[摘 要] 要想實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設，必須要以智慧農(nóng)村信息化建設為方向，通過先進的科學技術手段，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化結構調整。我國是農(nóng)業(yè)大國，智慧農(nóng)村信息化建設是我國的戰(zhàn)略性發(fā)展方向。Hadoop分布式計算應用于智慧農(nóng)村信息化平臺的建設，為農(nóng)村信息化建設提供了重要的技術支持。本文對我國智慧農(nóng)村信息化建設進行分析，對Hadoop分布式計算方式進行研究，提出基于Hadoop分布式計算的智慧農(nóng)村信息化平臺建設方案。

[關鍵詞] Hadoop分布式計算；智慧農(nóng)村；農(nóng)村信息化建設；農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

[中圖分類號] F323.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）18-88-3

1 智慧農(nóng)村信息化建設意義

信息化是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要要素，在我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中信息化具有重要的作用。信息化推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術的發(fā)展，為農(nóng)民提供了農(nóng)業(yè)信息獲取的途徑，促進了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的建設和發(fā)展，加快了我國農(nóng)村信息化建設。通過我國農(nóng)村信息化建設的發(fā)展，促進我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展，改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。農(nóng)村信息化是應用信息化技術，在農(nóng)村經(jīng)濟結構中以信息和經(jīng)濟為核心，為農(nóng)民提供全方位的政策和經(jīng)濟等動態(tài)信息。農(nóng)村信息化建設通過先進的信息化技術，推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，提高農(nóng)民的收入，加快農(nóng)村農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展[1]。我國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的重要內(nèi)容是通過信息化技術來發(fā)展我國農(nóng)村經(jīng)濟，提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。據(jù)統(tǒng)計，目前我國農(nóng)村信息化網(wǎng)絡基礎設施的建設已經(jīng)初具規(guī)模，我國已經(jīng)把農(nóng)村信息化建設納入了政策法規(guī)中，已經(jīng)全面啟動農(nóng)村通信基礎設備建設，加強農(nóng)村信息化建設發(fā)展。

2 智慧農(nóng)村信息化建設存在的問題

目前，我國大部分農(nóng)村地區(qū)的信息化平臺已經(jīng)初步建成，信息網(wǎng)絡主干網(wǎng)基本建成。但是，我國農(nóng)村信息化建設仍存在一些問題。

2.1 農(nóng)村信息化建設基礎設施不健全

我國農(nóng)村地區(qū)地域廣闊、人口眾多，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)管理及服務模式已經(jīng)不能滿足農(nóng)村信息化建設和發(fā)展的需要，農(nóng)民獲取信息的主要媒介是廣播電視和互聯(lián)網(wǎng)。但是，大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)信息化建設的軟件和硬件設施存在嚴重不足的問題?；ヂ?lián)網(wǎng)在農(nóng)村經(jīng)濟運行中應用范圍較小，信息傳播在一些農(nóng)村地區(qū)存在嚴重的阻礙。我國的上網(wǎng)用戶絕大多數(shù)集中在城市地區(qū)，網(wǎng)絡進入農(nóng)村仍存在一定的困難。我國智慧農(nóng)村信息化建設受信息化技術設施建設薄弱的影響很大。

2.2 農(nóng)村信息服務體系不健全

我國農(nóng)村信息服務體系主要是電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等，而農(nóng)民獲取信息的主要途徑仍以電視和報紙為主，互聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)村地區(qū)的發(fā)展比較緩慢。因此，農(nóng)村信息化建設需要完善信息服務體系。

2.3 人才缺乏，資金不足

在農(nóng)村信息化建設中，農(nóng)民缺乏參與意識，農(nóng)業(yè)信息的專業(yè)人才嚴重不足。農(nóng)民的受教育程度低，農(nóng)民很難參與到信息化建設中來。同時，目前我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度不高，信息化建設需要大量的資金投入，而農(nóng)村地區(qū)的資金投入嚴重不足。

