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摘 要：现代农业产业园作为新时期推进农业高质量发展的重大举措，需要一套标准的服务管理平台作为支撑。本文以现代科技园区服务系统建设为基础，探究一套适合于现代农业园的标准化服务系统方案。它包含园区实时监控系统、温室各参数监控及控制、信息发布等功能，需要综合应用视频采集、网络传输、数据存储、人工智能分析等技术，该系统的实现有助于现代化农业园区从规模上及经济效益上都取得更加显著的成绩。
关键词：现代农业园区；服务系统；建设研究
中图分类号： TP311 文献标识码： A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.09.007
Research on The Construction of Modern Agricultural Park Service System
WANG Hao1， LI Fengju1， ZHANG Xuefei1， WANG Jianchun1， SONG Bin1， HE Jia2， QIAN Chunyang1， XU Yixin1
（1. Information Institute， Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 300192， China； 2.Tianjin Horsetail Technology Company Limited， Tianjin 300384， China）
Abstract： As a major measure to promote the development of agriculture in the new era， a modern agricultural industrial park needed a standard service management platform as a support. Based on the construction of modern science and technology park service system， this paper explored a set of standardized service system suitable for modern agricultural parks. It included real-time monitoring system of the park， monitoring and control of various parameters of greenhouse， information release and so on. A comprehensive application of video acquisition， network transmission， data storage， artificial intelligence analysis and other technologies was needed. The implementation of the system would help modernize agricultural parks to achieve more significant achievements in scale and economic benefits.
Key words： modern agricultural park； service system； construction research
1 建設背景及意义
乡村振兴战略[1]作为国家战略的实施，有利于我国乡村经济进入一个高速发展阶段。在乡村振兴战略的推动下，需要建立一批有特色的现代农业示范园区[2-3]，通过流转土地、土地整改后，配备一整套完善的农业园区基础设施，从而改进原有的单一化的大棚栽培模式。同时根据园区情况，将现代科技技术介入到农业生产、加工、流通和销售的各个环节当中，进而促进农产品良性增值，实现农民收入水平的持续增加。
现代农业园区服务系统的建设在现代园区建设中起到中流砥柱的作用，它需要依靠网络通讯、电子传感、大数据处理、卫星导航等各项技术的综合应用，达到人、地、物的和谐统一，从而实现整个园区全方位智能化监控与远程控制[4]，改善园区现有水平，更好地服务现代农业发展。
近些年来，已经有越来越多的的科研单位、企业及学者参与到了现代农业园区智能化系统的研发当中[5-6]，园区智能化水平得到了迅猛的发展。部分成果已经应用于智能园区领域，各系统主要是让农业人员可以通过电脑或者手机等终端设备对园区的各个方面进行科学控制，极大地提高了工作效率及管理水平。但是，现有的智能化系统仍然存在很多不完备的地方，主要表现在4个方面。
（1）很多系统依据国外数据采集设备制成，农业从业人员因不懂英语或对国外系统不熟练，人机交互效果不理想，导致他们不能很好地填写或者查看相应的参数，从而排斥系统的使用。
（2）很多现有系统没有从整体去规划园区各工作人员的工作职责，很容易出现权限不匹配、职责不明确的典型问题。
（3）很多系统是从智慧企业、智慧科技园等系统直接移植过来的，由于早期开发的系统受技术的限制，升级维护困难。同时在移植的过程中，虽然耗费了很多的时间和精力，但不一定能达到最终想要的效果。
