技术，将数字农业各项技术成功集成为一体，实现科工局可视化和管理智能化，包括数字农业在线数据采集、控制、监测、报警；设施数字化生产系统、数字模型、标准化安全生产规程等，提供资源共享、远程管理。 中间数据库实现了分布式实时监控数据库、各应用系统数据库的独立性和稳定性，在服务器端设置了一个中间数据库，客户及与监控主机通过中间数据库进行数据交换 应用系统集成实现了公众浏览和数字化生产专业管理两部分；数字化生产管理系统包括资源管理、实时监控、设施生产、大田生产、病虫诊断、土壤养分、档案农业等栏目，由集成平台分别链接各个子系统，各子系统所需的实时监测数据可通过数据库接口获取。 本发明的系统平台设计与实现，主要分为以下三部分： 1、数据库设计与选型 本发明系统平台涉及空间与属性数据，所需的数据库需支持两种数据的存储，特别是空间数据，必须支持高效的空间分析功能，同时兼顾经济成本。因此，本发明最终选择开源数据库PostgreSQL作为数据库管理系统，其可以提供良好的空间信息服务功能。 2、系统架构设计 如附图2所示，为了适用于实际应用场景，考虑平台的扩展性及完整性，平台整体架构为基础层、数据层、应用层、决策层四个部分。 （1）基础层。为其他层提供基础数据和技术支撑；需要针对农业相关的各个行业、与农业相关的各类资源，分门别类地建设农业数据采集网络，建立数据高效实时传输网络通道；并利用云计算、云存储等技术实现平台的虚拟化、自动化、并行运算、数据安全和能源管理，保证平台对业务服务的敏捷响应。 （2）数据层。是整个平台的核心，负责数据存储、管理、规范化运营以及分析挖掘等功能；采用主流数据库技术建设农业大数据资源库，按照统一的数据标准化方案和相关技术路线对数据进行统一管控；数据处理计算单元基于关联分析、可视化分析、知识挖掘、数据融合等分析方法，发现农业大数据知识、揭示农业产业规律、挖掘大数据的价值，并通过数据交换平台和统一的对外服务结构，实现数据和知识的交换与共享。 （3）应用层。是平台建设的目标，负责农业大数据各应用系统、应用平台的开发，为上层管理和服务提供应用支撑，如精准农业服务平台、农业遥感系统、农产品质量追溯系统、农村综合信息服务平台、农业环境污染治理系统、农产品市场监测预警系统等。 （4）决策层。是农业大数据的深层次服务，主要为管理部门、涉农企业以及农户提供管理、投资、农业生产方面的决策。 3、功能设计与实现 本发明中的应用系统，包括政府公共管理系统、农村土地承包经营权管理系统、农村土地承包经营权交易系统、农业物联网监控系统、农村电子商务系统、农产品产销信息监测系统、农产品质量安全追溯系统、农机监管系统、物流车辆监控系统应用系统、农业大数据展示一张图系统和农业数据共享与交换系统。其细分作用如下： 公共管理系统，如图包括农业应急指挥调度、农村集体“三资”监管、农业综合执法、农业投入品监管、农村环境污染监管、测土配方施肥和精准扶贫管理。 农村土地承包经营权管理系统包括电子地图模块、登记管理模块、权证管理模块、信息汇总模块、历史追溯模块、日志跟踪模块和信息查询与分析模块。主要对辖区范围内的所有的农村土地承包经营权数据管理，以便于对所辖区内的每一块土地信息的了解与掌握，为辖区范围内的农产品生产、经营、管理、销售和服务等管理与分析奠定基础。 农业物联网监控系统包括种植环境数据采集模块、视频环境监测模块、农产品市场数据采集模块、农药/肥料使用信息采集模块、阈值报警模块、终端设备控制模块、农作物生长模型模块和智能灌溉系统模块。利用先进的传感技术，对设施大棚、种植大田、养殖大棚及圈舍等环境数据(空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、二氧化碳、风速、风向、气压、降雨量等)

