林少普++倪禮豪

摘要：以溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化平臺(tái)建設(shè)為對(duì)象，研究了面向農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民的信息化需求，結(jié)合三網(wǎng)融合發(fā)展的背景和最新的云計(jì)算技術(shù)，運(yùn)用軟件工程的思想方法，設(shè)計(jì)了一個(gè)信息化管理平臺(tái)的SaaS模式解決方案。通過(guò)實(shí)踐證明，該方案穩(wěn)定、可靠，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用的SaaS化。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)科技園；三網(wǎng)融合；云計(jì)算；SaaS模式

中圖分類號(hào)： TP311

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.014

0 引言

農(nóng)業(yè)信息化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，包括農(nóng)業(yè)資源科學(xué)合理開(kāi)發(fā)利用、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施裝備、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)科技操作、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、農(nóng)業(yè)市場(chǎng)流通體系、農(nóng)民文化科技素質(zhì)等方面信息網(wǎng)絡(luò)化工程。農(nóng)業(yè)科技園集中體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)業(yè)信息化方面的特征，在面向“三農(nóng)”信息化建設(shè)中，研究農(nóng)業(yè)科技園的信息化建設(shè)有重要的代表意義和示范作用。綜合化的信息化解決方案，涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，云計(jì)算及上層應(yīng)用系統(tǒng)。

1 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化管理平臺(tái)是借助信息化技術(shù)，對(duì)科技園的業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)字化管理，以提升管理效率。通過(guò)電腦和手機(jī)終端可以實(shí)時(shí)了解科技園內(nèi)大棚等各個(gè)場(chǎng)所的使用現(xiàn)狀，并通過(guò)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控獲取現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面。管理人員通過(guò)平臺(tái)提供的管理界面，可以直觀方便地對(duì)大棚的使用現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)管。生產(chǎn)者通過(guò)平臺(tái)提供的查詢功能，可以隨時(shí)隨地掌握大棚的基本使用信息。平臺(tái)中積累的歷史使用信息，有助于科技園管理者更加合理地對(duì)大棚的使用規(guī)劃進(jìn)行科學(xué)調(diào)度。

溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化管理平臺(tái)在實(shí)現(xiàn)園區(qū)信息化管理的基礎(chǔ)上，也將作為智慧農(nóng)業(yè)整體解決方案的接人平臺(tái)，可以將示范系統(tǒng)融人到該平臺(tái)進(jìn)行整體展示。據(jù)調(diào)研，園區(qū)信息化互動(dòng)管理平臺(tái)在國(guó)內(nèi)尚未有功能完善的同類產(chǎn)品，建設(shè)完成后將達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

2 系統(tǒng)主要功能

溫州農(nóng)業(yè)科技園具有都市農(nóng)業(yè)的典型特征，對(duì)園區(qū)實(shí)現(xiàn)全面的信息感知和掌控，包括了園區(qū)生產(chǎn)自然資源的水體水質(zhì)、光照、空氣溫濕度、微量元素、土壤濕度、電導(dǎo)率、溫度、緊實(shí)度、土壤墑情、肥力狀況、植被等；也包括了農(nóng)資投人、農(nóng)產(chǎn)品、機(jī)械裝備等，通過(guò)RFID技術(shù)、各類傳感器、衛(wèi)星遙感系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，傳輸?shù)交A(chǔ)信息平臺(tái)，經(jīng)過(guò)信息加工與數(shù)據(jù)分析，整個(gè)園區(qū)的功能模型圖如圖1所示。

為用戶提供以下主要功能。

（1）園區(qū)各場(chǎng)所的分配方案查詢和展示；

（2）園區(qū)各場(chǎng)所的規(guī)劃和分配；

（3）園區(qū)各場(chǎng)所的使用現(xiàn)狀查詢和展示（使用者、種植作物、使用期限、作物生長(zhǎng)周期信息、棚內(nèi)溫濕度等基本環(huán)境信息）；

（4）園區(qū)實(shí)時(shí)氣相信息及天氣預(yù)報(bào)信息查詢；

（5）大棚的歷史使用信息查詢和統(tǒng)計(jì)；

（6）大棚內(nèi)作物種植相關(guān)操作提醒（施肥、養(yǎng)護(hù)、采摘等）；

（7）大棚內(nèi)的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控；

（8）平臺(tái)使用者的用戶及權(quán)限管理。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

鑒于溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化程度高、信息系統(tǒng)多、應(yīng)用密集，三網(wǎng)融合發(fā)展和云計(jì)算技術(shù)的日臻成熟，本研究選擇構(gòu)建企業(yè)私有云，在頂層以軟件即服務(wù)SaaS的模式部署信息系統(tǒng)。避免各系統(tǒng)相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)重復(fù)、分散.不一致性問(wèn)題。改善各信息系統(tǒng)的彈性擴(kuò)展、方便擴(kuò)容，提高可復(fù)用性，以滿足各園區(qū)的個(gè)性化需求。降低各園區(qū)信息化基礎(chǔ)設(shè)施部署周期，提高各園區(qū)信息化投入產(chǎn)出比。

