基于SAAS的智慧農(nóng)業(yè)管理平臺方案

云端農(nóng)業(yè)SAAS系統(tǒng)初步建設(shè)方案2016年9月目錄概述“云端農(nóng)業(yè)SAAS系統(tǒng)”立足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，融入國際領(lǐng)先的“物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算”技術(shù)，借助個人電腦、智能手機，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場氣象、土壤、水源環(huán)境的實時監(jiān)測，并對大棚、溫室的灌溉、通風、降溫、增溫等農(nóng)業(yè)設(shè)施實現(xiàn)遠程自動化控制。結(jié)合視頻直播、智能預警等強大功能，系統(tǒng)可幫助廣大農(nóng)業(yè)工作者隨時隨地掌握農(nóng)作物生長狀況及環(huán)境變化趨勢，為用戶提供一套高效便捷、功能強大的農(nóng)業(yè)監(jiān)控解決方案。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)總體設(shè)計平臺的建設(shè)是基于高前瞻性、高穩(wěn)定性、高性能、數(shù)據(jù)整合共享、高技術(shù)應(yīng)用為核心的綜合集成架構(gòu)。總體架構(gòu)的設(shè)計應(yīng)用從以下幾個方面進行綜合集成：應(yīng)用集群、分布式部署將平臺作為整個系統(tǒng)入口，采用服務(wù)集群的方式進行部署，一是解決用戶并發(fā)量，二是將信息平臺基礎(chǔ)核心功能進行性能分發(fā)，以保證其運行正常，而且在信息中心平臺還涉及到可以將部分應(yīng)用系統(tǒng)進行集成整合開發(fā)，從而進行統(tǒng)一部署，所以，信息中心平臺應(yīng)該將其分為核心功能服務(wù)集群和業(yè)務(wù)應(yīng)用集群兩部分。SAAS服務(wù)架構(gòu)在平臺建設(shè)中，建設(shè)方式是以云的模式進行建設(shè)，所以在系統(tǒng)設(shè)計時需要考慮多租戶的應(yīng)用，每個用戶/企業(yè)都應(yīng)該有自己獨立的區(qū)域，有自己特有的數(shù)據(jù)，而且每個用戶或企業(yè)的數(shù)據(jù)做到完全隔離。那么，從軟件設(shè)計的角度來說，此種模式即為軟件即服務(wù)（SAAS）的應(yīng)用。基于SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）的應(yīng)用SOA是一種面向服務(wù)的架構(gòu)體系，也是實現(xiàn)SAAS的核心技術(shù)；在此基礎(chǔ)上能夠快速響應(yīng)其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的功能集成和數(shù)據(jù)調(diào)用，將平臺核心功能以接口的方式進行開放，在面向服務(wù)的技術(shù)應(yīng)用同時，平臺實現(xiàn)ESB（企業(yè)服務(wù)總線）來支撐SOA的架構(gòu)應(yīng)用，建設(shè)成為平臺的服務(wù)總線。采用SOA面向服務(wù)的架構(gòu)能夠解決與于第三方的集成也能夠保證平臺化建設(shè)的要求?；贘2EE的技術(shù)架構(gòu)應(yīng)用J2EE的企業(yè)級應(yīng)用開發(fā)架構(gòu)是目前較為流行且穩(wěn)定的技術(shù)架構(gòu)，在企業(yè)級的應(yīng)用中一直處于前列，因此此次基礎(chǔ)技術(shù)架構(gòu)將采用J2EE架構(gòu)模式，為實現(xiàn)其平臺的建設(shè)要求，在技術(shù)架構(gòu)上將會采用多種技術(shù)合成的架構(gòu)方式來實現(xiàn)?