華雪琦,孫明喆 ,黃冠博,趙慧彤,劉同海,李乃祥
(天津農(nóng)學(xué)院 計算機與信息工程學(xué)院,天津 300384)
隨著“數(shù)字農(nóng)業(yè)”建設(shè)的日趨深入,建設(shè)基于網(wǎng)絡(luò)的信息共享服務(wù)平臺是“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的基礎(chǔ),是提高農(nóng)業(yè)管理水平和信息化程度的必然趨勢,也是為發(fā)展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)源支持[1]。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為現(xiàn)代數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了強大的技術(shù)基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平的重要標志,是促進農(nóng)業(yè)發(fā)展與進步的重要工具,是推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)代化的重要手段?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)對高新技術(shù)的強烈需求,加速了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)社會的到來,對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也提出了更高的要求[2]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的過程監(jiān)控、科學(xué)決策和實時服務(wù)。我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正在加快向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。信息化與農(nóng)業(yè)行業(yè)的深度融合,實現(xiàn)廣泛的智能化,是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)走向信息化、智能化的必要條件[3]。
近年來,天津市將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為推動信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化融合的重要切入點,全面推進農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè),加快云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用,有力地推動了天津現(xiàn)代都市型農(nóng)業(yè)快速升級[4]。通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用,創(chuàng)建了具有天津特色的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展模式,為我國大范圍開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供有效借鑒,具有強烈的時代意義。天津市努力探索具有區(qū)域特色的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展道路,已在機制保障、技術(shù)選擇等方面進行了很好的嘗試,取得了良好的效果[5]。目前天津農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)各個示范基地發(fā)展勢態(tài)較好,但是存在環(huán)境數(shù)據(jù)相對獨立,數(shù)據(jù)共享不足等問題。而且現(xiàn)有的天津市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享相關(guān)網(wǎng)站缺乏對數(shù)據(jù)的有效整合和分析,數(shù)據(jù)管理方式低效,功能單一。因此農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地的環(huán)境數(shù)據(jù)共享及管理平臺亟待搭建與完善。
本系統(tǒng)以天津農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地環(huán)境數(shù)據(jù)為研究對象,在進行數(shù)據(jù)調(diào)查、可行性分析及需求調(diào)查分析的基礎(chǔ)上,通過超文本標記語言HTML、層疊樣式表CSS、通用開源腳本語言PHP、直譯式腳本語言JavaScript以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)MySQL等技術(shù),開展數(shù)據(jù)庫設(shè)計,研發(fā)實現(xiàn)系統(tǒng)的新聞發(fā)布、農(nóng)產(chǎn)品展示、基于地圖的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)的管理、用戶管理及新聞管理等功能。本文構(gòu)建了天津市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地的資源信息共享平臺。
本系統(tǒng)采用了MySQL數(shù)據(jù)庫,MySQL是一個小型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),可以運行于Windows系統(tǒng)而不會發(fā)生沖突,在Unix或類似Unix系統(tǒng)上運行則更好。且MySQL更適合與網(wǎng)站所用的PHP語言組成環(huán)境[6]。設(shè)計初期,采用phpMyAdmin 管理數(shù)據(jù)庫。phpMyAdmin 是一個以PHP為基礎(chǔ),以Web-Base方式架構(gòu)在網(wǎng)站主機上的MySQL的數(shù)據(jù)庫圖形化管理工具,讓管理者可用Web接口管理MySQL數(shù)據(jù)庫。通過此方式可以使數(shù)據(jù)庫管理變得容易,尤其要處理大量資料的匯入及匯出更為方便。phpMyAdmin跟其他PHP站點一樣在網(wǎng)頁服務(wù)器上執(zhí)行,但是可以在任何地方管理MySQL數(shù)據(jù)庫,方便的建立、修改、刪除數(shù)據(jù)庫及資料表。也可借由phpMyAdmin建立常用的php語法,方便編寫網(wǎng)頁時所需要的sql語法正確性[7]。
地圖模塊是通過百度地圖API來實現(xiàn)的。百度地圖API是為開發(fā)者免費提供的一套基于百度地圖服務(wù)的應(yīng)用接口,包括JavaScript API、Web服務(wù)API等多種開發(fā)工具與服務(wù),提供基本地圖展現(xiàn)、搜索、定位、逆地理編碼、LBS云存儲與檢索等功能,適用于PC端、移動端、服務(wù)器等多種設(shè)備,多種操作系統(tǒng)下的地圖應(yīng)用開發(fā)。JS版本還為用戶開放了開源庫,簡化開發(fā)[8]。本文以百度地圖API為基礎(chǔ),利用JavaScript語言通過BMap命名空間下的point類來創(chuàng)建天津市范圍內(nèi)各個農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基地的地理坐標點。將地圖初始化后,在每個點使用InfoWindow創(chuàng)建信息窗口實例,信息窗口內(nèi)浮動顯示HTML內(nèi)容。實現(xiàn)其基于地圖的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)查詢等功能。
