面向农业产业链的信息服务平台研究.doc

面向农业产业链的信息服务平台研究吴建伟， 杨宝祝+， 张俊， 周正， 瞿阳(国家农业信息化工程技术研究中心，北京 100097)摘 要：根据我国农业产业链的实际情况，开展农业产业链的关联度分析，进一步将现代软件工程与农业产业的业务应用 相融合，总结蔬菜产业链的前、中、后各个环节的业务流程，设计并搭建面向蔬菜产业链的信息管理系统，形成蔬菜产前、产 中和产后信息管理 3 个子系统，产业优化、市场预测 8 大功能，产业布局、产业结构规划 30 个功能构件库，从而实现宏观管理、 资源管理、决策指挥及市场流通等农业领域的产业化应用。关键词：现代农业; 产业链; 关联度; 信息服务; 平台中图法分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1000-7024 (2010) 07-1614-04Platform of information service for industrial chain in agricultureWU Jian-wei,YANG Bao-zhu+,ZHANG Jun,ZHOU Zheng,QU Yang(China National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing 100097, China) Abstract：According to actual situation and needs of agricultural industry in China, correlation analysis of the agricultural industry is carried out, further to integrate the applications between modern software engineering and agricultural industry, business processes ofevery aspect for industrial chain of agricultural is analyzed, the functions framework and formatted industrial chain information manage- ment system of vegetable is analyzed, including 3 subsystems of agricultural for before, during and post-natal information management,8 function of industrial optimization, market prediction and so on, 30 component library of industrial layout, structure planning and so on, assist industries applications of macro-management, resource management, decision-command, market circulation and others, to promote the development in modern agriculture industry.Key words：modern agriculture; industrial chain; correlation; information service; platform前，IT 行业在我国广大农村信息化的发展水平不平衡，起点低，软硬件基础条件差。本平台必将刺激农业用户对笔记本、服务 器、台式机、防火墙等硬件的消费需求，推动软硬件企业市场 向农村拓展。产业链中各产业互相依赖、互相作用而形成“关 联效应”，产业链的环节越多，整体关联效应越大，农业产业链 也是如此。产业链信息化管理的实现，将促进链条的延伸和拓 宽，对国民经济中众多领域的发展具有巨大作用和效能。产业 链中某些环节的加强可以带动与其密切相关的产业发展。从 国家经济整体的角度来看，产业链的延伸和拓宽不仅提升了产 品价值，同时也增加了就业门路，特别是非涉农领域的就业机 会，对解决当今金融危机影响下的就业问题具有重要意义。1.2 用户分析本研究将提供一个面向农业产业链的宏观管理与决策、 农业生产过程控制、农产品交易指导等方面的综合服务平台， 主要用户和受益用户如下：(1)主要用户。农业管理或服务部门人员。包括市、区、县0引言当前，我国的农业产业存在诸多现实问题，如信息不对称，政府管理不畅通等。