；贏ctiviti的BPM應(yīng)用平臺在更大程度上應(yīng)該建立統(tǒng)一的BPM業(yè)務(wù)流程平臺，而Activiti是目前Java開源中的使用最多的流程引擎，它不僅可以實現(xiàn)工作流，而且能夠支持業(yè)務(wù)流程；因此在平臺流程引擎將選用Activiti作為BPM業(yè)務(wù)流程引擎，將直接實現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)間的業(yè)務(wù)流程整合（即能實現(xiàn)跨系統(tǒng)的業(yè)務(wù)集成，那么基于單個系統(tǒng)的流程則更易）?？倶?gòu)架系圖：平臺技術(shù)架構(gòu)系統(tǒng)采用業(yè)界主流的SOA架構(gòu)系統(tǒng)框架，統(tǒng)一ESB服務(wù)，可以實現(xiàn)企業(yè)私有云，支持多公司不同軟件部署和共享。門戶支持，能夠更好的進行各種信息展現(xiàn)整合，提供個性化的展現(xiàn)形式強化系統(tǒng)接口和數(shù)據(jù)庫的處理支持系統(tǒng)集成能力、數(shù)據(jù)整合能力平臺系統(tǒng)用戶體驗層完全采用B/S架構(gòu)體系，提供對AJAX、HTML/XHTML、flex、以及WML等技術(shù)標準的支持，從而使用戶不但可以通過桌面終端，還可以通過其它方式訪問平臺系統(tǒng)提供的服務(wù)，大大增強整個系統(tǒng)的使用程度。同時，這樣的架構(gòu)體系讓平臺系統(tǒng)可以與第三方的現(xiàn)有的門戶很好的集成在一起。流程層可以更加貼近業(yè)務(wù)，迅速跟進業(yè)務(wù)變化。流程引擎將人工工作流和系統(tǒng)自動化流程融合在一起，利用單一引擎對兩者加以執(zhí)行，實現(xiàn)了真正意義上的端到端流程。一體化的設(shè)計環(huán)境也使得用戶不必將業(yè)務(wù)分析人員或咨詢方梳理出來的完整業(yè)務(wù)流程拆散成人工工作流和系統(tǒng)自動流程，然后再利用不同的引擎對二者分別執(zhí)行。這樣一來，端到端的流程從設(shè)計，到執(zhí)行，到監(jiān)控，再到優(yōu)化，都是統(tǒng)一的，不會存在于業(yè)務(wù)人員和IT人員不同的設(shè)計工具中，不會帶來流程模型同步的問題，真正做到對業(yè)務(wù)流程準確和統(tǒng)一的管理。流程引擎支持XPDL、BPEL以及其他模型的導入和導出。規(guī)則引擎將平臺內(nèi)的業(yè)務(wù)規(guī)則進行模型化的設(shè)計、實現(xiàn)、和管理，同時又與流程引擎和系統(tǒng)集成平臺緊密結(jié)合，根據(jù)實際業(yè)務(wù)要求，就可以實現(xiàn)啟動流程和觸發(fā)后端系統(tǒng)功能等操作。業(yè)務(wù)流程監(jiān)控基于完整的端到端流程，因此可以準確定位問題和瓶頸所在，為業(yè)務(wù)分析人員提供準確的資料對現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程進行分析和優(yōu)化。如果將人工工作流與系統(tǒng)自動化流程分開處理和監(jiān)控，就很難定位問題的根源，無法確定是最初的業(yè)務(wù)模型問題，還是在對流程進行IT實現(xiàn)時的拆散過程有問題。而且，將分開監(jiān)控的數(shù)據(jù)提供給業(yè)務(wù)分析人員，對其分析也會造成一定的不便，因為拆散后的流程已經(jīng)與最初業(yè)務(wù)人員設(shè)計的端到端流程不一致了，因此很難在原有模型上定位問題，從而無法對原有業(yè)務(wù)進行優(yōu)化。在流程層內(nèi)，提供對公司關(guān)鍵業(yè)務(wù)定義指標，并對其進行圖形化的監(jiān)控，使得用戶可以準確掌握公司的業(yè)務(wù)運營情況。而且，平臺的業(yè)務(wù)流程監(jiān)控和審計等也與規(guī)則引擎和流程引擎緊密相連。當偵測到定義的業(yè)務(wù)事件后，就可以進行觸發(fā)業(yè)務(wù)流程和發(fā)送消息等動作。