基于SAAS的智慧农业管理平台方案

云端农业SAAS系统初步建设方案

2016年9月

目录

一、概述

“云端农业SAAS系统”立足现代农业，融入国际领先的“物联网、移动互联网、云计算”技术，借助个人电脑、智能手机，实现对农业生产现场气象、土壤、水源环境的实时监测，并对大棚、温室的灌溉、通风、降温、增温等农业设施实现远程自动化控制。结合视频直播、智能预警等强大功能，系统可帮助广大农业工作者随时随地掌握农作物生长状况及环境变化趋势，为用户提供一套高效便捷、功能强大的农业监控解决方案。

二、系统架构设计

2.1 系统总体设计

平台的建设是基于高前瞻性、高稳定性、高性能、数据整合共享、高技术应用为核心的综合集成架构。总体架构的设计应用从以下几个方面进行综合集成：

1.应用集群、分布式部署

将平台作为整个系统入口，采用服务集群的方式进行部署，一是解决用户并发量，二是将信息平台基础核心功能进行性能分发，以保证其运行正常，而且在信息中心平台还涉及到可以将部分应用系统进行集成整合开发，从而进行统一部署，所以，信息中心平台应该将其分为核心功能服务集群和业务应用集群两部分。

2.SAAS服务架构

在平台建设中，建设方式是以云的模式进行建设，所以在系统设计时需要考虑多租户的应用，每个用户/企业都应该有自己独立的区域，有自己特有的数据，而且每个用户或企业的数据做到完全隔离。那么，从软件设计的角度来说，此种模式即为软件即服务（SAAS）的应用。

3.基于SOA（面向服务架构）的应用

SOA是一种面向服务的架构体系，也是实现SAAS的核心技术；在此基础上能够快速响应其他业务应用系统的功能集成和数据调用，将平台核心功能以接口的方式进行开放，在面向服务的技术应用同时，平台实现ESB （企业服务总线）来支撑SOA的架构应用，建设成为平台的服务总线。采用SOA面向服务的架构能够解决与于第三方的集成也能够保证平台化建设的要求。

4.基于J2EE的技术架构应用

J2EE的企业级应用开发架构是目前较为流行且稳定的技术架构，在企业级的应用中一直处于前列，因此此次基础技术架构将采用J2EE架构模式，为实现其平台的建设要求，在技术架构上将会采用多种技术合成的架构方式来实现。

5.基于Activiti的BPM应用

平台在更大程度上应该建立统一的BPM业务流程平台，而Activiti 是目前Java开源中的使用最多的流程引擎，它不仅可以实现工作流，而且能够支持业务流程；因此在平台流程引擎将选用Activiti作为BPM业务流程引擎，将直接实现系统与系统间的业务流程整合（即能实现跨系统

的业务集成，那么基于单个系统的流程则更易）。

总构架系图：

2.2 平台技术架构

?系统采用业界主流的SOA架构系统框架，统一ESB服务，可以实现企业私有云，支持多公司不同软件部署和共享。

?门户支持，能够更好的进行各种信息展现整合，提供个性化的展现形式

?强化系统接口和数据库的处理支持系统集成能力、数据整合能力

平台系统用户体验层完全采用B/S架构体系，提供对AJAX、HTML/XHTML、flex、以及WML等技术标准的支持，从而使用户不但可以通过桌面终端，还可以通过其它方式访问平台系统提供的服务，大大增强整个系统的使用程度。同时，这样的架构体系让平台系统可以与第三方的现有的门户很好的集成在一起。

流程层可以更加贴近业务，迅速跟进业务变化。流程引擎将人工工作流和系统自动化流程融合在一起，利用单一引擎对两者加以执行，实现了真正意义上的端到端流程。一体化的设计环境也使得用户不必将业务分析人员或咨询方梳理出来的完整业务流程拆散成人工工作流和系统自动流程，然后再利用不同的引擎对二者分别执行。这样一来，端到端的流程从设计，到执行，到监控，再到优化，都是统一的，不会存在于业务人员和IT人员不同的设计工具中，不会带来流程模型同步的问题，真正做到对业务流程准确和统一的管理。

