蔬菜精准管理与安全监控大数据平台总体框架设计

　　摘要 以搭建蔬菜精准管理与安全监控大数据平台为目标，详细分析了蔬菜产业生产环节、加工环节、流通环节和消费环节数据采集需求，提出平台架构由表现层、服务层和持久层组成，设计了基于智能化数据接口和第三方监管的蔬菜精准管理与安全监控的多终端大数据平台总体框架，为监控广西蔬菜产业全流程信息、促进大数据落地应用和推动蔬菜产业健康发展提供了技术支撑。

　　关键词 精准管理;质量溯源;产业大数据;信息平台;框架设计

　　當前，信息技术发展突飞猛进，与各个行业领域深度融合并对行业产生了深远的影响。“大数据”是继物联网、云计算之后信息技术产业又一次重要的技术变革[1]，农业大数据也应运而生，并不断运用到农业全产业链中。大数据的“5V”特点[1]决定了需要通过搭建相应的系统平台来实现其分析应用价值，系统平台一般由基础设备层、数据采集层、数据处理层和应用层组成[2-5]，主要通过数据标准化、交叉验证等处理，供用户进行深度定制、可视化应用和个性化定制等操作[6]。现有的农业大数据平台建设注重的是“大”和“全”，而非“专”，“专”即从农业某一行业或单品种的角度来设计和应用大数据平台。农业不同产业领域、单品种间对大数据应用需求不同，某一行业的产前、产中和产后环节需求又不尽相同，这就决定了单品种大数据是农业大数据落地应用的关键[7]。

　　广西是我国重要的秋冬菜蔬菜基地和“南菜北运”基地，2018年广西蔬菜(含菜瓜)种植面积达到143.97 hm2，居全区农作物总播种面积之首，总产量(含菌类)3 432.16万t[6]。广西蔬菜生产主要由外向型蔬菜、城郊型蔬菜和其他分散栽培的蔬菜组成[8]，仅贺州市2018年销往粤港澳地区的蔬菜就达到125万t[9]。广西对蔬菜质量安全一直保持高度重视，但蔬菜质量安全问题仍令人担忧，主要表现在农药使用和管理存在缺陷、蔬菜质量检测力度不够、蔬菜产品质量监控不足、蔬菜标准化体系不完善等，影响到蔬菜质量安全水平的提升和人们的餐桌安全，迫切需要改变蔬菜生产机制，坚持源头控制，建立质量安全管理体系，加强监控管理。大数据是蔬菜产业克服自然风险、市场风险，实现供给侧结构性改革的重要支撑[10]。鉴于此，笔者以广西外向型蔬菜产业精准管理与安全监控需求为导向，从蔬菜生产、加工、流通和消费4大环节为切入点探讨蔬菜精准管理与安全监控大数据平台总体框架设计，为监控广西外向型蔬菜产业全流程信息、促进产业健康发展提供大数据应用解决方案。

　　1 平台数据采集需求分析

　　平台的数据来源与功能分布在蔬菜产业的各个环节，其中生产记录、操作数据、环境数据、交易记录等数据，是平台的基础核心数据。需要对生产、加工、流通和销售环节所产生的数据中关注度高、影响力强的重点数据进行统计与分析，最终形成对蔬菜产业具有指导意义的数据分析报告。

　　1.1 生产环节需求

　　平台在生产环节中的数据采集对象包括农资信息、种植信息、农事信息、管理信息和生产环境信息，涉及蔬菜种植过程中土地利用、农资使用、种植过程技术需求、劳动力需求与一些特殊工作的外包需求等情况，数据来源以自然数据、农资数据与生产记录为主，需要对采集到的数据进行对比、统计、分析。数据具体分为以下几类：

