农业信息化数据分析平台解决方案

农业信息化数据分析平台解决方案 单位名称: 济南龙舟信息技术有限公司编制日期:2014年11月 12日 目 录第一部分:农业信息化概述需求. 31.1农业生产现状. 31.2农业信息化背景. 51.3国外农业信息化发展. 51.4我国农业信息化发展. 7第二部分:农业信息化解决方案. 72.1农业数据分析平台建设目标. 72.2农业数据分析建设方

 

农业信息化数据分析平台解决方案

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

单位名称: 济南龙舟信息技术有限公司

编制日期:2014年11月 12日

 

目                录

第一部分:农业信息化概述需求. 3

1.1农业生产现状. 3

1.2农业信息化背景. 5

1.3国外农业信息化发展. 5

1.4我国农业信息化发展. 7

第二部分:农业信息化解决方案. 7

2.1农业数据分析平台建设目标. 7

2.2农业数据分析建设方案. 9

2.3农业数据分析平台总体架构. 12

2.4农业数据分析平台逻辑结构. 14

2.5农业数据分析平台说明. 17

2.5.1 农业信息智能采集平台... 18

2.5.2农业数据分析平台... 24

2.5.3农业信息发布平台... 26

2.6农业信息化数据库系统. 30

2.7农业信息化子系统硬件.

 

 

 

 

 

 

 

第一部分:农业信息化概述需求

1.1农业生产现状

中国作为一个传统的农业国家,长时间以来仍然处于一家一户的传统农业,农业生产规模小、机械化程度低、高科技难以普及,农民科学种植观念淡薄,认识存在偏差。农业收入占家庭总收入的比例极低,导致越来越多的青壮农户转向以打工收入为主,尤其是年轻一代的农民更不愿意拴在土地上,导致大量土地资源的浪费,农业生产力低下。由于诸多因素我国农业生产方式多以人工种植和传统种植方式为主,农药使用泛滥、土地盐碱化严重、水源灌溉浪费、施肥不科学等问题近年来日益突出,我国自然环境承载力与经济发展之间的矛盾也日益突出,水资源、耕地、草地等主要农业资源不断减少,严重制约了农业综合生产力的提高。农产品供给数量、质量及价格是我国农业生产的核心问题,长期以来我国农业生产在这些问题上面临诸多的挑战:

1.1.1缺乏科学管理手段、现代化程度低下

受人口激增压力及生态环境相对恶劣的双重影响,导致我农业分布区域范围较为广泛,土地人口承载量低以及农业资源利用效率效益低的现状,当前农业发展尚处于生产性低耗源而结构性高耗源的非控式发展阶段。与一些农业发达国家的集约化、标准化、规模化管理水平相比,我国农业生产的科学管理手段贫乏,生产前缺乏规划,生产时缺乏管理,科技成果向生产力转化和科技成果的利用率都不高,生产管理制度和规范化作业体系有待于进一步完善和加强。农业生产的方式和生产工具的现代化程度普遍偏低,农业基础设施相当脆弱,抗御自然灾害的能力较弱,有相当一部分地方的农户都还以手工方式耕作,生产手段落后,严重浪费了劳动力和自然资源,制约了农业发展的速度。

1.1.2 生产技术落后、农业附加值低

伴随着我国的经济的高速发展,达到小康后的我国消费者期望绿色、美味、保健、多样化和优质的农产品,这与我国农产生产现状存在矛盾。农业生产技术的落后,导致农产品品质难于提高,在农业产品本身的生物学特性指标方面,如:大小、形状、色泽、口感、营养含量、易储藏性、易运输性、易加工性等等,与一些农业发达国家相比,差距很大。在食品出口或内需供应中,人们对农产品中是否含违禁药物、农药残留是否超标、是否染有动植物疫病安全指标重视越来越重视。长期以来我国农业对科学生产的并不重视,科学生产观念落后,绝大部分地方还是以传统方法,仅凭经验去判断农作物生长环境所需的温度、湿度及其需水量等条件。

