湖北宜昌农业大数据平台价值

湖北宜昌农业大数据平台价值随着我国法制建设的不断进步，网络安全水平的不断提升，物联网、云计算和移动互联网信息技术的飞速发展，农业数据呈爆发增长趋势，研究农业大数据应用将大大增强本地区农业经济发展水平。本项目的实施和持续发展，一方面加快农业农村大数据的有效整合、融合，破除信息孤岛，实现区域农业农村的信息化改造；另一方面持续推进农业大数据的汇聚、共享和交换，形成覆盖全面、业务协同、上下互通的区域农业农村大数据发展格局。在宏观层面上，具有对水土资源调节、气候调节、人口粮食资源分配、食品安全等在政策上起到调控的重要意义。微观层面上，可以对农业生产链的各环节起到指导作用，帮助农业生产实现行业内资源的最优化配置(如育种、施肥、植保、收获、加工、存储等环节)。因此，农业大数据的发展应用是建设农业农村现代化、实施乡村振兴战略、推进农业农村信息化发展和推动我国从农业大国走向农业强国的有力抓手。通过采集汇农业产业链的数据资源，打通数据资源壁垒，形成数据共享汇聚通道，形成功能强大、目录清晰、服务共享的宜昌市综合服务平台，提升涉农数据资源治理能力，建立农业不同环节监测、预警的数据分析模型，挖掘农业数据资源价值，辅助政府指导以及农业各行业管理部门工作决策，同时也为产业链相关企业、社会大众提供相关的数据服务。其用户主要是政府、生产主体、社会公众等。1、政府需求政府需求主要集中在释放政府数据资源价值，提升对农业产业监测监管的掌握能力，对农业供给侧改革精准发力三个方面。（1）释放政府数据资源价值农业产业链数据资源核心需求是促进宜昌市农业产业健康发展，提升农业国际竞争力。在不泄露国家经济秘密和企业商业秘密的前提下，充分开发数据的商业价值。其帮助政府实现政府内部闲置农业数据资源的集中融合，体现政府数据资源的规模优势，并通过有效推动政府内部数据共享和公共数据资源开放，最大限度地开发和释放政府闲置数据资源的潜在价值，实现数据规模、质量、应用和服务水平同步提升。（2）提升对农业产业监测监管的掌握能力由于农业产业链长、各环节分割，而导致政府多个部门都有涉及农业产业的数据资源信息，但是缺失对其的整合和全局信息的把控。因此，推进建设农业产业链数据资源数据中心建设，为全国农业及相关部门提供农业发展、研究的数据服务和分析服务，使政府全面掌握全国农业产业发展情况，实现对农业产业发展的和市场价格实施精准调控，避免农业供求周期性失衡和波动；完善农业产品溯源体系，能够助力政府和农业部门掌握农产品质量安全信息，监控市场情况，维护地方品牌信誉，提高农产品安全和核心竞争力。（3）提升病虫害防治能力在大数据时代，检验检疫机构可利用大数据高效生成、分析、反馈的特点，全面感知和预测企业所需服务信息，对公共服务需求进行多维度多层次细分，及时发现需求热点。依托大数据，农业病虫害防治数据能够及时更新，提高防治数据的实时性；利用大数据深入分析、预测，及时发现工作中存在的问题，可以起到科学辅助决策的作用；运用大数据搭建农业资源中心平台，提升病虫害防治系统对数据的处理能力；大数据通过数据共享、共用，推动建立统一的数据服务平台，再通过关联分析，将多个产业园区的数据交叉融合，则能够精准掌握更全面的真实状况，及时发现问题，从而进一步提升检病虫害防治的精准性和针对性。同时，依托设施病虫害监测预警系统，可以大幅提高病虫害防治效率，实现节能、绿色农业。2、生产主体需求（1）指导种植户调整生产计划通过大数据技术加强农业价格周期波动规律研究，一方面为全市农民和种植企业提供较为精准的预测与预警信息，并根据这些信息指导种植调整生产计划，在市场价格波动中减损增效，降低种植风险。