围绕农业产业链开展信息服务，将促 进整条产业链延伸、农业产业结构优化，加快 IT 用户群由城 市向农村的重大转变，协助基层政府实现决策、计划、组织、指 挥、控制等信息化综合服务职能，从而促进农业产业链的联动 和优化，整合产业链上的产前、产中、产后 3 个环节，加快并促 进城乡一体化的信息服务体系发展。1目标分析1.1 总体目标对于现代农业，科技是不可缺少的重要要素，通过应用信 息技术，将对农业产业链的延伸起到推波助澜和快速发展的 作用。农业产业链的区域延伸将沟通城乡两个地域、链接三 级产业，成为推进社会主义新农村建设的重要途径之一1。目收稿日期：2009-04-10；修订日期：2010-02-22。基金项目：国家科技支撑计划基金项目 (2006BAD10A07、2008BADB6B01)。作者简介：吴建伟 (1980)，男，河北香河人，硕士，助理研究员，研究方向为农业计算机应用； +通讯作者：杨宝祝 (1966)，男，山东临 沂人，硕士，研究员，研究方向为农业信息技术； 张俊 (1971)，男，北京人，博士，助理研究员，研究方向为农业计算机应用； 周正 (1975)，的基层政府部门工作人员、农业局、科技局、林业局、水产局等相关科室及事业单位工作人员等，提供一个面向区域性农业 信息综合服务的支撑平台，实现信息输入、查询、检索、处理、 分析、输出及信息的交流与传递等功能，有效提高管理决策服 务能力和办公效率，对提高农业生产效率和农业经营效益等 具有积极促进作用。(2)受益用户。主要包括农业协会、农民专业合作组织、农 业企业、农业园、种养大户以及一般农民等，通过区域农业管 理或服务部门搭建的服务平台，实现对农业生产、市场及客户 的综合管理和浏览查询，更好的实现农民和政府间的纽带作 用，延长了农业产业链条，为农户提供技术保障。产业布局产业结构规划 生产计划产业优化市场分析市场趋势 生产指导农业产前市场预测品种管理农业装备管理 农资管理 农业专家管理农民专业合作组织管理 农业企业管理 农贸市场管理综合服务土壤资源管理气象资源管理 水利资源管理 土地资源管理面 向 农 业 产 业 链 的 信 息 服 务 平 台农业产中2平台建立产品针对我国农业产业链调整和优化产业升级的需要， 构建了面向农业产业链的信息管理平台，采用业界领先的架 构思想和开发技术，依据科学的软件工程实践模式进行总体 设计。本研究采用了最新的 SaaS(软件即服务)的理念，于 MVC 架构设计，采用构件技术开发，采用 B/S 模式，选用. NET 与 J2EE 相结合的架构实现。通过基于主流网络应用中间件技 术的 Web Service 实现、部署配置及管理技术，进行集成和系 统协同，支持系统的开放、互连和互操作。面向农业产业链的 前、中、后各个环节，将现代软件工程与领域业务应用相融合， 采用先进的领域构件库思想 2，结合软件管理体系 3，研究平 台的结构体系、界面生成器、平台功能、软构件入库流程，开 发农业产前、产中和产后管理系统，从而实现宏观管理、资源 管理、决策指挥及市场流通等农业领域的产业化应用。本平 台主要包括农业产前、产中和产后 3 个系统，产业优化、市场 预测等 7 部分应用领域，产业布局、产业结构规划等 30 个功 能构件，具体业务功能以构件形式封装、部署，功能实现逻辑 图如图 1 所示。2.1 农业产前管理系统的设计与实现根据农业生产产前决策的实际需求，利用数据挖掘、综合 预测模型技术、数据可视化等技术，实现产业优化和市场预 测，通过数据分析结果动态指导农业生产产前规划4。(1) 产业优化。本模块依据农业产业的基础数据，涉及了 产业结构、产业布局以及生产计划，实现自动分析和形象展 示，为总体掌握农业产业化发展，摸清和管理地方农业产业发 展的数据提供服务5，从而实现主要农产品的总产值(万元)、年 产量(万吨)、种植面积(亩)，以及当地主要品种的名称、种植面 积、种植范围的统计分析，各种植业管理部门、生产基地、良种 基地、农产品交易市场等地理位置及属性 (地方名称，管理部 门名称，主管业务，地址，联系人，联系方式，空间坐标)的统计 和展示，以及农业生产计划指标设置、生产能力查定及生产资 源分配、生产计划定量分析及生产方案决策支持、生产计划编 制/生成和生产任务配置与信息反馈等功能。(2) 市场预测。基于优化数学模型的高级定量分析，预测 结果具有科学性和精度指标；以价格信息资源为基础，实施大范围、大批量预测分析、连续预测分析，并持续提供服务6。针对于用户所载入的农产品原始价格时间序列，对其进行统计 性描述分析。根据农产原始数据时间序列做出价格的各种趋资源管理决策指挥环境质量评价主导产业评价 产量估测病虫害监测与预警灾害评估与应急市场供求管理市场行情管理 交易信用管理 客户关系管理 资金流转管理市场交易农业产后质量安全与追溯安全生产管理流通管理 质量追溯功能构件平台系统应用领域图 1 平台功能框架势图形，以反映农产品价格的走势，并在此基础上进行未来价格的预测，指导生产，还可设置报警信息，实现对农产品生产 的指导。