　　①土地数据。采集土地使用情况、土地租赁需求、租赁与出让价格、土壤监测数据等信息，对数据进行同时期对比分析。

　　②农资数据。采集农资产品信息、农资交易信息、农资企业信息，对数据进行热度与市场走势分析。

　　③生产数据。采集生产过程中产生的环境信息、生产操作记录、农资使用记录，对数据进行趋势分析。

　　④技术数据。采集新品种和优势品种需求、栽培技术需求、病虫害防治技术需求，对数据进行热度与趋势分析。

　　⑤劳动力数据。采集基地建设与生产过程中，长期与短期的用工需求以及富余劳动力的流动数据，对劳动力数据进行趋势分析与劳动力走向分析。

　　⑥外包數据。采集基建、生产、植保、加工、销售和其他外包需求信息，对外包需求进行热点分析。

　　1.2 加工环节需求

　　加工环节中，平台数据采集主要来源于加工过程中的环境数据、加工操作记录与服务需求供给信息。具体包括以下数据：

　　①厂房数据。采集厂房环境数据、厂房场地租赁需求信息、厂房基建维护需求信息，可对数据进行市场走势分析。

　　②生产设备设施数据。生产设备设施需求数据、供应商分析与评价数据、设备使用与维护数据。

　　③加工数据。采集加工环境数据、加工过程操作记录信息、加工品研制需求信息、加工品包装设计需求信息。

　　④货源数据。采集基地直供、蔬菜企业专供、合作社推荐的蔬菜信息。

　　⑤劳动力数据。采集加工企业与工厂的长期与临时用工需求信息。

　　⑥外包数据。采集合作加工需求、委托加工需求、定向服务需求信息。

　　1.3 流通环节需求

　　流通环节中，以仓库储存、物流、交易数据为主，面向仓储企业、物流企业、配送企业、零售餐饮企业进行数据采集。包括以下几类数据：

　　①仓储数据。采集仓库与冷库环境数据、仓储租赁需求信息，可对仓储环境数据进行平均分析。

　　②物流数据。采集物流公司数据、运输车数据、运输过程记录数据，可对运输时间与运输质量进行平均分析。

　　③批发数据。采集批发需求数据、批发价格数据，可对数据进行趋势分析。

　　1.4 消费环节需求

　　消费环节中，平台以采集销售信息、提供蔬菜溯源信息、蔬菜产品信息服务和数据分析为主。

　　销售信息采集方面，平台对蔬菜产品的销售情况、销售渠道以及反馈意见等信息进行采集，分析产品的销售趋势与品质趋势。

　　蔬菜溯源信息方面，提供接入平台的蔬菜产品溯源查询服务与集成其他溯源系统数据的查询服务。

　　产品信息服务方面，平台提供蔬菜品种、种植技术、市场行情、科普知识、饮食健康等相关信息，为电商平台各类销售渠道提供蔬菜产品详细信息。

　　数据分析方面，对消费者关注的问题与产品做热度分析，并结合分析结论发布消费者关注度高的热点问题相关信息与优质蔬菜产品信息。

　　2 平台总体框架设计

　　2.1 平台设计原则

　　根据平台需求分析，平台设计遵循如下原则：

　　(1)先进性原则。平台设计实现蔬菜的大数据精准管理与安全监控，最重要就是实现数据的存储与交互。平台实现与农业高新技术结合，包括实现蔬菜生产基地数据、蔬菜加工流通数据、蔬菜产品质量安全监测数据与气象传感器等物联网信息化设备的数据交互。平台设计充分满足需求分析内容，并具备良好的前瞻性，满足相关设备更新换代产生的系统更新需求，使平台在长期使用过程不需进行频繁扩展。

　　(2)安全性原则。作为蔬菜产品精准管理与安全监控平台，对用户以及相关接入设备需要严格控制，平台应采用全面的安全保护措施，完全具备对重要数据、平台关键模块进行备份，遵循单一的职责原则，即一个类只负责一项职责，使平台拥有较强的容错力，确保平台长期运行的稳定性。

　　(3)开放性原则。平台接入的外部设备较多，涉及农业气象、物联网信息化、卫星导航等相关领域设备，平台设计时，需要充分考虑平台延展性，在相关接入设备进行更新换代时，方便系统进行延展开发、二次升级。平台对相关接入设备应具有较好的适应性，不依赖于某一特定型号设备，具备标准数据接口，能与其他系统进行数据交互。

　　(4)实用性原则。平台设计需考虑系统使用的用户性质，在确保功能满足需求的情况下，还应具有连接稳定、数据完整、操作简单、界面友好的特性;使得用户业务操作上能够高效完成任务，摆脱传统的业务处理方式。

　　(5)可扩展性原则。平台设计应有较好的外部接口，满足与各类外部设备数据的接入接出需求，如GIS电子地图、视频监控、RFID射频技术、BDS卫星定位等外部设备系统。

　　2.2 平台架构设计

　　平台将蔬菜产前、产中、产后加工到运输全过程进行监测管理，将生产过程涉及的所有信息进行存储管理，为蔬菜的质量安全溯源信息查询提供数据支撑。平台接入的外部系统较多，数据传输量庞大、数据类型较为复杂，运用动态控件加载、分布存储，并以此基于SOA架构开发分布式平台。平台架构如图5所示。

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文章名称： 蔬菜精准管理与安全监控大数据平台总体框架设计

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