（4）现有的很多智能化系统没有从功能、性能等多方面考虑，导致当用户量增加时网站的访问速度过慢，同时系统的安全性不足，容易导致数据泄露。
本研究的服务系统通过分层松耦的开发思想，更智能地把系统与相关设备结合在一起，在很大程度上解决了以上存在的问题，为现代农业园区的各项信息服务提供了强有力的保障。 2 总体架构
当今流行的系统一般为分层搭建[7]，层与层之间面向接口开发，便于松耦，现代农业园区服务系统遵循国家的相关政策及标准，通过7个层次6个体系去构建整个系统（图1）。
环境及大棚植物各生理检测传感器、园区摄像头、智能终端等多种感知园区的智能设备通过无线传感技术，把数据归一化后存入数据资源层，这中间需要基础设施层提供的基础服务，主要是对服务器、存储、网络做的统一虚拟化处理[8]。数据传入系统后，系统会根据数据的类型保存到不同的数据库中，数据库的类型包括公共基础数据库、业务数据库、图像视频数据库以及其他相应的各类数据库。在数据层之上搭建一套统一的应用支撑向上层提供服务，各服务接口间定义良好的契约，使得交互通用可靠，考虑到农业园区的现实情况，建立的支撑模块包括大数据分析平台、数据交换共享平台、视频处理平台、GIS服务[9]平台等。有了支撑层的保障，就可以通过应用层对整个现代农业园区进行具体的服务支撑了。而管理人员、科研人员、农民、游客等各类用户对象通过统一访问的窗口方便地与整个系统进行人机交互[10]。
现代园区服务系统以数据层为中心串联上下各层，为更好地完成系统的架构需要按照图2的逻辑对系统进行部署。
3 详细设计
依据现代农业园区服务系统的总体架构，整个系统平台是由农业物联网管控中心控制，对内主要包括综合调控物联网系统、园区可视化系统、农产品生长环境信息监测与自动控制系统、水肥药一体化调控系统。对外包括农业园区对外系统，具体功能结构见图3。
3.1 农业物联网管控中心
农业物联网管控中心是整个农业园区的大脑中枢，它对外通过广域网链接农业园区对外系统，对内通过局域网链接园区内的各大其他系统。通过它可以很好地对园区内的人、车、物、资金进行监视、控制、指挥、调度等，从而更好地感知现代农业园区的运营状况，保障整个园区可以安全高效地运营生产。
3.2 综合调控物联网系统
综合调控物联网系统具有环境信息监测、数据分析、远程报警、产品溯源等功能。管理员可以通过系统实现对灌溉设备的远程控制操作。同时系统增加了对相关农产品的质量安全追溯的支持。
3.3 园区可视化系统
园区可视化系统[11]负责园区及大棚生产环节、重要流通环节的视频信息，所有图像信息通过局域网实现，并把视频信息汇总到综合调控物联网系统进行统一控制管理，它主要包括大棚农作物的监控与预警、园区人员的监控及调度等功能。园区管理员或者工作人员可以通过视频监控及时发现农作物在生长过程中出现的各种问题，发生病虫害时及时记录相关情况，并做出初诊预警及建议给相关农业人员，同时农业人员对于不能确诊的病情可以通过呼叫中心及时联系相关专家进行会诊。如图4所示。
3.4 农产品生长环境信息监测与自动控制系统
建立传感器信息采集软硬件系统[12-13]，以完成农产品生长环境信息监测；预留自动控制硬件接口，以方便农业管理人员根据环境变化进行远程控制如：滴灌、施肥等操作；建立无线传感器网络系统，满足农业大棚监测地点随意移动和动态添加、减少的布放需求，以网络自组织特性完成无线网络架设，前端网络信息在中心基站点汇聚后，再通过有线IP网络或者无线GPRS网络[14]将信息传输至后台服务系统；建立农产品生长环境信息监测与自动控制软件，实现农业环境信息的在线管理与控制。
3.5 水肥药一体化调控系统
水肥药一体化调控系统与部署在温室内的水肥药一体化设备[15]进行网络对接，实时监测设备的运行状态，并且能够实现集中控制管理、统计分析、系统设置等功能。
3.6 农业园区对外系统
农业园区对外系统是为访问者提供服务的平台，根据“以人为本”的设计理念，园区平台提供了面向手机平台的移动app进行资讯推送，以便于访问者能够实时了解现代农业园区内各项设施的情况。同时访问者可以对农业园区进行质量评价、投诉建議，这有助于园区进一步提高服务水平，更好地为访问者服务，提高现代农业园区的整体竞争力。
4 结 语
现代农业园区服务系统基于“七层六体系”的理念进行开发实现，有效地把园区内的人、地、物连接到了一起。一定程度上解决了现代园区缺少统一交互平台，园区内各人员职责分工不明确等问题，整个系统面向服务进行编程，有利于松耦合，便于模块移植。虽然本现代园区服务平台具有以上优点，但是随着科技的发展及国家对现代园区政策的不断完善，本平台未来仍然需要不断地升级与维护以适应新的发展需要。同时该平台的一些功能有尚待改善的地方，今后还需进一步的研究和改进[16-19]。
参考文献：
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[3]钟甫宁，孙江明.农业科技示范园区评价指标体系的设立[J].农业开发与装备，2007，13（1）：21-27.
[4]丁永贤，谢鹏.基于ZigBee无线传感网络的农场智能监控系统[J].现代电子技术，2017，40（2）：137-140.
[5]邹洪艳，张建军，刘韬.农业园区智能数字化管理系统设计与实现[J]. 软件导刊， 2017（12）：116-117.