3 Hadoop分布式計算平臺研究

Hadoop分布式計算平臺是云計算平臺的基礎，也是實現(xiàn)云計算平臺的重要技術。Hadoop分布式計算平臺的基礎架構是HDFS和MapReduce，其中HDFS是Hadoop的分布式文件系統(tǒng)，是提供底層技術支持的。MapReduce是用來分解任務和匯總結果的。

Hadoop分布式計算平臺具有如下優(yōu)點：①具有可擴展性，Hadoop分布式計算平臺的設計根本是保證存儲和計算的可擴展，Hadoop分布式計算擴展很簡單，不需要修改自己的結構，可以很方便地擴大集群的規(guī)模；②具有經(jīng)濟性，Hadoop分布式計算平臺框架可以運行在任何的計算機上，對計算機的硬件沒有特殊的要求；③具有較好的可靠性，可以提供多個備份；④具有高效性，可以高效地對海量的數(shù)據(jù)信息進行處理，安全可靠[2]。

3.1 MapReduce分析

MapReduce是負責分解任務和匯總結果的，可以很好地解決大量的數(shù)據(jù)信息在存儲時的一系類問題。MapReduce技術把分布式的業(yè)務抽象出來，保證對程序進行并行開發(fā)。Hadoop中的MapReduce框架是一個軟件框架，基于MapReduce框架編寫出來的程序可以在大型計算機集群上應用，并且可以對大量的數(shù)據(jù)進行容錯的并行處理。MapReduce框架是主從模式的框架結構，在結構中包括一個主服務器和多個從服務器。Hadoop中的MapReduce執(zhí)行流程圖如圖1所示。

3.2 HDFS分析

HDFS分布式文件系統(tǒng)適合在分布式的硬件系統(tǒng)中進行運行，HDFS具有高速容錯的能力，數(shù)據(jù)訪問的吞吐量非常大，適合處理大量的數(shù)據(jù)集，HDFS通過分塊序列的方式對文件進行存儲，HDFS采用的結構也是主從結構，在主從結構中包括單個的主節(jié)點和多個數(shù)據(jù)節(jié)點[3]。HDFS架構圖如圖2所示。

Hadoop分布式計算平臺在對大量的數(shù)據(jù)進行處理和分析時非常適用，Hadoop分布式計算中的HDFS最早是用于搜索的，之后被應用于分布式計算中，構成了Hadoop分布式計算框架。大量的數(shù)據(jù)被分成幾個小節(jié)，然后每個小節(jié)負責對數(shù)據(jù)進行處理，之后把處理的結果進行匯總。

4 基于Hadoop分布式計算的智慧農(nóng)村信息化平臺建設

4.1 農(nóng)村信息化平臺建設方案

農(nóng)村信息化平臺建設方案的設計原則是對資源進行整合，設計模式創(chuàng)新的思想，以Hadoop分布式計算框架為基礎技術作為支持，研發(fā)出農(nóng)村信息化綜合性服務系統(tǒng)。本方案設計思想是終端+網(wǎng)絡+Hadoop分布式計算，農(nóng)村信息化平臺系統(tǒng)結構圖如圖3所示。在終端和網(wǎng)絡兩部分采用的是無線傳感裝置，本方案的設計是云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術的綜合案例。