體系架構(gòu)共分為物理資源層、基礎(chǔ)設(shè)備服務(wù)層（Infrastructure as a Service，IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)層（Platformas a Service，PaaS）和軟件即服務(wù)層（Software as a Service，SaaS）這四層。硬件基礎(chǔ)層主要包括服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備?；A(chǔ)設(shè)施層主要包括虛擬化計(jì)算、虛擬化存儲(chǔ)、虛擬化網(wǎng)絡(luò)，可選擇OpenStack作為IaaS層的后端軟件，向平臺(tái)層提供接口。平臺(tái)即服務(wù)PaaS層的前端包括IaaS層的適配器，PaaS層之上的基礎(chǔ)平臺(tái)主要包括應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)、服務(wù)集成平臺(tái)、應(yīng)用運(yùn)行平臺(tái)、應(yīng)用中間件平臺(tái)和流程服務(wù)平臺(tái)。在PaaS的后端，通常還包括企業(yè)內(nèi)公共服務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)公共服務(wù)組件。在軟件層，即SaaS平臺(tái)，主要是業(yè)務(wù)軟件，SaaS架構(gòu)如圖2所示。

4 軟件即服務(wù)SaaS層設(shè)計(jì)

4.1 溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化平臺(tái)設(shè)計(jì)

根據(jù)溫州農(nóng)業(yè)科技園信息化的基本需求，運(yùn)用軟件工程的思想方法，采用名詞法和動(dòng)賓法確定系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景和用例圖，進(jìn)一步，用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想方法和Web程序的設(shè)計(jì)要求，抽象出實(shí)體和聯(lián)系，本平臺(tái)的主要實(shí)體有園區(qū)劃分的功能區(qū)，租戶，作物，作物生長(zhǎng)要素，作物田間管理，功能區(qū)與租戶之間形成多對(duì)多的聯(lián)系功能區(qū)租賃信息，功能區(qū)與作物形成多對(duì)多的聯(lián)系功能區(qū)作物種植信息，作物與作物生長(zhǎng)要素之間是種一對(duì)多的關(guān)系，作物與作物田間管理是種一對(duì)多的關(guān)系，不需要獨(dú)立設(shè)計(jì)出聯(lián)系模式。

確定實(shí)體和聯(lián)系的屬性，得到主要的關(guān)系模式有：

（1）功能區(qū)基本表（功能區(qū)序號(hào)，功能區(qū)名稱，功能區(qū)地圖url，面積，類別，所屬園區(qū)，備注）；

（2）租戶基本表（租戶序號(hào)，租戶法人名稱，租戶法人代表，組織機(jī)構(gòu)碼/身份證號(hào)，聯(lián)系方式，住址，備注）；

（3）功能區(qū)租賃信息表（功能區(qū)序號(hào)，租戶序號(hào)，簽訂日期，租期，租賃合同，備注）；

（4）作物基本表（作物序號(hào)，作物名稱，生長(zhǎng)周期，播種時(shí)間，收成時(shí)間，備注）；

（5）功能區(qū)作物種植表（功能區(qū)作物種植序號(hào)，功能區(qū)序號(hào)，作物序號(hào)，種季，種植開(kāi)始時(shí)間，種植結(jié)束時(shí)間，功能區(qū)狀態(tài)，備注）；

（6）作物生長(zhǎng)要素基本表（序號(hào)，生長(zhǎng)環(huán)境要素，要素保障開(kāi)始時(shí)間，要素保障結(jié)束時(shí)間，要素保障實(shí)施要點(diǎn)，作物序號(hào)，備注）；

（7）作物田間管理（作物田間管理序號(hào)，作物田間管理名稱，建議開(kāi)始時(shí)間，建議截止時(shí)間，田間管理要點(diǎn)，功能區(qū)作物種植序號(hào)，備注）。

以上實(shí)體和聯(lián)系的關(guān)系模式，列舉的是關(guān)鍵屬性，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)更加細(xì)粒度的需求，補(bǔ)充模式的屬性。

4.2 信息平臺(tái)的SaaS化設(shè)計(jì)

根據(jù)具體的信息應(yīng)用系統(tǒng)，可以進(jìn)行SaaS化，SaaS化一般有平臺(tái)型SaaS和簡(jiǎn)單SaaS兩種模式。平臺(tái)型SaaS軟件功能較豐富.根據(jù)客戶的具體需要，定制購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng)的服務(wù)，開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的功能，實(shí)現(xiàn)SaaS化。簡(jiǎn)單SaaS應(yīng)用可以在原來(lái)信息系統(tǒng)每個(gè)基本表添加Appid字段，來(lái)標(biāo)識(shí)該記錄屬于某個(gè)客戶的應(yīng)用，該方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但是當(dāng)數(shù)據(jù)量龐大時(shí)，對(duì)服務(wù)端的性能影響比較大。

本方案采取兩者相結(jié)合的模式，在上述7個(gè)實(shí)體聯(lián)系模式中選擇聯(lián)系模式平臺(tái)化設(shè)計(jì)，實(shí)體模式簡(jiǎn)單化設(shè)計(jì)。即針對(duì)客戶的每個(gè)應(yīng)用設(shè)計(jì)各自獨(dú)立的聯(lián)系模式，實(shí)體模式則添加Appid字段來(lái)區(qū)分各應(yīng)用。使得在復(fù)雜性和性能方面得到平衡。endprint