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摘要 现代农业生产中，环境因素决定成本和效益，也决定农业生产的成败和难易度。该研究以三维GIS技术为核心集成物联网技术、远程视频技术、专家知识服务现代农业，搭建农业环境管理全面化、信息服务多样化、决策智能化的新一代信息技术支撑平台，实现海量农业数据的管理、农业信息资源的整合以及集成服务的提供，全过程监控农业产前、产中、产后环境信息，真实、丰富、具体地表现农业环境信息，全面、灵活地提供农业信息服务。
关键词 农业环境信息；物联网；三维GIS；专家知识；远程视频
中图分类号 S24 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）13-348-03
Abstract In the modern agricultural production， environmental factors determine the cost and benefit， and also determine the success or failure and the degree of difficulty of agricultural production. Based on the 3D GIS technology integrated the internet of things technology， remote video technology， and expert knowledge service the modern agriculture， the new generation information technology support platform was established， which realized agriculture environmental management comprehensive， diversified information services， intelligent decision， realizing the massive agricultural data management， integration of agricultural information resources and provision integrated service. The whole process monitor environmental information before， during and after the agricultural production process， real， rich， detailed convey agricultural environment information， and provide agricultural information service comprehensively and flexibility.
Key words Agricultural environment information； The internet of things； 3D GIS； Expert knowledge； Remote video
近年來我国设施农业面积不断增加，集约化生产管理需求逐步增强，智能化生产趋势日益明显，特别是在农业环境管理与信息服务方面表现尤为突出。辽宁省是我国日光温室蔬菜生产的发源地，截至2012年全省设施农业面积达73.33 hm2，规模居全国第二位，其中日光温室生产面积稳居全国首位，因此集成物联网技术、三维GIS技术[1-2]、远程视频技术，建立一个功能全面的通用农业环境管理与信息服务平台，将农业设备和农业作业过程相统一，农业环境与农业生产需求相一致，创新农业环境管理与信息服务模式，具有重大的现实意义。
1 平台总体设计方案
结合国内外物联网技术、三维GIS技术在农业领域应用的现状与发展趋势[3-7]，针对辽宁省农业环境特点、环境管理现状及信息服务需求，研究提出了农业环境管理与信息服务平台总体框架，如图1所示。该平台为农业生产者提供生产指导，为农业科研工作者提供精准的科研数据和远程诊断，为农业管理者提供决策支持。
平台体现了一种全新的科学监控管理及技术服务模式，该模式以农作物生长环境信息为手段[8]，以传感器为基础，以计算机智能化决策为核心，以互联网络、移动通信为载体，以农民的实际应用为终端，实现对农业生产的产前、产中、产后集环境等农业资源的一体化管理。
2 平台实现的关键技术
2.1 基于知识库的农业环境监控管理系统
以“无线传感器网络”为基础，以满足生产相关条件为前提，提出了“农业智能物联框架”模型，该模型包括采集节点、控制节点、中心节点、数据接收服务器、应用软件5层，每层节点之间均通过物联网技术进行连接。农业环境监控管理系统工作流程见图2。该系统基于RIA-CBX软件架构，实现农业环境数据的实时采集、采集数据分析、农业生产告警、农业生产管理、监控设备管理等功能。系统功能见图3。
该系统包含了农作物生产技术规程库，该库根据农作物的生长栽培季节、生长周期、监测模式进行区分，将专家知识表述为不同条件下的量化了的农作物生长参数，并配有不同农作物生长周期水肥管理注意事项，基于平台实现知识的下发，对农作物的生产过程进行全程指导，如图4所示。该生产技术规程库的知识建设一方面由专家提供，另一方面通过对该平台采集的农业生产数据进行加工，经验数据通过专家审核获得。
2.2 农业三维GIS系统
基于三维可视化技术、空间数据库技术及Skyline技术，集成海量多源多分辨率遥感影像、数字高程模型、三维建筑模型等模型数据以及温室、道路等矢量数据，构建农业生产基地、管理区域等地的真实、直观的农业三维地理环境，实现基于三维可视环境的实景漫游、三维定位（图5）、地物浏览查询（图6）、数据显示、三维分析[土方分析、淹没分析（图7）、路径分析等]、空间量测、输出、二三维联动等功能，为农业提供三维信息服务。 2.3 系统集成
基于农业三维GIS系统，以基础地理框架数据为核心，集成农业环境监控管理系统和远程视频系统，搭建农业环境管理全面化、信息服务多样化、决策智能化的新一代信息技术支撑平台。实现海量数据的管理、信息资源的整合以及集成服务的提供，全过程监控农业产前、产中、产后信息，真实、丰富、具体地表现农业环境信息，全面、灵活地提供农业信息服务，为管理和决策提供更加直接和真实的目标和研究对象。系统功能集成如图8、9所示。
3 结语
“农业环境资源信息管理与服务平台”可广泛应用于温室、大田生产、水产、陆地养殖、滴灌节水、仓储、远程诊断以及灾害预警等领域，覆盖农业企业、农业科研、生产部门、农户，面向手机、网络终端用户提供服务。自2010年以来，该平台在农业种植、畜禽养殖、水产养殖等农业生产领域，依托自身的科技推广体系、辽宁省移动分公司等合作伙伴，在省内外相关地区进行示范并大面积推广应用。目前农业环境监控设备累计推广覆盖1 041.33 hm2，增加经济效益2.18亿元，平台已带动农业合作社152个，辐射农户14.5万户，进一步面向全省1万多农业合作社、超过500万农户提供农业生产管理和信息服务，潜在用户群体大，应用前景广阔。
该平台可以进一步完善，逐步增加重大研究项目、重点项目区、主要作物种植区域、主要温室作物的环境管理、信息服务范围，进行对农业环境信息更全面的采集、更深入的分析，进而实现大面积、多专业、多领域的农业环境信息管理与信息服务，进一步提高农业科研、生产指导和决策支持的信息化水平。
参考文献
[1]承继成，林珲，周成虎，等.数字地球导论[M].北京：科学出版社，2000：202-236.
