农业科研实验基地运维与管理的实践与思考

农业科研实验基地运维与管理的实践与思考

1总结基地是国家科技创新体系的重要组成部分。作为国家组织高级别基础研究和应用基础研究的重要窗口，它汇集了优秀的科学家，开展了学术交流。2科学研究问题随着人类社会的不断发展，人类对客观世界的探索和认识也不断地向新的深度和广度拓展，科学研究的问题也日益趋于复杂化。传统的野外科技工作的科学研究方法和手段已经暴露出明显的不足：一方面，小范围、封闭式的科学研究活动使得科学数据不能快速流动和充分地共享，造成重复劳动、科研效率低下的问题，延长了重大科研成果产出的时间3建设智能实验基地的可行性分析3.1提升科研效率通过实验基地信息化建设，提升基地的科研观测监测条件水平，实现科研人员远程了解设备设施运行状态和提取运行结果参数，大幅提升科研效率。同时，智慧实验基地建设可以提升设施及装备的安全监控能力，实现设备设施的及时保养和远程维护，延长使用寿命，确保安全生产。通过构建泛在、互联、智能的基地传感网和传输网，打破物理与虚拟的空间界限，实现统一运营管理及O2O服务。3.3实现基地信息共享目前，科研实验基地对外开放交流不够，实验基地相互之间也缺乏联系，科研单位对实验基地的统筹协调不够。另外，实验基地急需对各种数据进行信息化整理加工，实现线上共享，以便更好地促进基地对外交流，加强科研单位对基地的了解以及统筹协调。实验基地的大数据汇聚和应用是智慧基地建设的核心课题，通过构建完整的实验基地数字底板，汇聚土地物理空间数据、基地建筑数据、基础设施数据、生态环境数据、人员活动数据，形成科研实验基地大数据资源池，可为多部门、多业态、多系统、多主体的大数据共享提供坚实基础。4基于物质网络的智能实验基地的建设4.1资源实时远程查询与成果共享以构建满足业务需求、适合数据特点的新型智慧实验基地平台为目标，实现各基地地理方位、土地属性、工作任务、设施设备等信息整合，满足对基地各种数据、各种资源、监控影像、科研实景的远程实时访问查询查看的需求。嵌入基于App建立的预约服务模块，促进基地资源跨单位共享。同时，拟进一步健全基地资源开放共享制度，制定实验基地开放共享管理办法，明确共享的内容、范围、条件，共享各方责权对等、互利共赢的管理机制、实验基地之间的协作机制和评价考核等。平台建成后，将有力支持需多个实验基地支撑的重大研发任务，便于将其研究工作优先安排在位于不同生态区的科研实验基地进行。4.2项目设计采用物联网三层架构的设计思想，完成智能数据采集由感知层到应用层的整体设计（见图1）。4.3基地网络及平台建设1）物联网感知层设计与实现。无线网络感知层承载的是多传感器数据采集端，主要任务就是在实景科研现场进行数据采集，并定时将采集到的数据通过GPRS传输到系统服务器2）物联网网络层设计与实现。网络层涉及通信技术、互联网技术和自组织通信技术等，开展基地高速科研网络和低功耗广域网建设，安装各种视频监控设备和低功耗传感设备，在其上实现基地各数据、各资源、监控影像、科研实景的远程实时访问查询查看。通过向运营商购买服务的方式，充分利用已经成熟的5G商用网络，结合现有高速有线网络，并以WiFi6热点网络为有益补充，利用虚拟组网技术和SDN（软件定义网络）架构，融合搭建泛在的科研实验基地高速软硬件融合网络服务环境。利用已经成熟的NB-IoT技术和LoRa技术，搭建全院基地低功耗广域物联网，为试验性、常规性传感设备提供一个统一的低功耗广域物联网络。3）物联网应用层设计与实现。应用层承载着终端用户设备，主要实现数据管理及与用户进行交互。实现的主要功能包括：用户认证管理、用户对设备的授权访问、野外科研设备运行状态的监控、野外科研现场设备实时数据的展示及选定时间段的历史数据分析与展示等功能。主要包括以下几个子系统：一是智慧实验基地数据采集平台建设。将物联网技术、无线传感网络、5G、人工智能技术等融于一体，通过智能网络将各种数据采集设备联网，实现实验基地数据的快速流动和充分共享，开展数据自动获取、先进计算、协同工作、数据挖掘等管理服务，提高科研成果产出效率和拓展研究范围。二是基地科研实景监控平台建设。通过在关键部位部署大量4K高清摄像头，借助5G、WiFi6等高速网络，将基地重要设施设备、作物生长情况信息远程高速回传办公网络。三是基地综合信息管理平台建设。通过各类专业监测系统实现对基地各类信息的综合管控，如智能能源管理系统、道路交通管理系统、人员出入管理系统、智能安防管理系统、环境监控管理系统、智慧管网（水利、电力等设施）管理系统。四是基地综合信息服务平台建设。实现物业后勤服务、餐饮住宿服务、生活娱乐服务，对基地科研人员提供线上线下O2O的综合服务。五是基地数据共享平台建设。实现现有基地信息的数据共享和远程预约。5科研合作基础物联网与实验基地的有机结合实现了物与物、人与物的智能识别与管理，克服了数据孤岛、应用孤岛、资源孤岛，实现了资源整合，将强硬件与软环境深度融合，实现基地的智能化、可视化管理与监控，人员的互动协作、科研资源的互通互联以及高度信息共享。利用物联网技术、图像识别技术、人工智能技术等现代信息技术对分布在全国各地的实验基地进行全面的智能感知与监控，以物联网技术为核心，建立“智慧化”基地综合管理平台，实现基地的智能化、可视化管理与监控3.2.政策保障2018年12月19日—21日，中央经济工作会议在北京举行，会议重新定义了基础设施，把5G、人工智能、工业互联网、物联网定义为“新型基础设施”。2020年3月4日，中共中央政治局常务委员会召开会议，强调加大公共卫生服务、应急物资保障领域投入力度，加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。新型基础设施中的信息基础设施主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施，如以5G、WiFi6为代表的高速互