谷偉濤

【摘 要】智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)系統(tǒng)基于ESB架構(gòu)，通過(guò)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)接入智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)，結(jié)合智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的信息，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化和精細(xì)化管理?；诖笠?guī)模歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和智能分析提供給管理者更好的決策建議。云平臺(tái)在全面提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)，還利用RFID、條形碼、二維碼等識(shí)別技術(shù)將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)和流通環(huán)節(jié)無(wú)縫連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品從田間到餐桌的真正意義上的全程追溯。

【關(guān)鍵詞】智慧農(nóng)業(yè)；云平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)

【中圖分類(lèi)號(hào)】F724.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）07-0045-03

1 研究背景

農(nóng)業(yè)科技經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，傳統(tǒng)種植業(yè)的局限性表現(xiàn)得越來(lái)越明顯[5]。在靠天種地的生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)人員無(wú)法及時(shí)掌握植物的生長(zhǎng)情況，如植物是否有病蟲(chóng)害、水肥是否充足或過(guò)剩，植物生長(zhǎng)是否正常，生產(chǎn)結(jié)果是否滿足產(chǎn)量質(zhì)量要求等，因此無(wú)法做到及時(shí)地改變養(yǎng)護(hù)方向。在大面積種植中，要做好定期檢查、灌溉、排水等工作時(shí)，沒(méi)有一套標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)工作，更多的是靠人的經(jīng)驗(yàn)判斷，而人的判斷是有差異性的，無(wú)形中影響了產(chǎn)量和質(zhì)量。大量的人工投入到田間工作，導(dǎo)致人工成本很高[6]。此外，由于農(nóng)業(yè)科研從業(yè)人員的數(shù)量偏少，從事種植行業(yè)的人員缺乏完善的種植技術(shù)。而有技術(shù)人員指導(dǎo)的種植人員僅能夠通過(guò)手工進(jìn)行信息的搜集、記錄，這使得種植信息采集不完整，記錄有間斷、缺漏。根據(jù)現(xiàn)有的研究表明，植物生長(zhǎng)受周?chē)沫h(huán)境因素影響較大。沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的工具無(wú)法精確測(cè)量環(huán)境數(shù)據(jù)，從而無(wú)法針對(duì)環(huán)境做出調(diào)整[3]。即使測(cè)量到了簡(jiǎn)單的環(huán)境數(shù)據(jù)，在沒(méi)有信息化科技力量的支持下，種植人員依然只能靠天種地，不能對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行一定程度的控制。

傳統(tǒng)種植業(yè)的以上局限在當(dāng)今世界地少人多的情況下，勢(shì)必需要一個(gè)平臺(tái)來(lái)改變，引導(dǎo)傳統(tǒng)種植業(yè)與現(xiàn)代科技結(jié)合，使種植業(yè)的產(chǎn)出量更高，質(zhì)量更好[1-2，4]。

2 智慧農(nóng)產(chǎn)品云平臺(tái)功能

智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)是將國(guó)際領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合搭建的農(nóng)業(yè)智能化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)服務(wù)平臺(tái)，旨在幫助用戶(hù)構(gòu)建起一個(gè)“從生產(chǎn)到銷(xiāo)售，從農(nóng)田到餐桌”的農(nóng)業(yè)智能化信息服務(wù)體系，為用戶(hù)帶來(lái)一站式的智慧農(nóng)業(yè)全新體驗(yàn)[3-4]。

智慧農(nóng)產(chǎn)品云平臺(tái)具有以下功能。

2.1 遠(yuǎn)程智能監(jiān)控

智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)通過(guò)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)部署傳感器、控制器、攝像頭等多種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，借助個(gè)人電腦、智能手機(jī)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)氣候變化、土壤狀況、作物生長(zhǎng)、水肥使用、設(shè)備運(yùn)行等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)展示，對(duì)異常情況自動(dòng)報(bào)警提醒，生產(chǎn)者可及時(shí)采取防控措施，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，在云平臺(tái)生產(chǎn)者可遠(yuǎn)程自動(dòng)控制生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的灌溉、通風(fēng)、降溫、增溫等設(shè)施設(shè)備，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，減少人工成本的投入。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)管理