流程引擎支持XPDL、BPEL以及其他模型的导入和导出。规则引擎将平台内的业务规则进行模型化的设计、实现、和管理，同时又与流程引擎和系统集成平台紧密结合，根据实际业务要求，就可以实现启动流程和触发后端系统功能等操作。业务流程监控基于完整的端到端流程，因此可以准确定位问题和瓶颈所在，为业务分析人员提供准确的资料对现有业务流程进行分析和优化。如果将人工工作流与系统自动化流程分开处理和监控，就很难定位问题的根源，无法确定是最初的业务模型问题，还是在对流程进行IT实现时的拆散过程有问题。而且，将分开监控的数据提供给业务分析人员，对其分析也会造成一定的不便，因为拆散后的流程已经与最初业务人员设计的端到端流程不一致了，因此很难在原有模型上定位问题，从而无法对原有业务进行优化。在流程层内，提供对公司关键业务定义指标，并对其进行图形化的监控，使得用户可以准确掌握公司的业务运营情况。而且，平台的业务流程监控和审计等也与规则引擎和流程引擎紧密相连。当侦测到定义的业务事件后，就可以进行触发业务流程和发送消息等动作。对于经过优化的业务流程，平台提供审计的功能，使用户对业务的发展历程有个清晰的档案管理，供以后分析所用，因而帮助公司达到相关质量体系和内控法规的要求。

在应用集成层内，平台采用SOA架构与技术，可以方便地与第三方必须的IT架构融合为一体，而且性能上达到线性伸缩能力，同时在这一层内还提供丰富的用户认证和信息安全机制（支持SAML、WS-Security、X.509等安全协议，以及服务级和数据级的ACL）、负载均衡机制、以及高可用

性保障。平台采用无状态信息连接与含状态信息XML对象的技术，消除传统分布式体系架构中必须维护系统间连接状态的开销，因此在服务器数量增加的时候，整体性能不会出现衰减，恰恰相反，整体性能会呈现线性增长的趋势。

平台系统利用不同种类的连接器与后端系统进行集成，再利用不同的通信协议与后端系统进行通讯。目前主要支持的协议包括Socket、JMS、MSMQ、SSL（Secure Socket Layer）等。业务逻辑层用于向集成层提供公司资源，将公司内不同系统的功能开放出来，形成Web服务。如果现有功能无法满足业务需求，平台就需要提供基于普通Java语言的应用服务器WS-AppServer，让用户自由扩展现有系统功能，并自动完成与Web服务调用等相关的代码逻辑。平台需支持构建于现有主流技术体系的应用系统功能开放成Web服务，这些技术包括J2EE、.Net等。通过对ODBC和JDBC等技术的支持，平台系统还可以访问到个人的数据层，对数据进行相应的操作。

2.3 SAAS平台架构

SaaS是Software-as-a-Service(软件即服务)的简称，本云端农业系统都将按照SaaS的架构模式进行开发，从而解决多用户统一应用，统一软件管理和维护。

对于SaaS应用的可伸缩，最理想的情况：随着用户数的增大，系统架构无需调整，而仅需要增加/增强相应的硬件设备（应用服务器、数据库服务器）即可。SaaS服务的实现，从技术角度来说，主要是在部署、存储和开发架构上需要统一确定，在开发上应该完全基于SOA架构模式进行，而在存储则需要对每个应用进行数据库的独立架构设计（信息中心平台作

为核心主数据中心无需独立设计），在运行部署上则需要实现应用的集群和分布式应用。

SaaS服务平台是一个多元化、多技术集成的服务平台，除上述的应用设计外，其中还包括PaaS（Platform-as-a-Service）是平台即服务的简称，IaaS（Infrastructure-as-a-Service）是基础设施即服务的简称，其中PaaS平台的实现则是此次信息中心平台所建设的基础核心功能；IaaS 服务则是以机房、网络、硬件服务器等组合形成的系统集群和分布式的应用。

下图是对SaaS应用从云计算的方式来进行构建的逻辑架构图：

2.4 SOA架构设计

面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种各样的系统中的服务可以使用一种统一和通用的方式进行交互。

在本平台方案中将完全使用SOA架构，它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。因为服务层是SOA 的基础，可以直接被应用调用，从而有效控制系统中与软件代理交互的人为依赖性。

SOA技术是一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、精确

定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型。SOA可以看作是B/S 模型、XML/Web Service技术之后的自然延伸。它将能够帮助软件工程师们站在一个新的高度理解企业级架构中的各种组件的开发、部署形式，它将帮助企业系统架构者以更迅速、更可靠、更具重用性架构整个业务系统。较之以往，以SOA架构的系统能够更加从容地面对业务的急剧变化。

?SOA核心架构SODA

Service-Oriented Device Architecture (SODA),即“面向服务的设备架构”，通过引入基于服务（SOA）的编程模型，以规范和简化智能设备（Devices）与企业应用的集成。SODA致力于充分利用嵌入式系统和IT 领域已有的标准，为智能设备与SOA技术的融合提供一个标准平台。