1.1.3农业市场信息不畅通、信息闭塞

农产品的数量问题,既包括不足也包括过剩,制约农业发展的一大“瓶颈”就是“信息闭塞、销路不畅”。在缺乏信息或信息被扭曲的条件下,缺乏市场信息引导,小农经营的广大农民极易一哄而上、一哄而下,盲目生产。由于供求双方信息被阻隔,导致盲目进入市场,一些地方卖粮难、卖菜难等问题,而另一些地方可能就是菜价、粮价攀高,由此带来巨大的经济风险。农户由于缺乏市场信息和销售渠道以及交通的不便利,农产品市场的信息不透明和沟通不及时是导致农民盲目生产、选择生产的产品又不适合市场需求,农产品缺乏流通渠道的重要原因。

1.1.4 产业发展结构不合理、产业化规模小、竞争力不强

我国农业发展水平低,规模小,竞争力不强,各种大宗农产品之间不均衡,存在结构性的短缺,这是农业产业化发展面临的紧迫话题。农业结构单一,与其他产业之间的关联度较差,农产品加工产值在农业总产值的比重还很低。发达国家农产品加工转化率达到了90%左右,而我们国家仅仅在40%到50%左右。农业的产业化发展受制于人和科学生产的方式,只有不断提高农业的现代化程度,才能改变农业生产方式、提高农业效益、增加土地产出、降低农业污染、提高农产品质量等,将传统农业生产方式向专业化、集约化、规模化的方向发展。

1.2农业信息化背景

面对种种不利于我国农业发展的形式,国家农业部明确表示,“十二五”时期是我国社会主义新农村建设的深入推进期,应毫不动摇加快转变农业发展方式,用现代科学技术和产业体系改造提升传统农业,逐步由数量增长型农业向总量平衡、结构优化和质量安全并重转变,增强农业可持续发展能力,加快构建农业信息化产业体系,加速传统农业向智能农业转型。大力发展农业信息化,建设农业信息化帮助传统农业转型已经成为国内外农业现代化的必然趋势。  在国家政策推动下 利用各种技术实现农业信息化精准环境检测  分析决策是一种趋势,特别是物联网技术飞速发展,精准化农业传感器成为现实,怎样利用物联网技术实现对 农业信息化革新  更好利用现有技术打造农业信息化 通过数据分析进行数据评估 通过技术方式对资源合理分配

农业信息化是结在农业管理、农村管理等方面的需求,设计的集信息采集、发布、处理、存储、开发应用为一体的综合应用系统,为农业决策部门、管理部门、行业协会、普通农户和有关机构提供农业资源管理与决策支持手段,为社会提供全方位的农业信息服务,从整体上提高农业工作的科学化、规范化水平。

1.3国外农业信息化发展

世界农业信息技术的发展大致经过三个阶段:第一个阶段是20世纪50-60年代的广播、电话通讯信息化及科学计算阶段;第二个阶段是20世纪70-80年代的计算机数据处理和知识处理阶段;第三个阶段是20世纪90年代以来农业数据库开发、网络和多媒体技术应用和农业生产自动化控制等的新发展阶段。目前,农业信息技术研究主要集中在以下各方面:农业信息网络技术、农业数据库系统、农业管理系统、农业专家系统、3S(遥感技术、地理信息系统和全球定位系统,编者注)系统、农业自动化控制技术、多媒体技术、精准农业技术、生物信息技术和数字化图书馆技术。在农业信息技术方面处于世界领先地位的国家有美国、德国、日本等。美国是农业信息技术的领头羊,日本、德国、法国等发达国家紧随其后;印度、韩国等发展中国家虽然起步较晚,但发展较快;越南也认识到农业信息化的重要性,正在加紧追赶。

1.美国

美国的农业信息化是从20世纪60年代开始,大致可以分为三个阶段,即20世纪50-60年代的广播、电话通讯信息化及科学计算阶段;20世纪70-80年代的计算机数据处理和知识处理信息化阶段;20世纪90年代至今的知识的处理、自动控制技术的开发以及网络技术的应用。

