绍兴市上虞区数字乡村顶层规划设计

车 辉，苗碧舟，马春跃，杨 波

（1.湖州市织里镇公共事业服务中心，浙江 湖州 313008；2.湖州银行股份有限公司，浙江 湖州 313000；3.中国移动通信集团山西有限公司太原分公司，山西 太原 030000；）

0 引言

近年来，物联网、大数据和区块链等技术快速发展，技术创新空前活跃，催生了新的产品、开辟了新的商业模式，推动了产业形态深度变革，为数字乡村发展创造了前所未有的重大机遇。同时，国家先后发布《数字乡村发展战略纲要》、《数字乡村发展工作要点》和《关于开展国家数字乡村试点工作的通知》等，部署开展数字乡村试点工作。

浙江省作为国家数字经济创新发展试验区，第一时间响应中央乡村振兴战略和数字经济“一号工程”重大决策部署，围绕数字乡村建设，先后开展浙江省数字乡村试点示范县建设和浙江省乡村振兴产业示范县建设。绍兴市上虞区作为浙江省第一批省级乡村振兴产业示范县，以四季仙果产业为抓手，进行具有地方特色的数字乡村规划建设。上虞区数字乡村通过搭建物联网基础设施、构建智慧农业大数据中心和开发数字乡村大数据平台，深化物联网、云计算、大数据和区块链等新一代信息与通信技术在农业农村领域的应用，全面提升农产品的生产、管理、营销水平和乡村的数字化水平，将上虞区打造成为长三角地区数字乡村创新高地和示范区。

1 总体架构

上虞区数字乡村建设从农业大数据中心、业务应用平台、智慧农业示范点等数字化系统和平台建设入手，对接现有业务系统，整合相关数据资源，实现农业农村行政监管、农业生产经营主体、智慧农机、产业数据可视化分析和数据应用；推进智慧果园和数字植物工厂建设，实现数字技术与生产经营相融合，提升全区农业数字化生产、智慧化管理、网络化经营与便捷化服务水平。上虞区数字乡村系统架构如图1所示。

图1 上虞区数字乡村系统架构Figure 1 Digital Village System Architecture in Shangyu District

数据采集层：包括各类物联网智能终端和智能农业设备。

基础服务层：包括系统的云计算、云存储、云安全、容灾备份等基础服务。

数据中心层：数据中心是上虞区数字乡村的神经中枢，承担数据的汇聚、存储和挖掘分析功能；通过构建上虞区10大基础数据库和特色专题数据库，为上层应用提供数据支撑；同时，通过数据中心实现数字三农协同应用平台和上虞区农业大数据中心的纵向、横向数据共享。

应用支撑层：提供浙里办、浙政钉、数字乡村系统统一认证平台和GIS（Geographic Information System）信息、区块链等支撑软件。统一认证平台简化了认证流程，提高了安全防护能力，而支撑软件为系统的开发、部署、应用提供了各项应用支撑，简化了系统实施的过程。

业务应用层：业务应用层依托数据中心实现特色产业生产管理、品牌营销、行业监管和公共服务，具体包括生产管理数字化平台、品牌营销数字化平台、行业监管数字化平台和公共服务数字化平台及各类业务应用。

用户层：包括政府、涉农组织、企业、公众和游客等。

2 数字乡村网络拓扑架构

上虞区数字乡村网络由智慧农业物联网和上虞区政务云两部分组成。其中智慧农业物联网是上虞区数字乡村数据采集基础网络，通过部署环境传感器、摄像头、虫情测报灯、微型气象站、农机智能终端和GPS定位系统等设备，实现对果园、育苗场和农田等作物生长状况、虫情状况和农机状况的实时监测和数据采集，通过ZigBee、WSN【1】等传输协议传送至智能网关，并由智能网关通过互联网传送至上虞区政务云。

上虞区数字乡村大数据平台部署在政务云上，由上虞区政务云数据服务中心提供数据存储、日志审计和安全防护服务。同时，平台接入上虞区电子政务外网，用户通过资源共享专网和公众服务专网两个基本虚拟专网访问数据资源[2]和相关应用。数字乡村网络拓扑架构如图2所示。