云平臺(tái)可根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，定制建立標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理流程，流程一經(jīng)啟動(dòng)，平臺(tái)將自動(dòng)進(jìn)行任務(wù)創(chuàng)建、分配與跟蹤。工作人員可在手機(jī)上收到平臺(tái)發(fā)布的任務(wù)指令，并按任務(wù)要求進(jìn)行農(nóng)事操作與工作匯報(bào)。同時(shí)，管理者亦能在平臺(tái)中對(duì)工作人員進(jìn)行任務(wù)派發(fā)與工作效率監(jiān)督，隨時(shí)隨地了解園區(qū)生產(chǎn)情況。

2.3 產(chǎn)品安全溯源

云平臺(tái)可以幫助用戶(hù)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品品牌管理，并為每一份農(nóng)產(chǎn)品建立豐富的溯源檔案。通過(guò)云平臺(tái)，生產(chǎn)者可進(jìn)行生產(chǎn)投入物品，以及農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)、認(rèn)證、加工、配送等信息的記錄管理，相關(guān)信息可自動(dòng)添加到農(nóng)產(chǎn)品溯源檔案；同時(shí)，通過(guò)部署在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的智能傳感器、攝像機(jī)等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，平臺(tái)可自動(dòng)采集農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)、生長(zhǎng)期圖片信息、實(shí)時(shí)視頻等，豐富農(nóng)產(chǎn)品檔案。平臺(tái)利用一物一碼技術(shù)，將獨(dú)立的防偽溯源信息生成獨(dú)一無(wú)二的二維碼、條形碼及14位碼，用戶(hù)使用手機(jī)掃描二維碼、條形碼，或登錄農(nóng)產(chǎn)品溯源平臺(tái)錄入14位碼，即可快速通過(guò)圖片、文字、實(shí)時(shí)視頻等方式，查看農(nóng)產(chǎn)品從田間生產(chǎn)、加工檢測(cè)到包裝物流的全程溯源信息。使用一物一碼技術(shù)，一次掃碼后即無(wú)效，可實(shí)現(xiàn)有效防偽。

2.4 市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，充分利用企業(yè)官網(wǎng)、電子商務(wù)平臺(tái)、微信公眾號(hào)等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)勢(shì)在必行。智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)的快速建站功能，可以幫助用戶(hù)通過(guò)簡(jiǎn)單的操作輕松建設(shè)自己的官方網(wǎng)站，后期只需根據(jù)企業(yè)的營(yíng)銷(xiāo)需求，隨時(shí)進(jìn)行內(nèi)容的編輯即可實(shí)現(xiàn)管理維護(hù)，所搭建的網(wǎng)站可實(shí)現(xiàn)電腦、手機(jī)多終端適配，讓更多的客戶(hù)快速通過(guò)網(wǎng)站了解企業(yè)。同時(shí)，云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與微信公眾號(hào)深度集成，消費(fèi)者通過(guò)微信公眾號(hào)即可進(jìn)入農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)商城，并且可以隨時(shí)查看農(nóng)產(chǎn)品種植基地的環(huán)境數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)視頻等，有助于增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的體驗(yàn)及對(duì)企業(yè)的信任，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品的銷(xiāo)售。

3 智慧農(nóng)產(chǎn)品平臺(tái)總體框架設(shè)計(jì)

3.1 技術(shù)特色

3.1.1 智能終端設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理深度整合

智能終端設(shè)備成功的核心在于基于物聯(lián)網(wǎng)的精準(zhǔn)、完備的數(shù)據(jù)采集，而所有數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括土壤pH值、光照、風(fēng)向、降雨等，所有數(shù)據(jù)信息都貫穿于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理之中?？梢愿鶕?jù)時(shí)間或者現(xiàn)場(chǎng)條件驅(qū)動(dòng)預(yù)設(shè)任務(wù)，一系列相關(guān)任務(wù)最后形成標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程，讓管理人員通過(guò)手機(jī)就能夠?qū)崟r(shí)地了解到目前產(chǎn)品的生長(zhǎng)情況及接下來(lái)應(yīng)該去完成的事情，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。通過(guò)智能分析系統(tǒng)將智能傳感器設(shè)備收集的歷史數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理系統(tǒng)所指導(dǎo)的任務(wù)情況和農(nóng)產(chǎn)品物流運(yùn)輸銷(xiāo)售信息進(jìn)一步處理、整合、挖掘，最終反饋到生產(chǎn)環(huán)節(jié)指導(dǎo)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，進(jìn)一步提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。

3.1.2 讓計(jì)算資源像水資源一樣為用戶(hù)提供服務(wù)

