农业物联网示范基地环境数据共享与管理系统研发

华雪琦,孙明喆 ,黄冠博,赵慧彤,刘同海，李乃祥

(天津农学院 计算机与信息工程学院，天津 300384)

随着“数字农业”建设的日趋深入，建设基于网络的信息共享服务平台是“数字农业”的基础，是提高农业管理水平和信息化程度的必然趋势，也是为发展农业大数据提供数据源支持[1]。而物联网技术为现代数字农业发展提供了强大的技术基础。农业物联网是农业生产力水平的重要标志，是促进农业发展与进步的重要工具，是推动农业生产经营现代化的重要手段。现代农业对高新技术的强烈需求，加速了农业物联网社会的到来，对物联网技术也提出了更高的要求[2]。农业物联网可实现农业产前、产中、产后的过程监控、科学决策和实时服务。我国传统农业正在加快向现代农业转型。信息化与农业行业的深度融合，实现广泛的智能化，是我国现代农业走向信息化、智能化的必要条件[3]。

近年来，天津市将农业物联网作为推动信息化与农业现代化融合的重要切入点，全面推进农业物联网建设，加快云计算、物联网、移动互联、大数据等新兴信息技术在农业生产领域的应用，有力地推动了天津现代都市型农业快速升级[4]。通过农业物联网技术的创新与应用，创建了具有天津特色的农业物联网发展模式，为我国大范围开展农业物联网建设提供有效借鉴，具有强烈的时代意义。天津市努力探索具有区域特色的农业物联网发展道路，已在机制保障、技术选择等方面进行了很好的尝试，取得了良好的效果[5]。目前天津农业物联网各个示范基地发展势态较好，但是存在环境数据相对独立，数据共享不足等问题。而且现有的天津市农业物联网数据共享相关网站缺乏对数据的有效整合和分析，数据管理方式低效，功能单一。因此农业物联网示范基地的环境数据共享及管理平台亟待搭建与完善。

1 系统设计及实现方法

本系统以天津农业物联网示范基地环境数据为研究对象，在进行数据调查、可行性分析及需求调查分析的基础上，通过超文本标记语言HTML、层叠样式表CSS、通用开源脚本语言PHP、直译式脚本语言JavaScript以及关系型数据库管理系统MySQL等技术，开展数据库设计，研发实现系统的新闻发布、农产品展示、基于地图的农业物联网数据查询、数据的管理、用户管理及新闻管理等功能。本文构建了天津市农业物联网示范基地的资源信息共享平台。

本系统采用了MySQL数据库，MySQL是一个小型关系型数据库管理系统，可以运行于Windows系统而不会发生冲突，在Unix或类似Unix系统上运行则更好。且MySQL更适合与网站所用的PHP语言组成环境[6]。设计初期，采用phpMyAdmin 管理数据库。phpMyAdmin 是一个以PHP为基础，以Web-Base方式架构在网站主机上的MySQL的数据库图形化管理工具，让管理者可用Web接口管理MySQL数据库。通过此方式可以使数据库管理变得容易，尤其要处理大量资料的汇入及汇出更为方便。phpMyAdmin跟其他PHP站点一样在网页服务器上执行，但是可以在任何地方管理MySQL数据库，方便的建立、修改、删除数据库及资料表。也可借由phpMyAdmin建立常用的php语法，方便编写网页时所需要的sql语法正确性[7]。

地图模块是通过百度地图API来实现的。百度地图API是为开发者免费提供的一套基于百度地图服务的应用接口，包括JavaScript API、Web服务API等多种开发工具与服务，提供基本地图展现、搜索、定位、逆地理编码、LBS云存储与检索等功能，适用于PC端、移动端、服务器等多种设备，多种操作系统下的地图应用开发。JS版本还为用户开放了开源库，简化开发[8]。本文以百度地图API为基础，利用JavaScript语言通过BMap命名空间下的point类来创建天津市范围内各个农业物联网基地的地理坐标点。将地图初始化后，在每个点使用InfoWindow创建信息窗口实例，信息窗口内浮动显示HTML内容。实现其基于地图的农业物联网环境数据查询等功能。