图2 数字乡村网络拓扑架构Figure 2 Digital Village Network Topology Architecture

3 数字乡村农业大数据中心

围绕上虞区特色产业发展现状和业务需求，依托5G、农业物联网、卫星遥感等技术，与现有益农信息社、省智慧农业云平台、上虞区政府现有系统等进行数据共享，构建以天、地、空、水、机、人组成的多维度信息采集管理一张网，打造上虞区农业大数据中心，建立自然资源、技术装备、主体人才、产业产品、经济政策、社会事业、市场营销、农村信用、乡村文化、美丽乡村等10大类数据库，并根据上虞特色产业构建专题数据库。同时围绕农业大数据中心，形成采集—运用—修正—再采集的数据闭环，实现对上虞区农业农村发展的宏观、中观和微观动态监测，从而实现生产数字化、服务高效化、监管智能化和营销精准化。依托GIS地理信息和数据可视化技术，构建农业农村一张图以及四季仙果全产业链可视化专题、四季仙果营销可视化专题和产业融合数据可视化专题，为相关部门决策分析提供数据支撑。农业大数据中心架构如图3所示。

图3 农业大数据中心架构Figure 3 Architecture of Agricultural Big Data Center

4 业务应用平台建设

4.1 生产管理数字化平台

通过生产管理数字化平台对农业生产进行数字化、网络化全程动态监测，从而降低生产成本，提升智能化管理水平，实现农业生产的统一监管。

农创智谷示范园区：项目以现代化设施大棚为载体，引进设施农业技术、现代农业管理技术、绿色防治技术等先进技术，打造集生产加工、创客孵化、成果转化、示范推广、研学教育、品牌建设等功能于一体的农业科技创业孵化平台。

智慧生产管理系统：是“溯源中国四季仙果数字经济平台”建设的延伸，系统在原有功能模块的基础上增加了与上虞区农业大数据中心的接口，实现了数据互通。系统能够实现对农产品生产过程中关键控制点信息的自动采集和电子台账自动生成，并建立安全生产档案，包括资源管理、基地展示、种植管理、采收管理、库存管理、营销管理、订单管理和质量追溯等八大子系统。

农业物联网公共服务系统：建设统一的农业物联网公共服务系统，形成省区互为一体的农业生产远程智能监测和管理应用。系统采集生产环境数据、投入品数据和生产过程等农业生产数据，实现对农业生产的全程数字化和网络化动态监测。该平台也可满足产品生产质量、生产安全和农技推广等方面的数字化监管服务需求。绍兴市上虞区农业物联网监测平台如图4所示。 系统包括农林环境墒情监测模块、作物生产实时监控模块、数据超限预警模块、预警管理模块、设备管理模块和查询分析模块，同时接入上虞区各农业生产主体建设的物联网设备。

图4 上虞区农业物联网监测平台Figure 4 Shangyu District Agricultural Internet of Things Monitoring Platform

智慧果园：运用物联网、大数据和5G等技术，率先打造盖北葡萄、谢塘翠冠梨、章镇猕猴桃和驿亭杨梅等四个样板产业的智慧果园，共18个示范基地，包括环境监测系统、视频监控、自动化控制系统和展示系统等。

数字植物工厂：包括数字育苗工厂和数字果汁工厂，其中数字育苗工厂通过建设育苗保温库体和物联网系统，实现育苗过程数字化监管和自动控制。数字育苗工厂包括数字化生产管理平台、数字化展示平台、智能化水肥一体灌溉系统、智能育苗系统、土壤墒情绿色防控系统和水质监测系统等。数字果汁工厂：推进四季仙果农产品精深加工生产线、生产工艺数字化，通过对桑葚果汁加工厂等主要水果加工企业数字化改造，开拓农产品深加工市场，延长产业链条。

4.2 品牌营销数字化平台

通过品牌营销数字化平台来进行品牌管理和农产品销售服务。

产销一体化系统：通过技术手段与农业生产、销售等产业链环节融合，推进农产品产销一体化深度融合应用。系统包括产销一体化管理应用、产销一体化公共服务应用和掌上应用APP等三个模块。其中，通过产销一体化管理应用构建特色农产品优势区管理系统、农产品产销监测系统和品牌管理系统，从而实现生产和采购信息的匹配；产销一体化公共服务应用模块能够实现“水果供应一张图”和“市场一张图”，解决产和销之间信息不对称的问题；而掌上应用APP实现主体详细信息查询、服务信息精准推送、供需信息发布和产销对接等功能。

品牌营销管理：构建上虞区“四季仙果之旅”农旅品牌营销系统，为政府和经营主体提供农旅资源管理功能，为游客提供“四季仙果之旅”的掌上应用。系统包括资源管理和品牌营销管理两个模块。其中通过营销资源管理模块有效管理应用于营销端的数字化资源，包括文本、图像、音视频、VR拍摄、网上商城链接、宣传网站/程序等一切用于“四季仙果”推广营销的媒体资料；品牌营销管理模块实现农户应用、政府监管和农旅信息发布等功能。