进行准确数据采集与数据处理，载入农作物生长模型中，实现种植、养殖设备的智能化控制，为政府决策、企业经营管理和农业生产经营主体提供综合信息服务，同时针对种植养殖过程中出现的问题，可以提供远程诊断、信息咨询服务，提高劳动效率，降低农业生产风险。 农村电子商务系统包括特色农产品在线销售模块、后台管理模块、网上果树认领种植模块和休闲旅游模块。聚合辖区农业园区、特色水果和农产品相关信息，创新特色农产品网上销售的O2O模式，实现农产品网上直销；结合农业休闲旅游，推动农业与旅游业的融合发展，延伸产业链。 农产品产销信息监测系统包括农产品信息采集模块、农产品数据质量检查模块、农产品市场预警模块、农产品市场行情解析模块和农产品空间分布分析与展示模块。通过对农产品价格数据、农产品加工数据和消费端数据的采集，实现对农产品产销信息监测，可及时准确地了解农产品市场价格行情，分析掌握农产品价格波动的一般性规律，并对价格走势做出合理分析预测，为农民与农业企业用户提供农产品价格信息服务，进而帮助农业生产经营者更好地把握市场，搞好产销策略和种植结构的调整。 农产品质量安全追溯系统包括终端数据采集模块、企业质量档案管理模块、二维码管理模块、举报投诉管理模块、应急处置管理模块、监管统计与报表模块和农产品追溯模块。利用物联网、二维条码、条形码、RFID等技术，对农产品从生产、经营、销售、服务等全产业链的各个环节进行实时信息记录管理与操作预警，加快构造“从基地到餐桌”的农产品质量安全控制体系，确保农产品和食品质量安全。 农机监管系统包括农机信息管理模块、农机调配模块、作业质量控制模块、作业能力分析模块和作业范围限制模块。结合卫星定位、地理信息系统、移动通信等技术，对农机信息进行有效的了解与掌握，建立计算机－移动指挥终端－移动定位终端一体的农机监管，实现农机资源的合理配置和有效调度和管理。 物流车辆监控系统包括农产品物流车辆信息管理模块、农产品物流车辆调配模块、实时定位模块、路径回放模块和订单管理查询模块。为了对农产品物流车辆信息进行实时的了解与掌握，实现农产品物流车辆资源的合理配置和有效监控调度和管理，结合卫星定位、地理信息系统、移动通信等技术，建立计算机－移动指挥终端－移动定位展示一体的农产品物流车辆监控系统。 农业大数据展示一张图系统包括GIS平台、数据查询模块、数据分析模块和数据一张图展示模块。主要基于统一的地理框架实现农业大数据应用系统中土地、农产品、农户等农业大数据相关数据的集中展示，全面反映农业生产、经营、管理和服务各个环节的真实情况。 农业数据共享与交换系统包括农业数据目录模块、数据接口和部门间数据交换模块。基于统一的地理框架实现农业大数据应用系统中土地、农产品、农户等农业大数据相关数据的集中展示，全面反映农业生产、经营、管理和服务各个环节的真实情况。 以上功能仅为研究需求所需要的平台基础功能，不代表本发明的全部功能。 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于云端的农业大数据平台，包括系统集成平台、中间数据库和应用集成系统，其特征在于： 所述系统集成平台包括数字农业在线数据的采集、控制、监测、报警四个模块以及设施数字化生产系统、数字模型、标准化安全生产规程；所述系统集成平台选取WebGIS与组态动画嵌入技术，将数字农业各项技术集成为一体，用于实现科工局可视化和管理智能化；所述系统集成平台整体架构包括基础层、数据层、应用层、决策层四个部分； 所述中间数据库包括实时监控数据库和各应用系统数据库，所述中间数据库设置在服务器端，通过中间数据库实现客户端与监控主机的数据交换；所述中间数据库支持空间与属性数据的存储； 所述应用系统集成包括公众浏览和数字化生产专业管理两个模块，所述数字化生产管理系统包括以下子系统：资源管理、实时监控、设施生产、大田生产、病虫诊断、土壤养分、档案农业，所述集成平台分别链接各个子系统，各子系统通过数据库接口与实时监控数据库连接。

2.据权利要求1所述的一种基于云端的农业大数据平台，其特征在于：所述应用集成系统包括政府公共管理系统、农村土地承包经营权管理系统、农村土地承包经营权交易系统、农业物联网监控系统、农村电子商务系统、农产品产销信息监测系统、农产品质量安全追溯系统、农机监管系统、物流车辆监控系统应用系统、农业大数据展示一张图系统和农业数据共享与交换系统，所述农业大数据展示一张图系统包括GIS平台、数据查询模块、数据分析模块和数据一张图展示模块，所述农业数据共享与交换系统包括农业数据目 录模块、数据接口 和部门间数据交换模块。

3.据权利要求2所述的一种基于云端的农业大数据平台，其特征在于：所述公共管理系统包括农业应急指挥调度、农村集体“三资”监管、农业综合执法、农业投入品监管、农村环境污染监管、测土配方施肥和精准扶贫管理。

4.据权利要求2所述的一种基于云端的农业大数据平台，其特征在于：所述农村土地承包经营权管理系统包括电子地图模块、登记管理模块、权证管理模块、信息汇总模块、历史追溯模块、日志跟踪模块和信息查询与分析模块。

5.据权利要求2所述的一种基于云端的农业大数据平台，其特征在于：所述农业物联网监控系统包括种植环境数据采集模块、视频环境监测模块、农产品市场数据采集模块、农药/肥料使用信息采集模块、阈值报警模块、终端设备控制模块、农作物生长模型模块和智能灌溉系统模块。

6.据权利要求2所述的一种基于云端的农业大数据平台，其特征在于：所述农村电子商务系统包括特色农产品在线销售模块、后台管理模块、网上果树认领种植模块和休闲旅游模块。

7.据权利要求2所述的一种基于云端的农业大数据平台，其特征在于：所述农产品产销信息监测系统包括农产品信息采集模块、农产品数据质量检查模块、农产品市场预警模块、农产品市场行情解析模块和农产品空间分布分析与展示模块。

8.据权利要求2所述的一种基于云端的农业大数据平台，其特征在于：所述农产品质量安全追溯系统包括终端数据采集模块、企业质量档案管理模块、二维码管理模块、举报投诉管理模块、应急处置管理模块、监管统计与报表模块和农产品追溯模块。

9.据权利要求2所述的一种基于云端的农业大数据平台，其特征在于：所述农机监管系统包括农机信息管理模块、农机调配模块、作业质量控制模块、作业能力分析模块和作业范围限制模块。

10.根据权利要求2所述的一种基于云端的农业大数据平台，其特征在于：所述物流车辆监控系统包括农产品物流车辆信息管理模块、农产品物流车辆调配模块、实时定位模块、路径回放模块和订单管理查询模块。

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