搜索结果面板是通过超文本标记语言HTML、层叠样式表CSS和JavaScript语言来完成的。

系统具体功能如图1所示。

图1 天津市农业物联网共享平台功能结构图

2 系统功能及实现

本平台总体上来说分为前台和后台两大部分，前台部分包括新闻模块、产品展示模块、基于地图的环境数据查询界面等功能。新闻模块主要展示天津市农业物联网示范基地的近期动态和农业物联网的相关消息，使用户快速获取所需信息。产品展示模块主要实现各个基地的最新研究成果。查询界面包含地图模块、搜索结果面板和多条件查询模块。

2.1 基于GIS的环境数据查询

系统通过点击地图模块中示范基地的坐标点，可弹出查询结果窗口信息，主要包括基地名称、地址以及该基地环境数据的预览，同时可以通过该窗口链接到该基地详细的环境数据信息展示页面，如图2所示。

图2 地图查询功能图

多条件查询模块实现了对各基地的CO2浓度、土壤温湿度和光照强度等数据的综合查询，每项条件都设置了一个下拉式菜单，下拉式菜单中列出了该项数据的查找区间选项，用户可以通过对各条件的数据区间的选择，在地图上快速找到符合条件的农业物联网基地，并通过搜索结果面板了解到这些基地的基本信息。

2.2 数据库设计

农业物联网环境共享平台数据库主要是存储各基地环境数据、管理员基本信息以及新闻数据等。其中基地环境数据表将各基地传感器所测数据（二氧化碳浓度、土壤温湿度、光照强度、空气温湿度、采集时间等信息）进行了详细的记录。将管理员所上传的新闻存储到新闻表，管理员信息存入管理员信息表中。其数据表单如图3所示。

图3 数据库结构图

2.3 数据管理

后台管理部分包含数据管理、管理员信息管理、新闻管理三个功能。数据管理可实现对数据库内数据的直接管理，如对数据表的增、删、查、改等操作；管理员信息部分对管理员的个人基本信息进行记录和管理；管理员通过新闻管理部分将天津市内农业物联网的最新消息发布到网站中，并通过管理员身份，对用户信息进行管理。其功能界面如图4所示。

图4 后台数据管理界面

3 结论与讨论

本文对天津农业物联网示范基地环境数据共享与管理系统进行了系统性的分析与设计，并对其设计与建设过程进行了具体的阐述。实现了以数据库为核心的新闻发布与管理、产品介绍和农业物联网基地信息查询等功能，对各基地的传感器采集的土壤湿度、盐分、气候条件、光照强度、二氧化碳、空气温湿度等多种环境数据信息进行存储与管理。整合GIS与物联网技术，实现数据地图可视化发布；在数据查询方面实现了多条件查询。本系统实现了天津市农业物联网各个示范基地的数据共享、统计及其环境数据地图可视化。但也存在一些不足，譬如数据库里只是存储了一段时间的数据信息，还未实现实时发布传感器获得的环境数据，及其信息深层次分析与处理。下一步将实现发布实时数据以及数据分析走势图。

[1]余真.基于ArcGIS Server的城市空间信息共享平台框架研究[D].长沙：中南大学，2012.

[2] 余欣荣. 关于发展农业物联网的几点认识[J].中国科学院院刊，2013（6）： 679-685.

[3] 许世卫 .我国农业物联网发展现状及对策[J].中国科学院院刊，2013（6）：686-692.

[4] 毛科军,李小刚,官宏义，等. 加快推进农业物联网建设提升天津农业信息化水平[J]. 天津农业科学，2014（9）：1-5.

[5] 毛科军，官宏义.天津市农业物联网区域试验工程的实践[J].中国科学院院刊，2013（6）： 693-699.

[6] MySQL是一个非常流行的小型关系型数据库管理系统 [EB/OL].（2010-07-21）.http://m.blog.csdn.net/blog/zhongpeirong_11109/5752881.

[7] 风逝绚影.MySQL跟SQL数据库有什么区别 [EB/OL].（2013-03-12）.http://www.360doc.cn/article/11717684_271125746.html.

[8] 158180,百度地图 API [EB/OL].（2015-05-29）.http://baike.baidu.com/view/3521171.html.