2.德国

20世纪70年代中期至80年代中期,是德国计算机数据处理、建立数据存储等农业信息化技术从初级阶段走向成熟的阶段,如早在1976年就使用计算机计算每块地的面积、登记每块地的类型及价值,并在此基础上建立了各地区、村庄、道路的信息系统。80年代中期,德国政府委托有关研究部门建立了全德国的地区农业经济模型,成为很成熟的农业信息处理系统,为有关决策提供服务。至90年代初,德国计算机数据处理、数据模拟模型技术开发走向应用的阶段。在此时期,德国在农业数据库的技术研究开发与建设方面做了很多工作。进入20世纪90年代,信息技术在德国得到进一步的发展,电脑广为普及。通过Internet联网,德国已拥有了发达的通讯网络。90年代中期以来,国际互联网络的出现,使农业信息的传播发生了根本性的变化,以前大型而低效的数据存储设施被高效的计算机系统所取代。目前,德国通过各种网络的连接,可查找到各种专业研究信息、科技管理信息和经济等方面的信息。

3.日本

日本到了80年代末,由于各种信息机械的迅速普及和网络化的发展,农村信息化政策不断得到扩充,农村地区的信息化程度也进入快速发展阶段。到1998年底,在日本各都道府县建立的与农业信息化相关的网络中心等机构有67个,平均每个县有1.5个农业信息中心。另外,在全国各地有38个研究机构在开展信息化软件开发以及信息化应用研究等课题。日本20世纪90年代初建立了农业技术信息服务全国联机网络,即电信电话公司的实时管理系统(DRESS),其大型电子计算机可收集、处理、储存和传递来自全国各地的农业技术信息。每个县都设DRESS分中心,可迅速得到有关信息,并随时交换信息。

1.4我国农业信息化发展

我国是世界农业大国,农业是我国的传统和基础产业。我国政府部门高度重视我国农业的发展,先后出台了《农业科技发展"十二五"规划》、《关于加快推进农 业科技创新持续增强农产品供给保障能力的若干意见》、《全国农垦农产品质量追溯体系建设发展规划(2011-2015)》等政策,全力支持"十二五"期间 我国农业的发展。

从上世纪80年代以来,我国开展了系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统、地理信息系统等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究,取得了一批重要成果。1994年12月在“国家经济信息化联席会议”第三次会议上提出了建设金农工程,目的是加速和推进农业和农村信息化,建立“农业综合管理和服务信息系统”。金农工程系统结构的基础是国家重点农业县、大中型农产品市场、主要的农业科研教育单位和各农业专业学会、协会。目前,我国的农业信息化建设在数据库、信息网络、精细农业以及农业多媒体技术等领域都取得了一定成效。

目前,3S(GPS GIS RS)技术、远程监控系统、无线传感器监测、二维码 等技术日趋成熟,并逐步应用到了农业信息化建设中,以帮助农民及时发现问题,并且准确地确定发生问题的位置,使农业生产自动化、智能化,并可远程控制,提高了农业生产的管理效率、提升了农产品的附加值、加快了农业信息化的发展。

第二部分:农业数据分析平台解决方案

2.1农业信息化建设目标

通过增城智慧农业建设农业数据分析平台 建成支撑农业信息化体系:建设农业数据分析平台,建成覆盖全市的农产品信息、农业种植信息、农产品企业信息、决策分析系统等多种方式。实现通过系统进行农业数据经验分析,达到掌控农业信息数据 。做为综合分析,更好对区域种植进行分析,控制作用,通过系统决策者可以做好下年或者今年估算数据作为评估。达到通过分析数据制定最优种植方案,从而达到提高附加值的目的。

以上前段应用系统,支撑系统平台是数据库系统、农业企业数据库、种植数据库、农产品分布数据库等多种数据库支持起平台。

2.2农业数据分析平台建设方案

根据增城农业信息化体系建设、农业数据分析要求和农业数据决策支持业务需求,建设符合农业信息化体系服务方式,农业信息化系统具体建设内容为:

Ø  农业数据分析平台,建设农业数据中心。

Ø  农业综合信息发布平台,建设农业数据信息交互平台。

Ø  农业信息采集平台,建设农业数据采集平台。

 

2.2.1农业数据分析平台

农业数据分析平台分为农业数据分析平台和对外展示平台,农业数据分析平台是农业数据中心处理平台,增城市农产品数据显示,农产品企业分布、农业其他数据、种植分布管理系统、农业数据历史查询、有机农产品系统等多种功能具体功能如下 :

