农业信息化示范区建设方案

常州市农业信息化示范区建设方案V1.0

多信科技

2012年8月

目录

一、发展背景及现状 (4)

（一）项目背景 (4)

（二）发展现状 (4)

二、建设目标及原则 (6)

三、建设内容 (8)

四、建设方案 (10)

（一）系统建设 (10)

1、系统架构 (10)

2、技术路线 (11)

3、设计要求 (11)

4、系统功能图 (14)

5、数据库建设 (14)

6、信息化平台建设 (15)

7、智能农业管理系统 (21)

（二）示范区建设 (28)

1、水稻生产示范区 (28)

2、蔬菜大棚示范区 (29)

3、花卉生产示范区 (29)

4、畜禽生产示范区 (29)

5、水产养殖示范区 (30)

五、公司简介 (31)

（一）公司的经营方向 (31)

（二）公司的员工队伍 (31)

（三）公司经营原则 (31)

一、发展背景及现状

（一）项目背景

信息化是现代农业的重要标志，更是现代农业发展的重大技术支撑，物联网技术应用可加速农业现代化。物联网可以在产业结构方面实现信息化的综合；在农业经济活动的过程中实现宏观决策信息化、生产管理信息化、生产加工过程信息化、投入品和产品市场信息化、农业气象等服务信息化的综合；通过生产信息获取、传输、存储、处理、反馈与控制的综合，加快传统农业技术转型。物联网提供的先进工具和技术手段，对加速改造提升和优化传统农业产业，促进培育信息化、智能化农业和现代农业装备产业，大幅度提高生产效率、管理经营决策水平和市场化程度，促进资源和生产要素的高效合理开发利用、实现现代农业持续、稳定、安全、高效发展具有重大意义。

为全面落实中华人民共和国农业部《国家农业科技发展十二五规划》要求，加快推进物联网技术在现代农业上的应用，加快实现常州市农业信息化的建设，特提出此农业信息化示范区建设方案。通过信息化示范区的建设，引导现在农业信息化建设，逐步扩大信息化农业覆盖面积，示范区建成后，将有效带动和推进常州农业向规模化、智能化的现代农业方向发展；对农业信息服务的产业化升级起到积极的推广和示范效应，实现经济和社会效益共同提升。

（二）发展现状

传统的单纯以提高劳动生产率和依靠经验管理的农业生产模式，逐渐开始有知识化、信息化和智能化定量管理为特征的信息化生产技术的需求，但总体上仍处于起步阶段，与发达国家相比差距很大。

通过物联网的软硬件技术产品和应用示范基地，可以促进精确农业的进一步

发展。在作物精确管理智能化、数据共享，信息载体和集成应用技术实现作物生产问题的实时诊断和协同决策。

农业信息集成应用还处于初级阶段，远远落后于工业领域。在农业的科技投入还存在投入明显不足，信息人才缺乏，农民及农业企业家等信息技术用户急需培训，信息采集处理比较落后，农业生产信息化技术落后，缺乏信息技术装备的价廉物美的农机及设施装备。

目前，常州市我市农业信息服务取得较大成效，但与现代农业发展要求相比，与农业增效、农民增收要求相比，与转变政府职能建设服务型机关要求相比，我市农业信息服务还存在一些问题和不足，主要表现在农业信息服务覆盖面还不够广，农业信息化成效没有得到充分发挥，全市对农民专业合作经济组织、种养大户、农业企业、一般农户的信息服务覆盖率仅为60%左右，且服务的针对性、有效性还有待加强。常州的农村经济很发达，高效农业和特色农业很先进，但是常州的农业信息化工作还处于初级阶段，没有建立完整权威农业专题数据库，也没有形成全市统一的农业信息化平台。

二、建设目标及原则

远期目标：把农委所有管理对象的数据统一建库，并实时更新，并建立一个国内先进、省内领先的农业信息系统平台，使农业的管理基本上达到数字化、信息化、智慧化管理；建立常州地区水稻、水产、花卉等农作物的数据生长模型；大力推进常州“三农”的信息化科技化进程，使整个常州农业（农林牧渔）的信息化水平达到国内先进城市的水平，使科技对农业发展的贡献提升到国内的先进水平。