具体来说，SODA提供标准接口，实现如下目标：

1.Integrate once, deploy everywhere, 使用户专注于整体应用方案而不是陷于设备连接工作；

2.在应用和众多协议之间建立一个通用接口，形成统一数据交换标准；

3.作为一个中间件平台，为众多行业应用提供应用支持。

?SODA系统的架构图如下：

在这个架构中，集成接口定义是关键，也就是所谓的API和描述语言的定义。由于对实时性以及footprint大小要求较高，一般用REST而不是用SOAP来定义和实现Web Services接口。

?SOA体系结构作用

对SOA 的需要来源于需要使业务IT 系统变得更加灵活，以适应业务中的改变。通过允许强定义的关系和依然灵活的特定实现，IT 系统既可以利用现有系统的功能，又可以准备在以后做一些改变来满足它们之间交互的需要。

三、平台特点

3.1 数据报表可视化

趋势图、柱形图、气泡图、地图组成任意混搭的分析模式：

3.2 应用成果专题化

先进的可视化展现技术，随心所欲生成可读性专题报告

3.3 企业要求空间化

梯度、密度、区域统计多种空间分析方法，全面展示特定群体空间集聚特征。

3.4 信用评估模型化

专业的风险评估模型，个性化的信用报告。

3.5 系统优势

1.多功能合一云端监控

在同一个系统中，用户可同时在云端监控所有种植园区的种植环境、作物情况及设备运行状态，无需购买数据中心设备，不仅节约了大量的系统设备购买成本，同时大大降低了日后的维护成本。

2.数据采集精准高效

系统采用智能物联网设备自动采集数据，精准度高，无需人工进行采集上传，可避免人为操作错误，确保对环境的精细管理。

3.移动管理方便快捷

系统已实现与手机端、平板电脑端、PC电脑端无缝对接。管理者可随时随地对种植园区进行远程监控。

四、系统功能设计

4.1 基础管理

通过对生产过农事活动进行信息化股哪里，下达农事计划，发放农事任务，通过平台能够将任务下达到具体作业人员；作业人员完成后通过系统及时反馈给管理人员。具体工作包括有：

1.对公司基础信息进行统一管理；

2.对农村基础信息统一管理（借助GIS技术实现动态、可视化应用）；

3.实现对现场的人员基础信息管理，达到全面监测和评估；

4.对土地进基础信息统筹规划和管理；

5.工作计划管理，计划下发，计划监控等；

6.工作内容上报，及时反馈；

4.2 监控中心

1.随时了解农业现场数据

在监控中心可结合园区平面图直观显示农业生产现场的气象数据、土壤数据、以及各种农机设备运行状态。

◆气象数据：空气温度、空气湿度、光照时长、光照强度、降雨量、

风速、风向、二氧化碳浓度等等；

◆土壤数据：土壤温度、土壤含水率、土壤张力，土壤pH值、土壤

EC值等

◆设备状态：灯光状态，卷帘状态，水泵压力、阀门状态，水表流量，

车辆位置等等

2.视频图像实时监控

可通过360°视频监控设备以及高清照相机对农业生产现场进行实时监控，对作物生长情况进行远程查看。同时可根据设定，对视频进行录像，随时回放。

3.远程自动控制

采用全智能化设计的远程控制系统，用户设定监控条件后，可完全自动化运行，远程控制生产现场的各种农用设施和农机设备，快速实现自动化灌溉，以及智能化温室大棚建设。

4.智能自动报警

根据作物种植所需环境条件，对系统进行预警设置。一旦有异常情况发生，系统将自动向管理员手机发送警报，如高温预警、低温预警、高湿

预警等。预警条件触发后，系统可自动对农业生产现场的设备进行自动控制以处理异常情况，或由管理员干预解除异常。

4.3 价格监控

4.4 数据采集

系统基于3S技术（GIS/GPRS/RS），借助卫星、移动基站、UA V、无人驾驶机器人等，实现图像识别处理、现场拍照、温度、湿度、太阳光强度等信息采集，从而用于现场巡查、测产等应用。

4.5 土地流转管理

对园区所有的土地以及所有挂牌土地统一进行流转的管控，并能对流转率、闲置率、面积、宗数等统一管理。

4.6 供应商管理

平台对所有涉及到的供应商统一全面进行管理，包括对供应商概括、采购地图、采购量分析、订单分析统一管理。

4.7 报表功能

1.对比查看园区数据

可对比查看多个园区的数据情况，也可查看单个园区数据情况；可按日、周、月等时间段或自定义时间段查看数据报表。支持excel表格导出、图片导出、报表打印，方便企业的人员管理。

2.查看员工执行力报表

可查看根据员工的任务执行情况自动生成的所有员工的执行力报表，并进行自动打分，同时查看员工在所在部门的执行力排名。

3.统筹分析报表

系统能够将所有个人/园内的作业数据按照各种类型、园区、时间、工种的不同类型全面精细化统计。