對于經(jīng)過優(yōu)化的業(yè)務(wù)流程，平臺提供審計的功能，使用戶對業(yè)務(wù)的發(fā)展歷程有個清晰的檔案管理，供以后分析所用，因而幫助公司達到相關(guān)質(zhì)量體系和內(nèi)控法規(guī)的要求。在應(yīng)用集成層內(nèi)，平臺采用SOA架構(gòu)與技術(shù)，可以方便地與第三方必須的IT架構(gòu)融合為一體，而且性能上達到線性伸縮能力，同時在這一層內(nèi)還提供豐富的用戶認證和信息安全機制（支持SAML、WS-Security、X.509等安全協(xié)議，以及服務(wù)級和數(shù)據(jù)級的ACL）、負載均衡機制、以及高可用性保障。平臺采用無狀態(tài)信息連接與含狀態(tài)信息XML對象的技術(shù)，消除傳統(tǒng)分布式體系架構(gòu)中必須維護系統(tǒng)間連接狀態(tài)的開銷，因此在服務(wù)器數(shù)量增加的時候，整體性能不會出現(xiàn)衰減，恰恰相反，整體性能會呈現(xiàn)線性增長的趨勢。平臺系統(tǒng)利用不同種類的連接器與后端系統(tǒng)進行集成，再利用不同的通信協(xié)議與后端系統(tǒng)進行通訊。目前主要支持的協(xié)議包括Socket、JMS、MSMQ、SSL（SecureSocketLayer）等。業(yè)務(wù)邏輯層用于向集成層提供公司資源，將公司內(nèi)不同系統(tǒng)的功能開放出來，形成Web服務(wù)。如果現(xiàn)有功能無法滿足業(yè)務(wù)需求，平臺就需要提供基于普通Java語言的應(yīng)用服務(wù)器WS-AppServer，讓用戶自由擴展現(xiàn)有系統(tǒng)功能，并自動完成與Web服務(wù)調(diào)用等相關(guān)的代碼邏輯。平臺需支持構(gòu)建于現(xiàn)有主流技術(shù)體系的應(yīng)用系統(tǒng)功能開放成Web服務(wù)，這些技術(shù)包括J2EE、.Net等。通過對ODBC和JDBC等技術(shù)的支持，平臺系統(tǒng)還可以訪問到個人的數(shù)據(jù)層，對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的操作。SAAS平臺架構(gòu)SaaS是Software-as-a-Service(軟件即服務(wù))的簡稱，本云端農(nóng)業(yè)系統(tǒng)都將按照SaaS的架構(gòu)模式進行開發(fā)，從而解決多用戶統(tǒng)一應(yīng)用，統(tǒng)一軟件管理和維護。對于SaaS應(yīng)用的可伸縮，最理想的情況：隨著用戶數(shù)的增大，系統(tǒng)架構(gòu)無需調(diào)整，而僅需要增加/增強相應(yīng)的硬件設(shè)備（應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）即可。SaaS服務(wù)的實現(xiàn)，從技術(shù)角度來說，主要是在部署、存儲和開發(fā)架構(gòu)上需要統(tǒng)一確定，在開發(fā)上應(yīng)該完全基于SOA架構(gòu)模式進行，而在存儲則需要對每個應(yīng)用進行數(shù)據(jù)庫的獨立架構(gòu)設(shè)計（信息中心平臺作為核心主數(shù)據(jù)中心無需獨立設(shè)計），在運行部署上則需要實現(xiàn)應(yīng)用的集群和分布式應(yīng)用。SaaS服務(wù)平臺是一個多元化、多技術(shù)集成的服務(wù)平臺，除上述的應(yīng)用設(shè)計外，其中還包括PaaS（Platform-as-a-Service）是平臺即服務(wù)的簡稱，IaaS（Infrastructure-as-a-Service）是基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)的簡稱，其中PaaS平臺的實現(xiàn)則是此次信息中心平臺所建設(shè)的基礎(chǔ)核心功能；IaaS服務(wù)則是以機房、網(wǎng)絡(luò)、硬件服務(wù)器等組合形成的系統(tǒng)集群和分布式的應(yīng)用。