Ø  农业数据采集系管理系统:客户端采集APK或者电脑系统  功能、管理系统、其他数据库调用功能、数据审核功能、农业环境调用功能。

Ø  农产品数据管理系统:产品数据管理功能、农产品数量土壤审核功能、农产品预警功能。

Ø  农产品企业信息管理系统:系统调用功能、数据审核功能、数据归档功能。

Ø  农业数据分系统:调用历史数据功能、数据字段修改功能、历史数据功能建立决策功能。

 

2.4农业数据分析平台逻辑结构

图片关键词1 系统总体结构图

2.4.1.农业信息化逻辑结构

农业数据分析平台分为三个逻辑层次,自上向下依次为:信息表示层、系统功能层、系统支撑层。信息表示层主要完成用户的各类请求,最终将结果输出并显示。系统功能层是整个系统的核心,完成整个系统的应用功能。系统支撑层提供支持系统运行的各种环境,如计算机网络、通信设施、数据库、模型库、方法库、知识库、GIS系统以及各种开发工具等。

图片关键词

图2 系统逻辑结构图

2.4.2农业数据分析平台数据库架构

农业数据分析平台需要大量的数据做支撑,其中包含大量的实时监控(测)数据、基础农业资源数据、和遥感影像数据等。根据数据不同来源及应用方式,将综合数据库从逻辑上划分为空间数据库、基础业务数据库、农业管理业务数据库、决策业务数据库、模型库、预案库、专家知识库。

农业管理业务数据库主要存储农业管理单位日常办公涉及相关的业务数据,包括:各类公报文档、规划成果、行政法规、行业知识、农业事务管理等文字、图片、图表、影像数据。

决策业务数据库内容包括:农业资源评估数据库、农业生产评估数据库、等。

模型库主要有土地评估模型、农作物估产、长势预测模型、病虫害预测模型施肥决策模型、灌溉决策模型等;

知识库包括概念性知识、事实性知识、规则性知识和规律性知识4类。

2.5.2农业数据分析平台

2.5.2.1农业数据分析平台功能如图所示:

图片关键词

农业数据分析平台,通过平台系统对农业数据做分析,发布预测决策支持,具体功能如下:

Ø  农业环境分析系统:用于农作物种植环境影响、分析数据表。

Ø  农业种植分析系统:通过对市几百万数据综合分析显示种植信息。

农业数据分析决策支持系统:农业土壤、种植、环境、气候等其他数据库建立数据模型、趋势图、总量图、显示数据提供决策支持使用。

2.5.2.2农业数据分析平台功能说明:

农业数据分析系统对农业环境分析。土地环境 对数据采集系统所收集到的数据进行处理、分析、分类,抽取出土地利用与变化的相关信息进行入库。种植面积和种类监测模块:通过对数据采集系统采集到的数据进行处理、分析、分类,抽取出种植面积与种类的信息入库。农产品监测模块:通过对数据采集系统采集到的数据进行处理、分析、分类,抽取出农产品信息入库。农作物生长情况监测模块:通过对数据采集系统采集到的数据进行处理、分析、分类,抽取农作物生长情况入库。农作物灾情分布监测模块:通过对数据采集系统采集到的数据进行处理、分析、分类,抽取农作物灾情分布入库。土壤水分监测模块:通过对数据采集系统采集到的数据进行处理、分析、分类,抽取土壤水分信息入库。

Ø  决策支持功能

提供相关数据信息及报表系统提供实现农业数据决策支持系统

Ø  综合报表分析功能

报表输出:根据用户的需求和提供的各种报表的格式设计出各种报表模板,以满足用户的不同要求。报表分析:主要是通过建立各种模型,对数据进行分析,输出分析结果并对相关决策提供参考。

 

 

 

2.6农业信息化数据库系统

农业信息化数据库由农业种植数据库、农产品企业数据库、农业信息发布数据库、农产品数据库、决策支持数据库组成如图所示:

 

数据库系统具有以下功能:

Ø  检索功能

Ø  数据修正功能

Ø  管理用户

Ø  农业分类

Ø  数据生命周期

Ø  专家服务

Ø  农业服务

Ø  帮助功能

Ø  数据管理功能


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