[6]施苗苗，宋建成，田慕琴，等.基于物联网的设施农业远程智能化信息监测系统的开发[J].江苏农业科学，2016，44（11）：392-395.
[7]崔英志，张绪玉，高博.Web2.0时代的网站架构[J].重庆理工大学学报（自然科学），2008，22（5）：108-111.
[8]刘静波，郭玉东，王晓睿，等.设备虚拟化方法研究与实现[J].计算机工程与设计，2011，32（8）：2874-2878.
[9]贾文珏.GIS服务和GIS服务链研究[J]. 国土资源信息化， 2006（4）：33-38..
[10]孟祥旭，李学庆.人机交互技术：原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2005.
[11]宋磊，黄祥林，沈兰荪.视频监控系统概述[J].测控技术，2003，22（5）：33-35.
[12]蔡增增.基于无线传感器网络的交通信息采集系统[D].重庆：重庆大学，2012.
[13]刘巧玲.农业智能传感器数据采集系统的设计开发[D].北京：北京工业大学，2012.
[14]林梅金，罗飞，李如雄.GPRS网络的远程监测系统[J].计算机工程，2006，32（3）：240-241， 247.
[15]孙宜田，李青龙，孙永佳，等.基于模糊控制的水肥药一体化系统研究[J].农机化研究， 2015（8）：203-207.
[16]张兆敏，赵阳，任子君.河南省农业科技园区运行机制初探——以河南省农业科学院现代农业科技试验示范基地为例[J].河南农业科学，2011（8）：5-9.
[17]黄学群，李瑾，吕福旭，等.滨海农业科技园区扶持政策体系研究[J].天津农业科学，2012（4）：23-27.
[18]魏秀芬，王胜雄，孙国兴.天津农业科技园区的主要特征、基本做法与示范带动模式[J].天津农业科学，2013（4）：47-50.
[19]陈鹏.天津农业科技园区典型运行模式及发展建议[J].天津农业科学，2012（4）：28-31.
关键词：现代农业园区；服务系统；建设研究
中图分类号： TP311 文献标识码： A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.09.007
Research on The Construction of Modern Agricultural Park Service System
WANG Hao1， LI Fengju1， ZHANG Xuefei1， WANG Jianchun1， SONG Bin1， HE Jia2， QIAN Chunyang1， XU Yixin1
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Abstract： As a major measure to promote the development of agriculture in the new era， a modern agricultural industrial park needed a standard service management platform as a support. Based on the construction of modern science and technology park service system， this paper explored a set of standardized service system suitable for modern agricultural parks. It included real-time monitoring system of the park， monitoring and control of various parameters of greenhouse， information release and so on. A comprehensive application of video acquisition， network transmission， data storage， artificial intelligence analysis and other technologies was needed. The implementation of the system would help modernize agricultural parks to achieve more significant achievements in scale and economic benefits.
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现代农业园区服务系统的建设在现代园区建设中起到中流砥柱的作用，它需要依靠网络通讯、电子传感、大数据处理、卫星导航等各项技术的综合应用，达到人、地、物的和谐统一，从而实现整个园区全方位智能化监控与远程控制[4]，改善园区现有水平，更好地服务现代农业发展。
近些年来，已经有越来越多的的科研单位、企业及学者参与到了现代农业园区智能化系统的研发当中[5-6]，园区智能化水平得到了迅猛的发展。部分成果已经应用于智能园区领域，各系统主要是让农业人员可以通过电脑或者手机等终端设备对园区的各个方面进行科学控制，极大地提高了工作效率及管理水平。但是，现有的智能化系统仍然存在很多不完备的地方，主要表现在4个方面。