（2）助力企业提高生产效率和流通效率以农业大数据和追溯体系的预测预警服务为依托，海量数据积累探寻农业产业发展的规律和与相关产业的关联性，为农业产业链上下游相关企业提供预警预测，帮助整条产业链企业提前获取有价值的信息，对资源进行合理配置调整和规划，利用此类数据服务产生收益，助力农业供给侧结构性改革；此外，数据的分析不仅能够促进农业的精准营销，还能够促进产品和服务的创新能力。（3）以追溯机制保障食品质量安全首先，通过追溯体系对农业产业链相关数据进行采集、整合和分析，构建出从田间到餐桌的可追溯数据，保障社会食品安全，消除消费者对产品质量的疑虑；其次，着力搭建肥料、农药质量安全追溯系统，以农业为试点推动食品安全端口前移，从源头切断食品安全隐患。总之，通过农业及其产品质量安全标准体系的构建，对农业及其产品的质量进行分级与认证，全面提高农业质量和市场竞争能力。3、社会公众需求（1）提升种植科技转化能力数字化生产农业联网测控系统可提供农业生产全过程数字化的需求，构建由环境及生长综合信息监测、生产过程管理、互动展示等系统组成的宜昌市综合服务平台，实现农业生产流程信息的精准获取、智能调控和信息化管理，有力提升农业生产管理技术水平，实现果园管理科学化、智能化，带动全市农业产业升级转型。（2）为农业保险提供预测支撑通过重点采集农业种植信息、化肥农药信息、流通信息、销售信息、市场信息等数据资源，分析判断农业产业发展的各项指标走势，有效地控制市场风险，为农业保险服务提供数据支撑。2、系统功能指标农业资源数据中心拥有海量数据，其数据处理方式与传统架构完全不同。原有小型机加商业数据库的方式已不能完全胜任，部分领域数据需要引入新架构。大数据存储于处理架构包括分布式存储、分布式资源管理及分布式文件架构。（1）数据汇聚功能数据汇聚功能要求实现将各部门相关的信息资源统一采集交换到数据中心前置库中，满足多种采集方式，能够满足不同的网络环境、不同的数据类型等情况下进行数据的采集，并对采集的数据进行处理，进入中心库保存。该项目建设平台的数据汇聚功能包含数据采集、数据交换、数据处理等功能。（2）数据治理功能农业资源数据中心的数据在共建共享共用、开放运营及行业应用过程中，数据来源于各个业务系统，只有建立对数据质量的信任，才能放心地进行使用。所以数据治理和质量保障在数据开放共享平台建设中显得由为重要，数据开放共享平台数据治理功能主要包括信息资源目录管理、元数据管理和数据质量管理等。（3）数据运营功能数据运营功能聚焦对数据共享、开放、融合的提供，对提供服务授权、认证、过程进行统一管理，并提供数据开放共享平台运行过程的全程监控。数据开放共享平台数据运营功能主要包含服务管理、基于服务管理的数据开放以及运行监控等内容。（4）数据应用功能数据共享、开放的最终目标都是为了要创造价值，数据的价值主要通过应用进行体现。数据开放共享平台数据应用主要是政务数据分析功能，主要包括数据采集、数据分析、结果发布三个组成部分，能够实现实时、批处理、交互分析，最终通过报表、仪表盘、API等形式展示结果。3、信息量指标数据采集量包括原始数据信息量和资料信息量。需要分别测算。采集量分析如下表所示：原始数据信息量湖北省宜昌市数字农业试点建设项目业务数据，一年度中其中各试点企业所建设的信息化系统及配套硬件设备，平均每5分钟采集一次，包含但不限于墒情数据、气象数据、病虫害数据、作物生产数据、投入品数据、销售等数据。每个试点企业每次采集约50条数据，预计每日约14400条数据，每月约产生43.2万条数据，每条数据记录按0.5KB计算。所有试点企业采集作业方式的服务器处理的原始数据信息量按如下方式计算：年数据信息量=试点企业总采集数×12个月×每条数据记录大小。代入具体数值计算得出，试点企业每年采集的数据总数的原始数据信息量为：43.2万条记录/月×6×12个月×0.5KB/记录=14.83GB。（2）资料信息量项目中的业务数据不光包括文本数据，还包括图片、音频、视频、文件等数据。