湖南省葛产业智慧服务平台的构建研究

罗建军 王作军 冯志永 谢培庚 于超

(1.湖南省农业信息与工程研究所,湖南长沙 410125;2.张家界湘阿妹食品有限公司,湖南张家界 427000;3.湖南省农业科学院,湖南长沙 410125)

0 引言

葛为豆科葛属多年生落叶藤本植物,葛在我国的分布极广,除新疆、西藏未见报道外,几乎遍布全国各省区。葛全身都是宝,可药食两用,既有药用价值,又有营养保健之功效,是大自然留给人类的宝贵财富。湖南省葛产业从20世纪90年代中期开始起步,虽起步较晚,但近几年发展迅速,无论是科研,还是企业和基地建设都走在全国的前列。目前,全省葛种植基地主要分布在张家界、怀化、永州、益阳等地,栽培面积达5万亩。有从事葛加工企业20多家,基本覆盖了全省14个地州市,加工产值约3亿元[1]。葛属于有机、绿色产业,可以有效利用丰富的山地资源,绿化山地,美化人居环境,有效地进行水土保持,开发利用山地使之成为金山银山。葛病虫害较少,基本上不使用农药,田间施肥只施农家肥和有机肥,对环境基本没有影响。利用现代信息技术改进葛种植的标准化生产,产量每亩可达2200公斤。因此,构建湖南省葛产业智慧知识服务平台,可以提升种植户葛的知识水平,提高葛种植收益,促进农民持续增收,有效巩固脱贫攻坚成果。

1 平台构建

1.1 目的

平台以服务湖南省葛全产业链为目标,建立覆盖葛产业生产、加工、市场、管理各环节的智能化服务平台,以湖南省葛产业科研数据、种植过程数据、产业数据为核心,利用互联网、物联网、大数据等信息技术,促进传统信息采集、视频采集、土壤养分监测相结合,加强信息技术与农业生产融合应用,提升葛产业研究和生产精准化、智能化水平。立足武陵源区,面向张家界市,建立全省葛产业智慧服务平台,打造葛产业发展智库,实现面向政府管理部门、农业科研机构和相关企业的一站式智能化服务,提供可视化展示、数据查询、统计报表等功能。

1.2 原则

平台以“实用、标准化、可扩充、安全可靠”为指导思想,以应用为核心,以实用、易用、好用三大主线为出发点,全面兼顾技术、应用与发展的和谐统一。设计过程中遵循的主要原则是实用性、可扩展性、安全性、易维护和经济性原则。

1.3 设计

平台总体架构设计包括了采集层、网络层、数据层和应用层四个功能层面,系统架构如图1。

1.3.1 数据标准设计

数据标准是为了规范信息管理平台建设时对业务的统一理解,增强业务部门、技术部门、终端用户对数据的定义与使用的一致性。平台建设遵照已有的数据标准,对于现有系统,贯彻统一的业务定义,通过数据转换来满足统一的技术要求,与数据标准接轨,规范数据格式,统一传输接口标准,实现数据采集、传输和汇总[2]。

1.3.2 开发环境

平台软件系统采用纯Web方式实现,采用B/S架构,软件开发环境为Ja va 开发平台和关系型数据库M yS QL、Web Server服务、XML技术、网站等技术进行集成,为用户提供统一友好的界面和强大的数据处理能力,为系统以后扩展留有充足的余地,使系统集先进性、易操作性、可扩展性、系统安全性于一体[3]。平台开发技术架构如图2。

1.4 功能模块

湖南省葛产业智慧服务平台引导农民发展特色种植,通过绿色标准化管理,实现农业增效,农民增收。平台分为六大功能模块,即:葛产业数据库模块、葛企业信息模块、农旅信息模块、科技成果及服务模块、查询统计模块、后台管理模块。平台功能结构如图3。

图1 平台总体架构图

图2 平台开发技术架构

1.4.1 葛产业数据库模块

主要有地市及全省葛产业数据库。收集展示葛生长、葛种植园区环境监测实时数据、种植分布区域、面积和产量等信息。管理采用分区域、分年度、分品种等维度收录近年来葛种植面积、产量、单产等数据。数据可进行综合性多维度查询,在查询及排序过程中,所有的选项(年份、地市、品种),类型(程度)均可多选,形成综合性对比查询分析结果。

1.4.2 葛企业信息模块

主要有生产企业信息和销售企业信息,通过对接政府平台、科研信息网及其他第三方平台,采集、整理葛产业相关企业、合作社和深加工企业数据,全景式展示葛产业结构现状,为推进产业结构优化升级提供辅助分析。

1.4.3 农旅信息模块

主要展示和查询全省范围内的有关葛企业周边旅游资源情况,通过企业类型进行不同类型的企业查询。如生产企业(龙头企业)、销售企业(合作社)、深加工企业产品。同时综合展示葛种植、加工园区等生态旅游资源,综合利用图文、多媒体等形式展示农旅结合景点名称、简介、图片、宣传视频、特色、位置、链接、等级、配套服务等信息。