近期目标：按照“长远规划、分布实施”的原则，力争在2013-2015年内，初步建立起常州市农业信息系统框架，完成常州市农业信息化示范区建设，并以高效农业为切入点，实现覆盖粮油、园艺(茶叶、设施、果树、食用菌)、水产、畜牧（鸡牛猪）、农机、休闲观光（休闲农庄）基本信息的建库，完成查询、定位、统计、分析及专题图、专题报表生成等基本实用功能的开发。同时建设涵盖水稻大田、蔬菜大棚、园艺大棚、水产养殖等种类的农业信息化示范基地，实现对农业生产的智能化管理。

建设原则：常州市农业信息化示范区包括信息平台和农业智能管理控制系统。信息平台包括数据库建设、地图编制、系统维护等多项工作，是一项复杂、艰巨、长期的系统工程，需要运用软件工程方法和全面质量管理体系，制定合理有效的研制策略和计划，统筹安排系统的建设工作。系统建设可分为需求调查与分析、系统设计及规范制定、数据库建设、系统集成与培训以及系统运行与维护等基本过程。在设计时应遵循以下原则：

1) 先进性。为保证系统能随农林数据的拓展而具备可持续发展的空间，采用当前世界先进的GIS平台、数据库平台和GIS设计、开发模式，空间数据存储模式，采用通用先进的开发工具。

2) 实用性。保证在系统的正常业务应用中使业务数据能够达到其完整性、一致性、准确性和现时性。保证系统运行的效率和速度。保证系统的界面友好、方便和快捷，使业务人员利用系统很快提高工作效率，提高服务水平。

3) 可扩充性。随着示范区的业务范围、业务量和使用部门、使用人员的不断增长，系统在功能、处理能力、数据容量和用户数量上必须要有很好的可扩充能力，同时要考虑本系统与其它系统的可连接性。

4) 标准化。由于本系统是一个严格的综合性系统，包括开发过程规范化和数据编码规范化，完全按照软件开发的行业标准实施开发。按照现有的国家标准、行业标准对数据进行分类和编码，并根据系统的特色，制订适合于本系统的地方标准。

5) 开放性。系统总体方案设计在体系结构、软件系统的确定方面，从系统选型到设计、开发都充分考虑“标准和开放”的原则。在应用系统的设计与开发方面，依据标准化和模块化的设计思想，在此基础上建立具有一定灵活性和可扩展性的应用平台，使系统不仅在体系结构上保持很大的开放性，同时提供各种灵活可变的接口，系统内部也保持相当程度的可扩充性。

三、建设内容

2013-2015年三年时间，建设完成涵盖大田种植、温室大棚、花卉种植、水产养殖等农业生产示范基地，并建立完整的农业信息化平台；实现示范基地智能化生产与监控，建立基地作物生长数据库模型。

农业信息化平台主要包括：

1）农业资源管理:系统后台大型数据库以工作空间形式管理海量数据，从数据的入库、存储、管理入手，提供一整套的安全机制，可以完全涵盖国土、水文、气候、人口、社会经济5大类农业资源，可以存储多种类型的农业资源数据，包括图形、文字、表格、数据、多媒体、遥感影像等专业数据，以及实现对这些专业数据的查询、浏览、统计等功能。

2）农业灾害预防:农业灾害主要是指气象灾害、地质灾害、生物灾害和其他自然灾害。数字农业平台能够利用收集到的数据提供灾害显示、灾害对比、灾害累积，同时根据防灾预案结合交通状况，天气、人员、装备等因素，正确指导减灾救灾工作。在此基础上，通过实时更新数据，基本实现灾害的动态监测、预警发布和应急响应。

3）建立作物生长模型:利用大型关系数据库存储的海量信息数据，针对影像农业日常生产的各种因素比如环境、土壤质量、天气、水文等，根据一定的时空发展规律，模拟出一段时间内的农业生产空间环境。

4）农业专家支撑:结合农业资源数据和已建立的作物生长模型，再加上系统对农业灾害的预测和监测，对某一区域短期或者中长期的农业生产布局和规划管理提供给决策者一个直观的数字或者图形以供参考。