2.2 农业产中管理系统的设计与实现根据农业产中管理的实际需求，利用智能化查询与优化、 快速数据存储与存取、知识获取、智能决策等技术，实现对农 业产业产中管理的信息查询搜索和智能决策。(1)综合服务。由品种管理、农业装备管理、农资管理、农 业专家管理、农民专业合作组织管理、农业企业管理、农贸市 场管理等组成。实现对相关信息的管理、统计和搜索浏览。 (2)资源管理。由土壤资源管理、气象资源管理、水利资源 管理和土地资源管理等构成。实现对相关信息的管理、统计和搜索浏览7-8。(3) 决策指挥。根据当地农业产业化发展情况以及遇到 的各种紧急情况，结合多学科知识，形成一套针对当地农业 的指挥评价体系 9。其中，环境质量评价将结合农业经济学 知识，对区域内土壤、水、大气环境的质量状况进行评价，实 现相关统计报表的生成、报送和管理等功能，系统充分利用 饼状图、直方图等为政府宏观决策提供支持。主导产业评价 将通过化肥、农药、农膜用量、用电量、播种( 养殖) 面积、产量 等因素的统计分析，实现对区域内主导产业进行综合评价。 产量估测将综合考虑农业生产品种、种植面积、养殖面积、养 殖规模、受灾面积、土壤地力、水质状况、化肥施用量、饲料喂养量、农业机械动力、有效灌溉面积等相关因素估计当年主要农产品产量。灾害评估与应急将当突发重大灾害时，系统 会根据采集到的信息进行分析，对能造成的农业损失作评估 预测，发布相应的预警等级，并提供相应的应急预案，提醒农 户采取适当的措施，以尽量减少自然灾害对农业造成的不必 要损失。病虫害预报将根据当地历史发生病虫害记录，对发 生种类、影响范围、物资调配情况，估计损失、防治方法等进 行预测。2.3 农业产后管理系统的设计与实现结合农业产业链末端环节的业务流程，提供市场供求和 质量安全追溯领域的信息支持。(1) 市场供求。农产品收获后，最终是要找到对路的销售 途径进入市场，因此，如何做好产品宣传，实现信息互动成为 如何打开市场的关键，通过供求信息采集、管理、搜索、发布、 磋商等构件，可以引导农户走向市场，同时向社会展示本地市 场、招揽客商10。(2)质量安全与追溯。以数据库技术和计算机网络技术为 支撑，以生产档案数据和经营数据为基础，围绕“生产、加工、 销售、消费、监管”4 条主线，从生产者、经营者、消费者、政府 监管者的不同角度出发，建立一个多系统集成的体系11-12。在 质量安全方面将以农业生产企业的生产档案信息为基础，实 现对基础信息、生产信息、库存信息等的实时记录、生产操作 预警、生产档案查询和统计分析、条码生成与打印等功能。在 质量追溯方面将主要实现农产品编码 (结合农产品生产管理 数据库，实现产品编码与生产管理的有机集成，从而实现各个 生产流程的有机串联，实现生产流与信息流的有效结合)、农 产品解码( 根据农产品编码规格结合通用的 EAN/UCC 编码系 统，把条码信息流提取出来，实现产品的最终解码)、追溯内容 (基本情况、产品基础信息、产地环境信息和与农产品生产安 全相关的生产过程)等设计管理。帮助信息查询外部注册构件接口查询属性、方法的 DISPID对外接口外部增、删、改构件信息面 向 农 业 产 业 链 的 信 息 服 务 平 台构件与类型库注册类型库解析导入导出接口检查软构件信息编辑器内部功能模块基本软构件信息管理 (增、删、改)软构件信息管理核心核心模块图 2 基于业务构件化平台体系结构该技术解决在面向服务的体系结构下，参与系统 WebService 的构建、运行、管理的各部分间的功能分割及相互关 系，以 支持系统松散耦合及异步通信的集成方式。具体而 言，研究基于 Web Service 的农业信息系统集成框架与其它各 种 Service 间的关系，与服务总线及 UDDI 间的关系，关键技 术包括：(1) 农 业信 息 管理 系 统服 务的 描 述与 发 布技 术。遵循 WSDL、UDDI 规范，研究基于专家系统技术实现 Web Service 的服务描述与映射、服务发布及服务查找技术。(2)农业信息管理系统的功能结构。研究集成框架与实现 框架之间的功能分割及结构。(3)农业信息管理系统的接口关系。研究基于集成框架的 统一服务集成接口技术，屏蔽 Web Service 的具体实现。3.3 农业产业链工作流技术把农业的产前、产中、产后服务的各个环节结成统一利 益共同体，实现基础工作流引擎和农业知识相结合的工作流 管理，力争达到生产的专业化、布局的区域化、服务的社会化、 管理的企业化。