下圖是對SaaS應(yīng)用從云計算的方式來進行構(gòu)建的邏輯架構(gòu)圖：SOA架構(gòu)設(shè)計面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（Service-OrientedArchitecture，SOA）是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應(yīng)該獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以使用一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互。在本平臺方案中將完全使用SOA架構(gòu)，它可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進行分布式部署、組合和使用。因為服務(wù)層是SOA的基礎(chǔ)，可以直接被應(yīng)用調(diào)用，從而有效控制系統(tǒng)中與軟件代理交互的人為依賴性。SOA技術(shù)是一種粗粒度、松耦合服務(wù)架構(gòu)，服務(wù)之間通過簡單、精確定義接口進行通訊，不涉及底層編程接口和通訊模型。SOA可以看作是B/S模型、XML/WebService技術(shù)之后的自然延伸。它將能夠幫助軟件工程師們站在一個新的高度理解企業(yè)級架構(gòu)中的各種組件的開發(fā)、部署形式，它將幫助企業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)者以更迅速、更可靠、更具重用性架構(gòu)整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)。較之以往，以SOA架構(gòu)的系統(tǒng)能夠更加從容地面對業(yè)務(wù)的急劇變化。SOA核心架構(gòu)SODAService-OrientedDeviceArchitecture(SODA),即“面向服務(wù)的設(shè)備架構(gòu)”，通過引入基于服務(wù)（SOA）的編程模型，以規(guī)范和簡化智能設(shè)備（Devices）與企業(yè)應(yīng)用的集成。SODA致力于充分利用嵌入式系統(tǒng)和IT領(lǐng)域已有的標準，為智能設(shè)備與SOA技術(shù)的融合提供一個標準平臺。具體來說，SODA提供標準接口，實現(xiàn)如下目標：Integrateonce,deployeverywhere,使用戶專注于整體應(yīng)用方案而不是陷于設(shè)備連接工作；在應(yīng)用和眾多協(xié)議之間建立一個通用接口，形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換標準；作為一個中間件平臺，為眾多行業(yè)應(yīng)用提供應(yīng)用支持。SODA系統(tǒng)的架構(gòu)圖如下：在這個架構(gòu)中，集成接口定義是關(guān)鍵，也就是所謂的API和描述語言的定義。由于對實時性以及footprint大小要求較高，一般用REST而不是用SOAP來定義和實現(xiàn)WebServices接口。SOA體系結(jié)構(gòu)作用對SOA的需要來源于需要使業(yè)務(wù)IT系統(tǒng)變得更加靈活，以適應(yīng)業(yè)務(wù)中的改變。通過允許強定義的關(guān)系和依然靈活的特定實現(xiàn)，IT系統(tǒng)既可以利用現(xiàn)有系統(tǒng)的功能，又可以準備在以后做一些改變來滿足它們之間交互的需要。平臺特點數(shù)據(jù)報表可視化趨勢圖、柱形圖、氣泡圖、地圖組成任意混搭的分析模式：應(yīng)用成果專題化先進的可視化展現(xiàn)技術(shù)，隨心所欲生成可讀性專題報告企業(yè)要求空間化梯度、密度、區(qū)域統(tǒng)計多種空間分析方法，全面展示特定群體空間集聚特征。信用評估模型化專業(yè)的風險評估模型，個性化的信用報告。系統(tǒng)優(yōu)勢1.