利用云計(jì)算技術(shù)，此云平臺(tái)統(tǒng)一采用軟件即服務(wù)模式（SaaS）運(yùn)營(yíng)，數(shù)據(jù)集中到公有云數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一管理，信息建立私有云數(shù)據(jù)中心為農(nóng)業(yè)云平臺(tái)提供后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)，通過(guò)虛擬化技術(shù)，為海量數(shù)據(jù)的多路存儲(chǔ)與并發(fā)查詢(xún)提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)；不但可以大幅度減少前期硬件投入，更能有效降低后期系統(tǒng)運(yùn)維難度、能源消耗與人力成本。用戶(hù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需部署任何電腦設(shè)備；同時(shí)，結(jié)合按需付費(fèi)的模式，讓農(nóng)業(yè)工作者利用本平臺(tái)如同使用水電一樣方便。

3.2 總體設(shè)計(jì)

智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)系統(tǒng)是基于ESB架構(gòu)，通過(guò)對(duì)各類(lèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)定制開(kāi)發(fā)的智能終端、傳感器監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和農(nóng)作物相關(guān)指標(biāo)信息，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)接入智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)?；贓SB架構(gòu)，融合先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化流程任務(wù)管理技術(shù)，為用戶(hù)打造集食品安全追溯、生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控、生產(chǎn)過(guò)程管理、移動(dòng)遠(yuǎn)程查詢(xún)于一體的云服務(wù)平臺(tái)。平臺(tái)將供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的異構(gòu)信息數(shù)據(jù)與身份信息完美對(duì)應(yīng)，涉及跨組織、跨平臺(tái)、跨網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)系統(tǒng)融合；用傳統(tǒng)的大軟件思路開(kāi)發(fā)一個(gè)面面俱到的應(yīng)用根本不可能實(shí)現(xiàn)。不僅開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)過(guò)高，而且用戶(hù)難于使用。綜合考慮，信息建議采用“獨(dú)立服務(wù)組件”模式研發(fā)后臺(tái)系統(tǒng)，采用“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)研發(fā)終端軟件，并使用“企業(yè)服務(wù)總線（ESB）”技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，根據(jù)不同的使用場(chǎng)景，為不同人群提供跨個(gè)人電腦、平板電腦、智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備“四屏合一”的使用體驗(yàn)。

4 智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)系統(tǒng)

由智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品全程溯源系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)社交網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共同構(gòu)成了智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)的4個(gè)子系統(tǒng)。在該云平臺(tái)科學(xué)化的管理指導(dǎo)下，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)所存在的問(wèn)題，農(nóng)戶(hù)在遇到問(wèn)題的時(shí)候還可以通過(guò)建立的農(nóng)業(yè)社交網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理系統(tǒng)的平臺(tái)獲取幫助。以下對(duì)智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)和農(nóng)產(chǎn)品全程溯源系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

4.1 智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)

針對(duì)性地打造一批智能的終端設(shè)備，將其應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的各類(lèi)屬性指標(biāo)（包括氣象信息、土質(zhì)信息、水質(zhì)信息等）。并且使用高清圖像監(jiān)控設(shè)備（如攝像機(jī)、照相機(jī)等）對(duì)園區(qū)內(nèi)的自動(dòng)化工作（降溫、加濕、施肥等）及智能終端設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程觀察。通過(guò)架設(shè)物聯(lián)網(wǎng)，將園內(nèi)所有智能終端設(shè)備與高清圖像監(jiān)控設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至計(jì)算數(shù)據(jù)中心，便于對(duì)農(nóng)業(yè)大棚信息實(shí)時(shí)性檢測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)對(duì)園內(nèi)農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況，病蟲(chóng)害狀況、澆灌狀況、土壤狀況、水質(zhì)狀況、空氣狀況等的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，以農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)為指標(biāo)設(shè)置預(yù)警，最終建立一套完整的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全程的實(shí)時(shí)檢測(cè)與預(yù)警機(jī)制。圖1所示為平臺(tái)流程圖，圖2所示為監(jiān)控環(huán)境因素圖。

4.1.1 實(shí)時(shí)檢測(cè)