各系统用户使用业务系统每月信息总量约5GB。资料信息量按如下方式计算：年信息量=每月项目资料信息量×12个月。代入具体的数值计算得出：资料信息量为：5GB/月×12个月=60GB。4、系统性能指标结合对上述业务需求及系统用户的分析，为了使平台能顺利运行，对大量数据进行处理，系统需要有足够的性能指标要求来满足和支撑业务。平台能够保证海量数据的高并发读写性能和网络吞吐性能在合理范围内，有效保证业务系统的高效性，对关键业务提供快速的响应，使得业务能够正常、顺利、高效的开展。主要性能指标如下：结合实际网络情况，系统并发2000用户响应速度3s;系统支持最大在线数为20000人;系统支持最大并发数为2000人;响应时间：执行动作相应时间维持在秒级以内；更新处理时间：报告等任务状态同步时间控制在2s以内。5、项目数据架构本项目以数据本质特征分类为基础，以全业务为视角，以跨专业、跨系统、跨层级数据分析应用为主线，对农业资源数据中心进行分类、模型化等优化细化处理，设计高效、科学的数据组织和存储架构，以满足果业大数据级数据管理、分析挖掘和业务管理辅助决策之需要。数据特征按照业务属性划分为，为分主数据、属性数据、交易（事务）数据和实时采集数据、结果（分析挖掘/汇总）数据和元数据。数据按格式分为结构化（产业数据）、非结构化数据（文件、视频、图片、音频等），本设计方案在数据逻辑设计上采用数据特征分类，在物理存储上兼顾数据格式分类要求。根据以上数据分类原则，将项目所涵盖的数据形成以下数据分类：图4-3数据分类图4-4数据特征分类（1）主数据：体现核心业务的基本特征，如农业的农产品和农业的产业；（2）属性数据：如农业的农产品分类中的价格、产量、产值等；（3）交易（事务）数据：如农资监管、农产品质量安全监管业务数据和实时采集测点数据，采集系统按时点自动产生的数据，不需要人工干预，通过物联网传感器、采集器、终端直接采集的数据；（4）结果（分析挖掘/汇总）数据基于主数据、属性（基础）数据、交易（事务）数据，按照一定的统计周期、口径、维度等业务规则并通过算法进行汇总、统计、计算等加工处理生成的数据。例如查询统计数据、报表数据等。图SEQ图\*ARABIC2结果（挖掘分析/汇总）数据与业务域对应关系示意图结果（分析挖掘/汇总）数据具有较强业务特征，在统计频度、周期、口径等方面进行封装设计。6、项目技术架构图4-6系统技术架构图整个项目以IISApplicationServer为核心平台，实现基IIS的分布式多层体系架构实现。系统主要包括后台SQLServer数据库、中间层业务逻辑实现、Web表现层、通用对外数据库共享接口、手机客户端接口、物联网设备接口以及统一身份认证服务接口。中间层业务逻辑层统一访问数据库，实现系统业务逻辑，为系统表现层、相关接口提供统一调用方法。Web表现层采用基于Vue+Element+MVC的实现，并通过调用业务逻辑层接口交换数据。用户可以通过基于HTTP的浏览器客户端及拼接大屏进行数据展示等。手机客户端接口基于HTTP协议，主要为智能手机和移动物联终端提供通过客户端软件进行相关信息查询。物联设备接口基于RS232/RS485分别同物联网设备、身份证识别仪、土壤墒情检测仪、土壤养分检测仪及病虫害智能防控等设备与本系统进行交互，实现检测数据和扫描设备的实时数据采集，最终按业务规则采集入库。统一身份认证服务接口基于SSO单点登录技术，提供用于进行单点登录集成的相关API接口服务，根据开发规范进行各个应用系统的技术集成。提供不同网络环境的系统单点登录管理，系统能够抵御威胁、发现安全事件以及在系统遭到损害后能够恢复先前状态等的程度。