在农业产业化的实施过程中，农业管理和服 务部门应根据市场主体“自主经营、自愿合约、利益联动、风 险分担、共同发展”的取向，从利益分配机制和运转约束机制 两方面对其市场主体的行为加以指导14。同时，按照农业产业 化经营的要求，转变政府职能，特别是要加强农村基层政权建 设和提高服务组织效能，建立办事高效、运转协调、行为规范 的管理体系，实现农业和农村经济持续、快速、健康发展。农 业产业链不仅包括传统产中服务，而且包括规范、决策、购销、 加工、贮运等产前、产后服务，农业产业化经营程度越高，意味 着产业链越长。要求逐步建立起连接千家万户、覆盖农村全社 会的农业生产资料供应、技术推广、资金融通、信息咨询、产销 服务体系。3重点解决的技术问题3.1 基于业务构件化平台体系结构基于业务构件化平台体系结构主要包括核心模块、内部 功能模块和对外接口( 如图 2)，主要如下：(1) 核心模块。核心模块负责软构件信息的读取、保存。 软构件信息的一致性检查 (是否存在同名构件，是否有相同GUID 的构件等)。(2) 内部功能模块。建筑于核心模块之上，提供软构件管 理器的信息维护，接口检查等高级功能。(3) 对外接口。由于软构件管理器是整个开发平台的核 心，所有的软构件信息都由软构件管理器来管理，若想知道一 个软构件的细节，必须向软构件管理器查询 13。为了系统的 可扩展性 ( 例如有可能其他的开发者会开发一些开发平台的 辅助工具)，也要求软构件管理器有灵活、强大的对外接口以 供调用。3.2 基于 Web Service 的多业务集成和协同通过基于主流网络应用中间件技术的 Web Service 实现、 部署配置及管理技术，对多种业务员(包括其它研制单位和厂 商)进行集成和系统协同，支持系统的开放、互连和互操作。4技术支撑与趋势4.1 技术支撑平台涉及的业务面广、服务层次深，涵盖农业产业链产前、产中、产后产业链条的各个方面，涉及到多种计算机技术、信息技术及农业技术的集成与应用，系统技术支撑如图 3 所示。济环境利于该领域的长远发展。本研究成果是一项技术含量高、开发周期较长的高技术 研究，将提供面向农业产业链的宏观管理与决策、农业生产过 程控制、农产品交易指导等方面的综合服务平台，通过平台的 综合服务功能，可提高区域农业管理或服务部门对农业产业 结构调整、产业规划、生产调度和信息服务的能力，以满足农 业产业链向更广泛、更深入地延伸和优化的需求，从而完成现 代农业产业链的重新构建、调整和优化整合，提高区域农业的 整体水平和形象，实现以高新技术改造区域传统产业目的，广 泛服务于社会，加快农业信息化的建设步伐，推进区域农业的 可持续发展。参考文献:面向农业产业链的信息服务平台Portal 架构技术应用技术XML/SOAP数据加密报表统计分析数据同步即时通信Webservice基于 SOA 架构设计技术系统构建技术组件技术应用构件库的组建访问更新技术构件动态组装服务技术构件库应用技术关键技术数据模型统一建模技术数据模型构件支持技术信息处理技术1秦向阳,赵春江,杨宝祝.信息技术支撑新农村建设的主要研究和应用领域J.农业网络信息,2006(12):7-8. 杨宝祝,吴建伟,薛敏菊,等.基于网络的智能化专家系统开发平 台的研究J.农业图书情报学刊,2007(9):5-7. 覃征.软件项目管理M.北京:清华大学出版社,2008. 王成,李民赞,王丽丽,等.基于数据仓库和数据挖掘技术的温室 决策支持系统J.农业工程学报,2008,24(11):169-171.黄兮, 杨宝祝. 农产品电子拍卖的博弈分析 J. 农业网络信息,2008(10):72-76. 孙妮娜,秦向阳,杨宝祝,等.农业标准化生产及其管理系统开发 平台研究J.中国农学通报,2007,23(4):415-418. 杨宝祝,李翔,刘锋.基于 WebGIS 的农作物管理地理信息系统 的设计与实现J.农业网络信息,2005(8):18-20.牛贞福, 杨信廷, 寿森炎, 等. 黄瓜病虫害诊断专家系统知识组 织的研究与设计 J. 农业系统科学与综合研究, 2004,20 (1):33-36. 赵春江,诸德辉,李鸿祥,等.小麦栽培管理计算机专家系统研究 与应用J.中国农业科学,1997,30(5):42-49.杨宝祝, 吴建伟, 王开义, 等. 农业企业信息管理系统的研究J.农业网络信息,2007(7):23-24. 陆安祥,王开义,王纪华,等.HACCP 体系在农产品安全中的应 用研究-以蔬菜生产为例J.农业质量标准,2007(s1):106-109. 杨信廷,钱建平,孙传恒,等.蔬菜安全生产管理及质量追溯系统 设计与实现J.农业工程学报,2008,24(3):162-166. 周鹏,吴华瑞,赵春江,等.基于 Nutch 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