在園區(qū)內(nèi)設(shè)立氣象檢測(cè)器，根據(jù)需要用于檢測(cè)各類(lèi)氣象信息（風(fēng)速、風(fēng)向、光照、溫度、降水量、濕度）。該氣象檢測(cè)器配備太陽(yáng)能電板，在能源方面基本實(shí)現(xiàn)自給自足，環(huán)保節(jié)約。并且，該氣象檢測(cè)器接入物聯(lián)網(wǎng)，可以將所檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)上傳到云數(shù)據(jù)中心，全程智能化處理，降低了對(duì)園區(qū)內(nèi)勞動(dòng)力的占用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的標(biāo)準(zhǔn)化管理。

4.1.2 視頻圖像處理

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)園內(nèi)安裝智能相機(jī)、智能攝像頭、RFID等圖像采集設(shè)備和其他相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)園內(nèi)區(qū)域的視頻圖像360°無(wú)死角，實(shí)時(shí)采集。采集的范圍為現(xiàn)場(chǎng)視頻、高清照片等。并通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)，利用無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)調(diào)制解調(diào)等手段，將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆茢?shù)據(jù)中心。云端服務(wù)對(duì)所接收的視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，自動(dòng)識(shí)別出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)園區(qū)的危險(xiǎn)隱患，以及時(shí)預(yù)警。

4.1.3 自動(dòng)化控制

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)園區(qū)內(nèi)的智能監(jiān)控設(shè)備通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)連接互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)（如灌溉記錄、流量、氣壓等）實(shí)時(shí)上傳云數(shù)據(jù)中心。云數(shù)據(jù)中心根據(jù)園內(nèi)農(nóng)作物的生長(zhǎng)階段與農(nóng)作物品種的不同，自主地設(shè)計(jì)并調(diào)節(jié)園內(nèi)各個(gè)區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控設(shè)備的參數(shù)，無(wú)須人為操作，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。節(jié)約了勞動(dòng)力，也避免了因人為操作的隨意性所造成的損失。

4.1.4 遠(yuǎn)程管理

緊隨時(shí)代發(fā)展的潮流，與現(xiàn)階段前沿技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等）相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)通過(guò)pc電腦、智能手機(jī)即可對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)園內(nèi)的所有監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的管理（包括遠(yuǎn)程查看、遠(yuǎn)程修改），極大地增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)園管理的便利性與靈活性。

4.2 農(nóng)產(chǎn)品全程溯源系統(tǒng)

全程溯源系統(tǒng)是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)園內(nèi)安裝一批智能終端，實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)作物的生長(zhǎng)信息，以及采集記錄與其相關(guān)的重要環(huán)境信息，包括光照、氣溫、濕度等。系統(tǒng)還自動(dòng)地記錄了在農(nóng)作物生產(chǎn)過(guò)程中的每一次施肥除草的數(shù)據(jù)，以及農(nóng)作物各個(gè)生產(chǎn)階段的圖片，并為每一個(gè)農(nóng)作物形成其獨(dú)有的溯源檔案。最終，消費(fèi)者可以通過(guò)智能手機(jī)掃描產(chǎn)品包裝上的條形碼或者二維碼的形式，查詢(xún)每一批農(nóng)作物獨(dú)立的安全質(zhì)量檔案，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的完整業(yè)務(wù)鏈的全程監(jiān)控和全程溯源。

基于農(nóng)業(yè)云平臺(tái)客觀全面的農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)記錄的海量種植生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，結(jié)合質(zhì)檢和食品安全的相關(guān)政策要求，建立能夠通過(guò)個(gè)人電腦、平板電腦、智能手機(jī)等一系列移動(dòng)終端訪問(wèn)的農(nóng)產(chǎn)品全程溯源系統(tǒng)，為每一個(gè)產(chǎn)品量身定制客觀、準(zhǔn)確、全面的質(zhì)量安全檔案。

5 結(jié)語(yǔ)

智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)將現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，可以根據(jù)一線農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員的需求，結(jié)合農(nóng)作物的生長(zhǎng)周期、生長(zhǎng)環(huán)境、品種等數(shù)據(jù)的變化，自動(dòng)提供個(gè)性化的、精準(zhǔn)的遠(yuǎn)程技術(shù)支持；也可以對(duì)規(guī)模化的農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)提供智能化、自動(dòng)化的管理服務(wù)，降低勞動(dòng)力成本；還可以對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)過(guò)程、環(huán)境進(jìn)行溯源?？偠灾?，智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)試圖在農(nóng)村與城市之間架起一座橋梁，力求搭建一個(gè)服務(wù)全國(guó)的農(nóng)業(yè)智能化信息服務(wù)平臺(tái)，這是一次大膽的嘗試。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]