系統(tǒng)設計架構中，終端采用嵌入式系統(tǒng)，終端是完成簡單的數(shù)據(jù)處理功能，主要是用于提供給用戶顯示功能和上網(wǎng)瀏覽查看功能[4]。主要的數(shù)據(jù)處理和計算都是由云計算也是就Hadoop分布式計算來完成，方案終端的設計成本低，并且方便用戶進行操作。在方案中通過傳感器來收集地區(qū)農(nóng)作物的生長參數(shù)等信息，收集到的信息通過無線傳感裝置返回給云計算中心。網(wǎng)絡采用光纖、無線網(wǎng)絡和無線傳感器等。云計算中心采用Hadoop分布式計算框架來完成數(shù)據(jù)的處理，通過WEB3.0技術完成服務平臺信息服務的聚合，保證信息可以自動發(fā)送，并且完成對信息的個性化定制。云計算平臺是農(nóng)村信息化平臺的大腦，對來自不同地區(qū)的數(shù)據(jù)進行收集和整理，通過人工智能技術對數(shù)據(jù)進行處理，然后把農(nóng)民需要的有價值的數(shù)據(jù)反饋給農(nóng)民。系統(tǒng)平臺還可以通過無線傳感器收集農(nóng)作物的信息，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況進行判斷，從而把有價值的信息發(fā)送給農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。

在農(nóng)村信息化平臺系統(tǒng)中，農(nóng)民使用終端的無線傳感器，再通過網(wǎng)絡把信息發(fā)送給系統(tǒng)的云計算中心，對自己的信息進行詳細的定制。云計算中心通過互聯(lián)網(wǎng)可以把農(nóng)民定制的信息在資源庫中進行匹配，找到農(nóng)民需要的信息，然后返回給農(nóng)民。本方案在農(nóng)村信息化平臺建設中應用基于Hadoop分布式計算云技術，也是首次在農(nóng)業(yè)信息化中引入云技術，對中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展以及農(nóng)村信息化建設具有重大意義。

4.2 終端設計

在系統(tǒng)中對終端的硬件設計要求較低，因為整個系統(tǒng)都是基于云技術的，為了滿足不同農(nóng)民用戶的需要，終端的設計采用多媒體的個性化設計，便于用戶操作，而且操作簡單便捷，用戶和終端的交互性強。終端的功能設計包括上網(wǎng)瀏覽和信息下載的基本功能，具有基本的交互式功能，可以完成文字語音等信息的交互，完成娛樂、計算等功能，終端和無線網(wǎng)絡結合完成在不同場合都可以進行工作的功能。終端采用多媒體的數(shù)字處理功能，終端通過瀏覽器與服務器進行信息的交換，這樣用戶可以對服務器的海量資源進行查詢。終端的設計框架如圖4所示。

4.3 網(wǎng)絡設計

本方案中對網(wǎng)絡的設計主要采用有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)

絡兩種方式[5]，針對一些不易于實現(xiàn)有線網(wǎng)絡覆蓋的地區(qū)，可以采用無線網(wǎng)絡覆蓋的方式。有線網(wǎng)絡通過ADSL網(wǎng)絡，完成終端和服務器，以及服務器和互聯(lián)網(wǎng)之間相互連接。我國采用的無線網(wǎng)絡技術主要有無線局域網(wǎng)等技術，無線局域網(wǎng)技術安全可靠，無線局域網(wǎng)在我國推廣迅速，無線局域網(wǎng)逐漸代替了有線局域網(wǎng)的接口。在偏遠的農(nóng)村地區(qū)不易于有線網(wǎng)絡接入的，可以采用無線局域網(wǎng)接入技術。無線傳感網(wǎng)絡負責收集農(nóng)作物的基本信息，包括環(huán)境溫度濕度等，并通過無線傳感網(wǎng)絡返回到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，云計算中心對數(shù)據(jù)進行整理和處理，把有價值的數(shù)據(jù)反饋給用戶，這樣可以提醒農(nóng)民，進而讓農(nóng)民完成相應的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計劃，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)過程將更加精確，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

5 結語

智慧農(nóng)村信息化建設是我國農(nóng)村發(fā)展的必然趨勢，是適應我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展需要的。農(nóng)村信息化平臺的建設需要先進的科學技術作為支持，基于Hadoop分布式計算的智慧農(nóng)村信息化平臺，是在農(nóng)村信息化建設中應用云計算技術作為技術支持的一次嘗試。基于Hadoop分布式計算的智慧農(nóng)村信息化平臺建設研究具有一定的研究意義和應用價值。

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