5）农产品溯源：

智能农业管理控制系统：

1）作物生长环境因子采集：作物生长环境因子的实时采集，通过传感技术，实时采集农作物生长环境因子，根据农业信息平台作物生长数据库模型设定的作物生长阶段环境因子阀值，当环境因子变量超标，进行告警通知。

2）实时视频监控：通过部署监控摄像机，实时监控农作物生长情况及现场生产情况，及时发布生产指导及生产预警。

3）农机定位：在播种机、收割机、运输汽车等农机上安装GPS定位设备，实时监控农机所在位置及历史运行轨迹，提高农机使用效率。

4）农业设备自动控制：对农业设备实现智能化操作，根据采集到的环境因子变量及当前阶段环境因子阀值，自动或手动开启如遮阳、灌溉、补光、加氧、偷食等农业设备的自动控制，通过信息平台数据的量性分析，设定设备开启及关闭时间，最大限度的节约成本，降低能源消耗。

四、建设方案

（一）系统建设

1、系统架构

示范区农业信息化系统是在常州市农业信息化示范区建设的相应的应用系统，该系统集资源查询统计、分析处理、辅助决策、系统维护、智能农业管理为一体。如下所示，其总体架构如下：

系统将实现示范区作物种植的智能化管理，同时建立相应的作物生长数据库，并连接各大院校、科研机构科研成果数据，进行数据挖掘，建立常州地区农作物

生长数据库模型，为农业智能化种植管理提供科学依据；系统将连接农业气象数据，实现灾害预警功能；系统还将对示范区农业资源进行管理，根据当前农业现状，为决策者提供辅助决策；系统采用B/S架构，管理着及用户可通过WEB或WAP方式进行管理操作；系统还提供维护人员接口，维护人员可同WEB维护管理系统，对系统进行维护。

2、技术路线

系统以B/S架构为主，集成GPS技术、WebService技术、SOA技术等多种先进的技术手段实现数据后台管理、平台运营维护、服务在线提供、在线交流等。

农业数据是海量的，系统将引入大数据处理系统，实现云智能分布式实时计算，用户提交的分析请求，大多可以在一秒钟之内返回结果，达到准实时(Near Realtime)的响应能力。通过高速分布式存储和高速分布式计算，从海量的科研数据、农业气象数据及农业资源数据中分析建立当前作物的生长数据库模型，及时调整农作物环境因子阀值，确保作物生长处于最佳环境。

3、设计要求

3.1用户界面设计要求

系统界面要求屏幕布局稳重协调，颜色匹配符合视觉规律，切忌大红大紫的颜色搭配；界面内容安排合理，符合用户操作习惯。具体有：

（1）基于B/S结构，采用浏览器界面，支持1024×768的屏幕分辨率。

（2）按钮名称应该易懂，用词准确，摒弃模棱两可的字眼，要与同一界面上的其他按钮易于区分，能望文知意最好。理想的情况是用户不用查阅帮助就能知道该界面的功能并进行相关的正确操作。

（3）界面按Windows界面的规范来设计，即包含“菜单条、工具栏、工具箱、

状态栏、滚动条、右键快捷菜单”的标准格式，提高系统的易用性。

（4）系统应提供详尽而可靠的帮助文档，在用户使用产生迷惑时可以自己寻求解决方法。

（5）界面应该大小适合美学观点，感觉协调舒适，能在有效的范围内吸引用户的注意力。

（6）开发者应当尽量周全地考虑到各种可能发生的问题,使出错的可能降至最小。如应用出现保护性错误而退出系统,这种错误最容易使用户对软件失去信心。因为这意味着用户要中断思路,并费时费力地重新登录，而且已进行的操作也会因没有保存而全部丢失。在界面设计上，应当注意尽可能避免用户无意录入无效的数据，限制用户输入值的种类和范围。