8、效益分析8.1经济效益分析物联网数字农业技术的应用，在经济效益方面，主要表现在其有利于提高生产效率、降低循环流转成本、节约能源资源投入成本、增加农产品附加价值、带动农业物联网技术相关设备和软件产业的发展等。（1）生产效率提升。数字农业实现了生产管理的远程化、自动化以及智能物流运输，生产管理和流通过程更加快速、高效，提高了单位时间的生产效率。同时，还实现了生产管理的精准化，提高了单位面积、空间或单位要素投入的产出比率，即提高了投入产出效率。（2）循环流转成本降低。这里的循环流转成本主要指物流成本、交易成本和代理成本。借由农业物联网技术，农产品具有了身份标识，其生产、管理、交换、加工、流通和销售等各环节的产品信息实现无缝对接，可以实现农产品的自动归类、分拣、装卸、上架、跟踪以及自动购买结算等，降低了物流成本。不仅如此，农业物联网技术的应用还实现了农业各循环流转环节的远程化、数字化和智能化，使得农产品信息发布和对接更加便利，甚至可以实现农业生产与电子商务的直接对接，既为减少其循环流转环节提供了重要契机，也为降低循环环节中信息的不对称性提供了有力保障，从而为农产品交易成本、代理成本的降低提供了较大空间。（3）能源资源的成本节约。过去基于感性经验的农业生产和管理方式，能源资源浪费较为普遍，农业灌溉、施肥、用药过度等行为产生了能源资源的浪费问题，增加了能源资源投入成本。物联网技术的应用使精准化农业生产管理方式得以实现，能源资源投入成本得以节约。智能存储技术也为流通环节的能源节约提供了巨大空间；而生产管理的远程化和智能化减少了农业从业者到达现场的必要性，为降低基于人的实体流动而产生的能源资源消耗提供了条件。（4）农产品经济附加值的增加。农业物联网技术下，农业生产和管理精确可控，肥料和农药、饲料添加剂等用量精确科学可控，其残留率可得到有效控制。智能储存技术在流通环节为农产品的保鲜和防腐提供了技术支撑，而食品安全溯源技术为农产品安全的全程溯源提供技术保障，从而农产品质量安全得到保障，经济附加值得到提高。（5）带动农业物联网技术设备及相关产业经济发展。农业物联网技术除了提升农业产业自身的发展外，还可以带动其相关物联网技术设备和软件产业的发展。2.2社会效益通过环境监测控制系统、工厂化育苗系统、生产过程管理系统、产品质量安全监控系统、采后商品化处理系统建设，实现了食品安全溯源、农业生产管理的精准化、远程化和自动化及农产品智能储运等技术应用功能，这些技术功能具有一定的社会经济效益。主要表现在其有利于保护生态环境、保障食品安全、节约能源资源、引导产业结构均衡发展和实现“人”的进一步“在场”。1、保障食品安全。农业物联网技术的应用实现了农业生产管理的精准化，可以有效控制投入的化肥、农药和饲料添加剂等危害健康的物质残留问题。流通环节的智能储运技术为农产品的保鲜和防腐提供了技术支持，而食品安全溯源技术更是为食品安全监控提供了保障。所以说，农业物联网技术的应用可以有效保障食品安全。2、节约能源资源。农业物联网技术所带来的能源资源节约除了具有节约经济成本的经济效益外，从能源和资源保护的视角看，也具有积极的社会效益。3、精确农业产出的预测和统计，引导农业产业结构平衡发展。农业物联网技术通过应用遥感技术进行产量预测，通过将传感器件集成到机械装备上可实现精确测产，使得农业产业产量预测和精确测产技术得以广泛应用，有助于引导产业结构平衡发展，避免因信息不对称所导致的产业结构失衡，进而引发农民增产不增收等问题。4、实现“人”的“在场”解放。农业物联网技术实现了农业生产管理的远程化和自动化，减少了农业从业者到生产现场进行作业的必要性；而农产品智能储运技术也使流通环节的从业者的“在场”参与必要性大大降低。“人”得以从“在场”的束缚中得到进一步松绑。这里的“人”既包括农业生产管理者，也包括提供咨询诊断服务的专家，还包括物流搬运人员以及销售终端的结算人员等。这种“人”的