（1）很多系统依据国外数据采集设备制成，农业从业人员因不懂英语或对国外系统不熟练，人机交互效果不理想，导致他们不能很好地填写或者查看相应的参数，从而排斥系统的使用。
（2）很多现有系统没有从整体去规划园区各工作人员的工作职责，很容易出现权限不匹配、职责不明确的典型问题。
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（4）现有的很多智能化系统没有从功能、性能等多方面考虑，导致当用户量增加时网站的访问速度过慢，同时系统的安全性不足，容易导致数据泄露。
本研究的服务系统通过分层松耦的开发思想，更智能地把系统与相关设备结合在一起，在很大程度上解决了以上存在的问题，为现代农业园区的各项信息服务提供了强有力的保障。 2 总体架构
当今流行的系统一般为分层搭建[7]，层与层之间面向接口开发，便于松耦，现代农业园区服务系统遵循国家的相关政策及标准，通过7个层次6个体系去构建整个系统（图1）。
环境及大棚植物各生理检测传感器、园区摄像头、智能终端等多种感知园区的智能设备通过无线传感技术，把数据归一化后存入数据资源层，这中间需要基础设施层提供的基础服务，主要是对服务器、存储、网络做的统一虚拟化处理[8]。数据传入系统后，系统会根据数据的类型保存到不同的数据库中，数据库的类型包括公共基础数据库、业务数据库、图像视频数据库以及其他相应的各类数据库。在数据层之上搭建一套统一的应用支撑向上层提供服务，各服务接口间定义良好的契约，使得交互通用可靠，考虑到农业园区的现实情况，建立的支撑模块包括大数据分析平台、数据交换共享平台、视频处理平台、GIS服务[9]平台等。有了支撑层的保障，就可以通过应用层对整个现代农业园区进行具体的服务支撑了。而管理人员、科研人员、农民、游客等各类用户对象通过统一访问的窗口方便地与整个系统进行人机交互[10]。
现代园区服务系统以数据层为中心串联上下各层，为更好地完成系统的架构需要按照图2的逻辑对系统进行部署。
3 详细设计
依据现代农业园区服务系统的总体架构，整个系统平台是由农业物联网管控中心控制，对内主要包括综合调控物联网系统、园区可视化系统、农产品生长环境信息监测与自动控制系统、水肥药一体化调控系统。对外包括农业园区对外系统，具体功能结构见图3。
3.1 农业物联网管控中心
农业物联网管控中心是整个农业园区的大脑中枢，它对外通过广域网链接农业园区对外系统，对内通过局域网链接园区内的各大其他系统。通过它可以很好地对园区内的人、车、物、资金进行监视、控制、指挥、调度等，从而更好地感知现代农业园区的运营状况，保障整个园区可以安全高效地运营生产。
3.2 综合调控物联网系统
综合调控物联网系统具有环境信息监测、数据分析、远程报警、产品溯源等功能。管理员可以通过系统实现对灌溉设备的远程控制操作。同时系统增加了对相关农产品的质量安全追溯的支持。
3.3 园区可视化系统
园区可视化系统[11]负责园区及大棚生产环节、重要流通环节的视频信息，所有图像信息通过局域网实现，并把视频信息汇总到综合调控物联网系统进行统一控制管理，它主要包括大棚农作物的监控与预警、园区人员的监控及调度等功能。园区管理员或者工作人员可以通过视频监控及时发现农作物在生长过程中出现的各种问题，发生病虫害时及时记录相关情况，并做出初诊预警及建议给相关农业人员，同时农业人员对于不能确诊的病情可以通过呼叫中心及时联系相关专家进行会诊。如图4所示。
3.4 农产品生长环境信息监测与自动控制系统
建立传感器信息采集软硬件系统[12-13]，以完成农产品生长环境信息监测；预留自动控制硬件接口，以方便农业管理人员根据环境变化进行远程控制如：滴灌、施肥等操作；建立无线传感器网络系统，满足农业大棚监测地点随意移动和动态添加、减少的布放需求，以网络自组织特性完成无线网络架设，前端网络信息在中心基站点汇聚后，再通过有线IP网络或者无线GPRS网络[14]将信息传输至后台服务系统；建立农产品生长环境信息监测与自动控制软件，实现农业环境信息的在线管理与控制。
3.5 水肥药一体化调控系统
水肥药一体化调控系统与部署在温室内的水肥药一体化设备[15]进行网络对接，实时监测设备的运行状态，并且能够实现集中控制管理、统计分析、系统设置等功能。
3.6 农业园区对外系统
农业园区对外系统是为访问者提供服务的平台，根据“以人为本”的设计理念，园区平台提供了面向手机平台的移动app进行资讯推送，以便于访问者能够实时了解现代农业园区内各项设施的情况。同时访问者可以对农业园区进行质量评价、投诉建議，这有助于园区进一步提高服务水平，更好地为访问者服务，提高现代农业园区的整体竞争力。
4 结 语
现代农业园区服务系统基于“七层六体系”的理念进行开发实现，有效地把园区内的人、地、物连接到了一起。一定程度上解决了现代园区缺少统一交互平台，园区内各人员职责分工不明确等问题，整个系统面向服务进行编程，有利于松耦合，便于模块移植。虽然本现代园区服务平台具有以上优点，但是随着科技的发展及国家对现代园区政策的不断完善，本平台未来仍然需要不断地升级与维护以适应新的发展需要。同时该平台的一些功能有尚待改善的地方，今后还需进一步的研究和改进[16-19]。
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