4.3 行业监管数字化平台

通过行业监管数字化平台对全区涉农相关主体、设施和场所等进行监控，构建贯通全区农业机构的项目数据档案，实现农机数字化管理和智能化调度，提高农资监管和服务水平。

土地流转管理信息系统：基于上虞区土地确权数据，结合GIS技术，实现“以图管流转”，“以图管应用”的信息化、精准化管理模式。系统能够实现土地利用现状管理、土地流转合同管理、土地承包经营权属管理、土地分析决策管理、土地数据查询统计和土地资源信息图形化展示等功能。

智慧农机管理系统：系统能够实现终端数据的自动采集[3]、农机作业智能化监测、农机合作社的规范化管理和农机大数据管理与辅助决策，达到业务数据在线管理、在线展示、在线查询、在线分析和信息资源开放共享的目标，有效提高农机管理水平和智慧农机应用水平。系统功能包括实时定位及轨迹查询、农机监理、农机作业自动监控、作业面积统计分析、农机补贴查询分析、农机年检和农机驾驶员考证培训等。

项目资金管理系统：实现项目申报和批复的网络化管理，对项目的实施进度和绩效情况进行整体把控，做到从项目申报到项目验收全程的跟踪和管理。系统主要包括省级及以上和区级二类项目的审核管理、项目库管理、项目实施管理、项目绩效管理、查询统计、专项资金设置和实施主体管理设置等几方面。

农资监管系统：通过农资监管系统，对投入品进行严格的审批和管理，从源头上对农资店准入渠道进行监管；应用“二维码”技术追溯农资产品，应用“人脸识别”技术落实实名制监管。系统包括人脸识别、二维码赋码、农资经营台账、定额制监管预警、农资行政监管、农资店/农资公司配套硬件和农药废弃包装物回收管理等功能。

4.4 公共服务数字化平台

公共服务数字化平台展示上虞区农业数字化建设成果，同时具有新闻动态宣传、溯源信息查询、政策发布和关键农事指导等功能。

数字农业综合体：融入AR、VR、3D等技术，数字化呈现上虞区乡村振兴的发展成果，形成上虞区数字农业监督管理中心、产品展示中心、农旅集散中心、学术交流中心和社会服务中心的农旅融合模式，通过线上线下融合互动，打造集为农服务、项目招商、学术交流、休闲观光于一体的产业综合平台，拓展数字农业信息应用和服务领域。

溯源中国四季仙果数字经济平台：包括政府监管平台、果园智慧管理公共服务云平台、“一物一码”溯源营销平台和公共品牌营销服务平台。其中政府监管平台包括产业资源管理、文旅果园、码上果园、智慧果园、社区果园子系统以及GIS支撑，实现上虞四季仙果的产业资源现状、生产管理、品牌推广、商品营销的数字化监管服务；果园智慧管理公共服务云平台由智慧管理云平台、掌上农场APP、技术指导APP和农事记录小程序组成，帮助果园实现从基地管理到生产、采收、库存、订单的标准化管理，并依托云平台的数据实现水果的可追溯；“一物一码”溯源营销平台实现二维码基础管理、生命周期管理、码数据管理、码等级管理、码激活管理、活动设置管理、奖项配置管理、积分管理、产品管理和抽奖管理等；公共品牌营销服务平台由WEB端和小程序组成，实现线上认养、认种和购买等功能。

综合服务系统：基于上虞区综合服务平台和浙里办，对接浙江省万村联网平台和农民信箱，重点提供农业新闻、政策法规、农业技术、市场行情、培训体验、农业气象灾害、病虫害信息等综合服务。

智能专家系统：通过智能专家系统，为农技工作者和农民提供农业生产技术咨询和决策服务，帮助用户在线解决种植难题，实现农作物的远程医疗。系统包括知识查询、智能在线服务、数据统计、专家预约与指导、知识库和专家库等功能。

产业资源一张图：依托GIS信息和数据可视化技术，实现产业资源一张图，包括水果采摘基地一张图、民宿农家乐一张图、旅游景区一张图、精品示范村一张图、农业企业一张图、农资门店一张图和规模种粮主体一张图。

5 结语

上虞区依托物联网、大数据和区块链等新一代信息与通信技术，以四季鲜果产业为抓手，规划了具有地方特色的数字乡村建设方案。本文对上虞区数字乡村的系统架构进行了介绍，并详细规划了农业大数据中心、四大数字化平台的建设方案。上虞区数字乡村建设是实现农业生产智能化、经营网络化、管理高效化和服务便捷化的重要手段，也是促进农民增收致富的重要抓手，具有一定的实践应用价值。