多功能合一云端監(jiān)控在同一個系統(tǒng)中，用戶可同時在云端監(jiān)控所有種植園區(qū)的種植環(huán)境、作物情況及設(shè)備運行狀態(tài)，無需購買數(shù)據(jù)中心設(shè)備，不僅節(jié)約了大量的系統(tǒng)設(shè)備購買成本，同時大大降低了日后的維護成本。2.數(shù)據(jù)采集精準高效系統(tǒng)采用智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自動采集數(shù)據(jù)，精準度高，無需人工進行采集上傳，可避免人為操作錯誤，確保對環(huán)境的精細管理。3.移動管理方便快捷系統(tǒng)已實現(xiàn)與手機端、平板電腦端、PC電腦端無縫對接。管理者可隨時隨地對種植園區(qū)進行遠程監(jiān)控。系統(tǒng)功能設(shè)計基礎(chǔ)管理通過對生產(chǎn)過農(nóng)事活動進行信息化股哪里，下達農(nóng)事計劃，發(fā)放農(nóng)事任務(wù)，通過平臺能夠?qū)⑷蝿?wù)下達到具體作業(yè)人員；作業(yè)人員完成后通過系統(tǒng)及時反饋給管理人員。具體工作包括有：對公司基礎(chǔ)信息進行統(tǒng)一管理；對農(nóng)村基礎(chǔ)信息統(tǒng)一管理（借助GIS技術(shù)實現(xiàn)動態(tài)、可視化應(yīng)用）；實現(xiàn)對現(xiàn)場的人員基礎(chǔ)信息管理，達到全面監(jiān)測和評估；對土地進基礎(chǔ)信息統(tǒng)籌規(guī)劃和管理；工作計劃管理，計劃下發(fā)，計劃監(jiān)控等；工作內(nèi)容上報，及時反饋；監(jiān)控中心1.隨時了解農(nóng)業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)在監(jiān)控中心可結(jié)合園區(qū)平面圖直觀顯示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、以及各種農(nóng)機設(shè)備運行狀態(tài)。氣象數(shù)據(jù)：空氣溫度、空氣濕度、光照時長、光照強度、降雨量、風速、風向、二氧化碳濃度等等；土壤數(shù)據(jù)：土壤溫度、土壤含水率、土壤張力，土壤pH值、土壤EC值等設(shè)備狀態(tài)：燈光狀態(tài)，卷簾狀態(tài)，水泵壓力、閥門狀態(tài)，水表流量，車輛位置等等2.視頻圖像實時監(jiān)控可通過360°視頻監(jiān)控設(shè)備以及高清照相機對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，對作物生長情況進行遠程查看。同時可根據(jù)設(shè)定，對視頻進行錄像，隨時回放。3.遠程自動控制采用全智能化設(shè)計的遠程控制系統(tǒng)，用戶設(shè)定監(jiān)控條件后，可完全自動化運行，遠程控制生產(chǎn)現(xiàn)場的各種農(nóng)用設(shè)施和農(nóng)機設(shè)備，快速實現(xiàn)自動化灌溉，以及智能化溫室大棚建設(shè)。4.智能自動報警根據(jù)作物種植所需環(huán)境條件，對系統(tǒng)進行預警設(shè)置。一旦有異常情況發(fā)生，系統(tǒng)將自動向管理員手機發(fā)送警報，如高溫預警、低溫預警、高濕預警等。預警條件觸發(fā)后，系統(tǒng)可自動對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備進行自動控制以處理異常情況，或由管理員干預解除異常。價格監(jiān)控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于3S技術(shù)（GIS/GPRS/RS），借助衛(wèi)星、移動基站、UAV、無人駕駛機器人等，實現(xiàn)圖像識別處理、現(xiàn)場拍照、溫度、濕度、太陽光強度等信息采集，從而用于現(xiàn)場巡查、測產(chǎn)等應(yīng)用。土地流轉(zhuǎn)管理對園區(qū)所有的土地以及所有掛牌土地統(tǒng)一進行流轉(zhuǎn)的管控，并能對流轉(zhuǎn)率、閑置率、面積、宗