3.2平台性能设计要求

·总体性能设计要求

A、平台软件要求支持64位操作系统。平台应操作简便，具有高稳定、较强的容错能力；

B、支持 SDX+空间数据库引擎，提供强大的访问空间数据的能力，包括空间数据的存储、索引、读取和更新；

C、支持对海量遥感数据的高效存储和快速显示，支持MrSID和ECW影像压缩格式以及跨平台的海量影像压缩技术SIT；

D、支持24*7的服务能力。平台开发单位在平台出现故障后应10小时内到达现场，24小时内查找出问题原因并提出解决方案。

·数据管理系统性能设计要求

A、数据库管理系统操作简便。

B、数据库管理系统可移植性强，配置步骤少。

C、数据入库与更新要有详细的日志记录，发生错误或非正常关机情况，系统能迅速从故障中恢复。

D、数据入库更新效率达到300 万要素/小时以上。

·其它系统性能设计要求

A、对于专业的分析功能，提供单次访问时数据分析操作3 秒，复杂操作5 秒的响应性能。

B、对于实时监控服务访问接口，提供单次访问1 秒以内，复杂操作3 秒以内的相应性能。高峰时并发用户不低于200 人,在线人数1000 人。

C、在智能控制时，请求时间响应时间≤3 秒，控制延时≤5秒。

D、资源搜索响应时间≤2 秒。

4、系统功能图

5、数据库建设

农业信息化示范区信息库容包括：各示范区信息数据，各大院校及科研机构科研数据，农业气象数据，作物生长环境因子数据，农业车辆数据，视频监控数据，示范区设备数据，对应的示范区专题信息数据库，内容包括种植业指标，农田（水稻）专题、大棚（蔬菜）专题、大棚（花卉）专题、水产养殖专题、畜牧专题、农业服务体系、农产品质量安全等内容。

根据示范区具体建设情况，数据概况如下：

·示范区信息数据：包括大田种植示范区、蔬菜大棚种植示范区、花卉种植示范区、水产养殖示范区、畜牧养殖示范区等。

·科研数据：包括常州市科研单位乃至全国可共享农业科研数据，对科研数据进行大数据系统分析，结合常州示范区实时采集数据及作物生长情况，形成符合常州地理环境的农作物生长模型数据库。

·农业气象数据：包括常州市及周边地区农业气象数据，通过对气象数据进行分析整理，及时发布农业气象灾害预警。通过对常州市历年气象数据记录进行分析，辅助形成农作物生长模型数据库。

·作物生长环境因子数据：实时采集示范区作物生长环境因子参数，并对其进行实时监控，及时发布环境因子超标告警，保证作物生长最佳环境。历史数据同农业科研数据及农业气象数据融合，分析形成作物生长数据库模型。

·农业车辆数据：对示范区所有农业用车辆进行GPS定位，并记录当前状态和历史运行轨迹，对农业用车辆进行统一管理调度，提高车辆管理使用效率。

·视频监控数据：示范区视频监控数据，实时查看农作物长势，并对农业生产进行知道。

·示范区设备数据：示范区各类传感设备信息，包括CO2传感器、温湿度传感器、光照传感器等；示范区各类农机设备，包括风机、投石机、加氧机等；传感器采集作物生长环境因子数据，经农业专家系统对比处理后，如超标，则自动开启相应农机设备。

·专题数据（作物生长模型）：示范区作物生长模型数据，每类作物建立专题数据库，通过大数据分析得到作物生长模型，在不同阶段为环境因子设定不同阀值，保证作物生长最佳环境。

6、信息化平台建设

建立综合管理与维护展示系统，建立统一标准，进行数据的基本的浏览，查看，维护与交互的平台。该功能部分主要分为以下几部分：农业资源管理系统、农业专家系统、专题研究系统、灾害预警系统、农业车辆管理系统、管理维护系统。

6.1农业资源管理系统

农业资源管理子系统实现对示范区各类农业数据的入库、更新、管理和地图配置；实现对示范区农用车辆、传感设备、农机设备、监控设备、示范区资源数据等的一体化集成管理；实现对常州农业资源数据采集入库与更新、维护和管理。

1）示范区资源数据库管理模块

（1）入库与更新：包括矢量与栅格数据的入库与更新。入库前提供监理程序对需入库的数据进行质量检查。矢量数据的入库支持增量更新，并能实现自动接边处理。

（2）目录管理：用于维护平台服务的数据目录结构，在应用系统中通过目录服务可以直接访问目录信息。数据目录可按照不同的分类标准，组织不同的目录结构，同一数据源可属于不同的目录。包括增加目录、目录浏览、配置目录、删除目录、导入与导出目录等功能。