1.4.4 葛科技成果及服务模块

主要有品种信息、专家数据库、研究成果、技术服务等。包括葛育苗、田间作业、灾害防治、栽培农用机械选择与应用等方面的技术规范,为种植企业、农户提供技术支撑。构建一个界面友好、操作方便、普适性强的葛栽培、加工技术图文、视频数据库,以多媒体形式展示葛种质资源、栽培及加工技术、利用、专家和相关研究成果。

1.4.5 统计查询模块

主要功能可查询全省、市、区年度葛产业统计数据。可通过查询葛种植面积、产量、产值进行年度统计分析;其次是葛企业统计功能,可查询市、区不同企业类型(生产企业、销售企业、体验馆)进行生产及销售能力统计和分析。

1.4.6 后台管理模块

后台用户管理主要是管理系统的使用者,用户组织从两个维度来进行划分:行政关系(部门架构)、业务部门(业务架构),对用户个体进行关联性的初步分群或者分组。角色基于业务管理需求预先在系统中设定好的固定标签,每个角色对应明确的系统权限。权限管理是从功能菜单、功能操作、数据参数三个不同颗粒度等级来辅助管理员对系统业务进行管理和推进。

图3 平台功能结构图

2 数据收集及应用

2.1 数据收集

湖南省葛产业智慧服务平台目前已构建完成,并在公司内部试运行。已建成葛基础数据库,并按照相应模块对数据进行数据采集和挖掘,将本地生产资源、种植园区的实时数据、科研信息资源、互联网开放资源以及第三方资源整合集成,通过文献数字化技术、信息自动采集技术、数字资源整合技术以及知识组织、智能检索、知识导航、知识关联和知识呈现等知识服务技术与数据库内容进行链接、展示,形成了葛产业智慧服务平台,面向生产者、科技人员、农业主管部门等不同用户群体提供智能管理并进行推广服务应用。

2.2 应用

(1)葛产业智慧服务平台以物联网技术为基础,对葛全产业链过程中使用的各种信息化资源进行统一管理,搭建一个葛产业的大数据中心,提供综合的数据接入、清洗、整合、存储、管理、分析、共享和应用支撑能力。通过对葛生产经营历史数据、葛采集数据、农业气象数据、相关政策导向、生产经营者信息等多源异构数据进行挖掘和智能化分析,提供各种满足葛生产种植需求的农业决策和执行策略,为葛产业的“互联网+”精准种植模式推广提供示范。

(2)环境数据监控系统采用物联网技术,完成种植园区葛生产的监测、预警与控制,对葛种植过程中的每一个环节,每一个技术点进行探索和尝试,包括温湿度、土壤水分、微量元素等。通过温度传感器监测种植园环境温度变化。温湿度、pH值及氮磷钾的变化通过大屏幕得到直观的展示,分析判断葛的生长情况,进而提高了葛种植的成活率。

(3)结合现有的高清视屏监控系统,对种植基地、工厂和销售窗口现有的监控系统进行提质升级,与平台进行对接集成,组建成葛云智联信息平台,将葛全生命周期向公众进行展示,将环境数据监控系统和视频监控合二为一,一旦有异常事件发生,中心处理系统可弹出数据报警弹窗,监控人员可即时调取相关区域视频并作报警提示和处理。

葛产业智慧服务平台的构建,通过对监控设备的升级改造,对基地、车间、销售窗口的监控系统的有机融合连接,消费者可以通过门户网站或扫产品包装上的二维码,实时查看葛在基地的生长情况、葛粉的加工过程和销售过程,让消费者买的放心,吃的安心;通过对葛种植过程数据的不断监测与收集,探索出一套适合葛生长的技术参数,对关键种植点进行控制和实施,做到精准种植,绿色管控。

3 建议

平台正式运行后仍需要进行的工作:(1)数据更新和维护。平台管理人员需要密切联系更多的葛生产者、一线科技工作者、科研专家和相关企业,让他们不断提供在使用过程中产生的数据及以往的积累数据来充实平台,使数据的更新维护与使用达到较好的良性循环。(2)加强葛产业智慧平台利用宣传和推广力度,为葛的生产管理、科学研究、政府科学决策等提供新方法、新思路,促进我省葛产业良性健康稳步发展。(3)进一步开发平台手机版,丰富葛产业信息共享方式。

4 结语

通过葛产业智慧服务平台,对葛全产业链的信息资源进行统计、分析和管理,为葛产业的发展提供相应决策和执行策略。结合本地实际,实现葛产业信息资源的整合、管理和共享,探索出湖南省葛产业智慧服务一种新模式,提升葛产业科技信息服务水平,改进葛产业的生产、加工、销售及管理模式,拓宽葛产品销售渠道,密切葛生产基地、加工企业以及营销户等的联系,有效地把葛农生产和企业生产加工的葛产品运销出去,充分发挥信息技术在葛全产业链中的作用。