搜索結(jié)果面板是通過超文本標記語言HTML、層疊樣式表CSS和JavaScript語言來完成的。
系統(tǒng)具體功能如圖1所示。
圖1 天津市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)共享平臺功能結(jié)構(gòu)圖
本平臺總體上來說分為前臺和后臺兩大部分,前臺部分包括新聞模塊、產(chǎn)品展示模塊、基于地圖的環(huán)境數(shù)據(jù)查詢界面等功能。新聞模塊主要展示天津市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地的近期動態(tài)和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)消息,使用戶快速獲取所需信息。產(chǎn)品展示模塊主要實現(xiàn)各個基地的最新研究成果。查詢界面包含地圖模塊、搜索結(jié)果面板和多條件查詢模塊。
系統(tǒng)通過點擊地圖模塊中示范基地的坐標點,可彈出查詢結(jié)果窗口信息,主要包括基地名稱、地址以及該基地環(huán)境數(shù)據(jù)的預(yù)覽,同時可以通過該窗口鏈接到該基地詳細的環(huán)境數(shù)據(jù)信息展示頁面,如圖2所示。
圖2 地圖查詢功能圖
多條件查詢模塊實現(xiàn)了對各基地的CO2濃度、土壤溫濕度和光照強度等數(shù)據(jù)的綜合查詢,每項條件都設(shè)置了一個下拉式菜單,下拉式菜單中列出了該項數(shù)據(jù)的查找區(qū)間選項,用戶可以通過對各條件的數(shù)據(jù)區(qū)間的選擇,在地圖上快速找到符合條件的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基地,并通過搜索結(jié)果面板了解到這些基地的基本信息。
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境共享平臺數(shù)據(jù)庫主要是存儲各基地環(huán)境數(shù)據(jù)、管理員基本信息以及新聞數(shù)據(jù)等。其中基地環(huán)境數(shù)據(jù)表將各基地傳感器所測數(shù)據(jù)(二氧化碳濃度、土壤溫濕度、光照強度、空氣溫濕度、采集時間等信息)進行了詳細的記錄。將管理員所上傳的新聞存儲到新聞表,管理員信息存入管理員信息表中。其數(shù)據(jù)表單如圖3所示。
圖3 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖
后臺管理部分包含數(shù)據(jù)管理、管理員信息管理、新聞管理三個功能。數(shù)據(jù)管理可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)的直接管理,如對數(shù)據(jù)表的增、刪、查、改等操作;管理員信息部分對管理員的個人基本信息進行記錄和管理;管理員通過新聞管理部分將天津市內(nèi)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的最新消息發(fā)布到網(wǎng)站中,并通過管理員身份,對用戶信息進行管理。其功能界面如圖4所示。
圖4 后臺數(shù)據(jù)管理界面
本文對天津農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地環(huán)境數(shù)據(jù)共享與管理系統(tǒng)進行了系統(tǒng)性的分析與設(shè)計,并對其設(shè)計與建設(shè)過程進行了具體的闡述。實現(xiàn)了以數(shù)據(jù)庫為核心的新聞發(fā)布與管理、產(chǎn)品介紹和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基地信息查詢等功能,對各基地的傳感器采集的土壤濕度、鹽分、氣候條件、光照強度、二氧化碳、空氣溫濕度等多種環(huán)境數(shù)據(jù)信息進行存儲與管理。整合GIS與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)地圖可視化發(fā)布;在數(shù)據(jù)查詢方面實現(xiàn)了多條件查詢。本系統(tǒng)實現(xiàn)了天津市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)各個示范基地的數(shù)據(jù)共享、統(tǒng)計及其環(huán)境數(shù)據(jù)地圖可視化。但也存在一些不足,譬如數(shù)據(jù)庫里只是存儲了一段時間的數(shù)據(jù)信息,還未實現(xiàn)實時發(fā)布傳感器獲得的環(huán)境數(shù)據(jù),及其信息深層次分析與處理。下一步將實現(xiàn)發(fā)布實時數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)分析走勢圖。
[1]余真.基于ArcGIS Server的城市空間信息共享平臺框架研究[D].長沙:中南大學(xué),2012.
[2] 余欣榮. 關(guān)于發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的幾點認識[J].中國科學(xué)院院刊,2013(6): 679-685.
[3] 許世衛(wèi) .我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及對策[J].中國科學(xué)院院刊,2013(6):686-692.
[4] 毛科軍,李小剛,官宏義,等. 加快推進農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提升天津農(nóng)業(yè)信息化水平[J]. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué),2014(9):1-5.
[5] 毛科軍,官宏義.天津市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗工程的實踐[J].中國科學(xué)院院刊,2013(6): 693-699.
[6] MySQL是一個非常流行的小型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) [EB/OL].(2010-07-21).http://m.blog.csdn.net/blog/zhongpeirong_11109/5752881.
[7] 風(fēng)逝絢影.MySQL跟SQL數(shù)據(jù)庫有什么區(qū)別 [EB/OL].(2013-03-12).http://www.360doc.cn/article/11717684_271125746.html.
[8] 158180,百度地圖 API [EB/OL].(2015-05-29).http://baike.baidu.com/view/3521171.html.