云计算和大数据在农业的应用

2018-07-04长江大学电子信息学院阮宁君

电子世界 2018年12期

长江大学电子信息学院龚帆阮宁君

1.云计算和大数据概述

1.1 云计算概念

云计算是在分布计算和服务计算基础之上发展而来的一种新的计算模式,其主要是通过网络提供服务。云计算体系结构的核心是服务，用户可以通过云平台来使用一些本地没有的资源如应用程序、储存能力、编程工具等，这时他们只需要支付一定的费用便可使用这些近乎无限的资源。云计算是分布式计算，并行计算和网络技术融合的产物，其具有超大规模,虚拟化，高可靠性，通用性，高可扩展性等特点。其包括以下三个层次的服务：硬件基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）[21]。云计算并没有明确的定义，美国国家标准与技术研究院（NIST）将云计算定义为：一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的，便捷的，按需的网络访问。IDC则将云计算定为：一个新的IT开发和使用模型，它可以通过互联网实时地提供需要的服务和解决方案。

1.2 大数据概念

大数据分析技术和物联网技术在农业的运用，将成为改善我国农业生产模式的有效方法，通过物联网和云计算的运用，以农业大数据为基础下建设的精准农业，将会改善我国的生态环境，解决未来人类对粮食的需求问题，通过大数据分析建立预测模型，达到预测未来农业生产的趋势，更加高效的生产，进而在未来有效地回应人类对粮食的需求。

2.农业系统的数据库

2.1 云数据库

云数据库是将数据库与云计算结合在一起，采用数据库即服务的云计算模式，将数据库部署到一个虚拟计算环境中进行使用，是云计算的一种具体的应用。用户使用云数据库时，可以实现按需付费、弹性扩容、动态升级等。

利用云数据库将大量数据保存到云端，具有很多传统数据库不具备的优势。将云数据库运用在农业中，农户进行数据储存时只需按需付费，减少不必要的资源浪费,节省成本。利用其弹性扩容的特点，可以解决对不同时期产生的数据信息，解决电子商务平台可能在某一时期经历的用户高峰期，一般这种高峰期不会持久，可能在一段时间之后就会就会急剧下降，这需要在短时间内提供足够的额外存储资源，一旦高峰期过去就又要释放这些资源。

2.2 农业云数据库的构建

云数据库的设计得到了极大的优化和改善，数据模型变得简单，并且分离了基本数据和应用数据，增强保障了数据的完整性，安全性和一致性。云数据库具有轻松部署、高可靠、成本低、自动备份等特点，用户可以轻松快速的完成数据库的申请、创建和管理，为保证数据存储的稳定性，数据库每隔一段时间便会自动对数据备份，一旦发生错误可以及时挽回，同时用户可以根据自己的不同需求选择不同套餐，而且价格低廉。云数据库还拥有强大的存储和处理能力。储存在云端的数据管理维护由第三方完成，从而保证了用户信息的安全可靠，其强大的优势无疑是农业改革体系，向大数据管理模式转化的必经之路。

图1-1 云数据库应用示意图

3.农业大数据分析

3.1 农业大数据

对于农场在运行时产生的大量的农业数据，如水果，蔬菜的成熟时间、营养价值、发生病虫害的情况、温度变化情况、月降雨量、天气变化情况等，如果合理运用这些信息可以减少成本，降低自然灾害的影响,还可以增加农产品的产量，提高农产品的营养价值。农业大数据的运用为实现绿色农业,有机农业,精准农业提供解决办法,未来农业将会迈向品牌化,一些知名的农产品将会涌现,建设知名品牌的农产品会是农业发展的新挑战和新的机遇。

3.2 气象预测与产量预测与市场分析

现阶段我国部分地区经常突发洪涝，干旱灾害，给农民们带来很大的经济损失，而天气预报不能做出针对农业的气象预报，给出有效的预防方法，使得这一问题很难解决。如果可以充分利用气象资源，降低自然灾害会农业基础设施的破坏，将会降低农业生产的投资成本，基于云计算的智慧气象预测系统，利用分布在农场中的各类传感器获得小区域内土壤温度和湿度的变化情况，空气温度和湿度的变化情况，以及CO2和O2浓度等关键环境因子，通过智慧气象监测平台，对天气变化情况随时进行记录，并通过互联网上传到云端，进行大数据分析可解决上述问题。

表1-1 2016年7月齐齐哈尔气温变化情况

如表1-1将七月份齐齐哈尔气温变化情况记录下来绘制上表，结合天气变化趋势，可对下一月的气温变化情况以及未来几年七月份的天气情况，进行统计分析，可以观测出下一季节要多种些那些农作物将会获得更好的收成，农户就会心中有数。将近年来该地区的气温变化，天气变化情况等详细的记录下来，进行大数据分析，得到未来几年的气象预测结果，这样可以大致预测当年种什么可以获得最大利润，降低自然灾害对农作物的影响。

农业生产资料具有信息数据量大，变化速度快，分布范围广等特点，落后的信息采集系统能力有限，且数据传输受限，应用云计算平台技术，对农业生产过程中农业信息充分利用，实现科学规划和合理计划。过去几年，在我国农产品市场供应与市场需求上出现脱节现象，和出现地区农产品价格差异很大的现象。

智慧农场的市场预测模块，由专业的农产品交易市场行情分析机构完成，将农业数据交给他们，由他们结合大数据分析之后的图表内容和数据变化情况，从微观上构建科学的数学模型来实现对农产品价格的预测，根据市场预测精确地预测到每个小区，地区对该种作物需求量，农场可以对应生产相应的量，而不至于作物坏到地里卖不出去。结合产量预测，可以让农场主人，得到产量的精确信息，而不至于生产的过多或过少。