（3）元数据管理：实现对元数据的模板定制、输入、提取、查询等操作。

（4）历史数据库管理：实现对历史数据浏览、查询、历史数据对比、历史数据回溯、历史数据归档等功能。

（5）临时库管理：临时库存储各部门带地址描述数据上传后经过地址匹配后等待各部门审核数据和各部门在线编辑临时数据。实现数据浏览、更新统计导入发布库等。

（6）数据安全管理：通过对用户的管理可灵活控制用户对空间数据库的访问权限，并提供日志管理功能，包括各种工作日志的记录、查询、备份等工作。此外，还应支持数据的备份与恢复等功能。

（7）数据结构动态配置：属性数据字段动态增加、删除、修改可进行方便

配置，无需修改代码即可实现。

2）示范区农业资源一体化管理模块

对示范区农业资源进行分类管理，可按照分类和地图进行索引。

按分类索引管理：

按地图索引管理：地图上标记示范区农业设备所在地点，可根据当前设备所在位置，进行索引管理。

6.2农业专家系统

农业专家系统根据作物生长模型自动设置作物当前生长阶段环境因子阀值，当阀值超标时，农业专家系统自动开启相关设备，当环境因子恢复到阀值以内时，系统自动关闭相关设备。

农业专家系统应用的目的是为了摆脱农业生产对人的束缚，农业生产人员也可通过农业专家系统对环境因子进行手动阀值设定，当环境因子变量超过环境因子阀值时，农业生产人员收到告警信息，系统自动开启或关闭机电设备进行环境。

农业生产人员可通过系统设置遮阳状态为“自动”和“手动”，当设定为“自动”时，大棚内温度过高或者光照强度过强，大棚会根据情况自动遮阳，完成操作以后，会向工作人员的手机发送一条状态通知；选择“手动”时，温度过高或者光照过强，工作人员的手机只会收到提醒短信，工作人员可通过手机或者电脑登录监控系统，进行遮阳操作。

农业专家远程支撑系统通过internet汇集全国农业领域科研院所、重点高校、实验室和专家团队，采用合宜的知道表示现代农业技术和推理策略，运用多媒体技术以信息网络为载体，实现现代农业智能决策，远程在线指导等功能。结合智能农业示范区的远程控制接口，专家可迅速的根据不同种类的农产品的生长模型，定期的帮助农民设置智能农业设施中的相关重要节点数据参数，以确保农产品生长品质和产量的最优化；结合现有农业信息化服务平台，更加高校的帮助广大农户迅速的透过平台与相关农业专家进行主动对接，实现远程信息交互及在线协助等。

6.3灾害预警系统

灾害预警系统结合现有农业气象信息系统，对实时气象数据和历史气象数据进行分析，并通过短信服务的方式，及时向农户发送灾害预警短信，将灾害损失降到最低。

6.4维护管理系统

实现对用户权限、平台日志、安全审查、数据及服务访问等管理，保证平台正常安全运行。

1）用户权限管理

●组织机构管理模块：实现机构信息管理、机构数据管理。

●用户管理模块：实现对平台用户的日常管理。

权限管理模块：包括对数据权限、服务权限、功能权限等的管理，能够实现对用户权限的授予、更改和回收。

2）数据访问统计

根据系统提供的数据访问工作日志，对数据访问、数据上载、数据下载进行统计分析，可以按照时间、区域了解数据访问情况，并可以以报表、地理图形等多种图表方式展示。

3）平台监控模块

实现对服务状态、在线用户的活动情况的监控，并能进行安全预警与多种方式的自动报警。

6.5农用车辆管理系统

车辆监控系统综合利用全球卫星定位（GPS）、无线通信（GSM）、地理信息系统（GIS）等多学科的前沿技术，结合农业的应用特点，运用创新思维开发出集数据、图像、信息为一体，以信息网络为基础、各系统有机互动的GPS车辆监控管理系统。为农业车辆提供监控调度、信息服务、安防救援、行车历史记录、车辆/司乘人员统一信息管理等服务。

车辆监控系统功能完善，包含监控调度、信息服务、安防救援，行车历史记录等功能。

车辆定位

历史轨迹