[2] 朱慶.三维地理信息系统技术综述[J].地理信息世界，2004，2（3）：8-12.
[3]杨建思，陈永喜.城市三维信息系统的实现方法[J].武汉大学学报：工学版，2001，34（6）：126-128.
[4] 朱会霞，王福林，索瑞霞.物联网在中国现代农业中的应用[J].中国农学通报，2011，27（2）：313.
[5] 邢志卿，付兴，房骏，等.物联网技术在现代农业生产中的应用研究[J].农业技术与装备，2010（4）：16-20.
[6] XIANG Z Q，FU X，FANG J，et al.The applied and research of the internet of things in the modern agriculture[J].Agricultural Technology and Equipment，2010（4）：16-20.
[7] YAN M J，XIE N，WANG Z，et al.The application of the internet of things in the modern agriculture[J].China Agriculture Report，2011，27（8）：464-467.
[8] 王建强.基于嵌入式web的农作物远程环境监控系统设计[J].湖北民族学院学报：自然科学版，2014（2）：215-217.
关键词 农业环境信息；物联网；三维GIS；专家知识；远程视频
中图分类号 S24 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）13-348-03
Abstract In the modern agricultural production， environmental factors determine the cost and benefit， and also determine the success or failure and the degree of difficulty of agricultural production. Based on the 3D GIS technology integrated the internet of things technology， remote video technology， and expert knowledge service the modern agriculture， the new generation information technology support platform was established， which realized agriculture environmental management comprehensive， diversified information services， intelligent decision， realizing the massive agricultural data management， integration of agricultural information resources and provision integrated service. The whole process monitor environmental information before， during and after the agricultural production process， real， rich， detailed convey agricultural environment information， and provide agricultural information service comprehensively and flexibility.
Key words Agricultural environment information； The internet of things； 3D GIS； Expert knowledge； Remote video
近年來我国设施农业面积不断增加，集约化生产管理需求逐步增强，智能化生产趋势日益明显，特别是在农业环境管理与信息服务方面表现尤为突出。辽宁省是我国日光温室蔬菜生产的发源地，截至2012年全省设施农业面积达73.33 hm2，规模居全国第二位，其中日光温室生产面积稳居全国首位，因此集成物联网技术、三维GIS技术[1-2]、远程视频技术，建立一个功能全面的通用农业环境管理与信息服务平台，将农业设备和农业作业过程相统一，农业环境与农业生产需求相一致，创新农业环境管理与信息服务模式，具有重大的现实意义。
1 平台总体设计方案
结合国内外物联网技术、三维GIS技术在农业领域应用的现状与发展趋势[3-7]，针对辽宁省农业环境特点、环境管理现状及信息服务需求，研究提出了农业环境管理与信息服务平台总体框架，如图1所示。该平台为农业生产者提供生产指导，为农业科研工作者提供精准的科研数据和远程诊断，为农业管理者提供决策支持。
平台体现了一种全新的科学监控管理及技术服务模式，该模式以农作物生长环境信息为手段[8]，以传感器为基础，以计算机智能化决策为核心，以互联网络、移动通信为载体，以农民的实际应用为终端，实现对农业生产的产前、产中、产后集环境等农业资源的一体化管理。
2 平台实现的关键技术
2.1 基于知识库的农业环境监控管理系统
以“无线传感器网络”为基础，以满足生产相关条件为前提，提出了“农业智能物联框架”模型，该模型包括采集节点、控制节点、中心节点、数据接收服务器、应用软件5层，每层节点之间均通过物联网技术进行连接。农业环境监控管理系统工作流程见图2。该系统基于RIA-CBX软件架构，实现农业环境数据的实时采集、采集数据分析、农业生产告警、农业生产管理、监控设备管理等功能。系统功能见图3。
该系统包含了农作物生产技术规程库，该库根据农作物的生长栽培季节、生长周期、监测模式进行区分，将专家知识表述为不同条件下的量化了的农作物生长参数，并配有不同农作物生长周期水肥管理注意事项，基于平台实现知识的下发，对农作物的生产过程进行全程指导，如图4所示。该生产技术规程库的知识建设一方面由专家提供，另一方面通过对该平台采集的农业生产数据进行加工，经验数据通过专家审核获得。
2.2 农业三维GIS系统
基于三维可视化技术、空间数据库技术及Skyline技术，集成海量多源多分辨率遥感影像、数字高程模型、三维建筑模型等模型数据以及温室、道路等矢量数据，构建农业生产基地、管理区域等地的真实、直观的农业三维地理环境，实现基于三维可视环境的实景漫游、三维定位（图5）、地物浏览查询（图6）、数据显示、三维分析[土方分析、淹没分析（图7）、路径分析等]、空间量测、输出、二三维联动等功能，为农业提供三维信息服务。 2.3 系统集成
基于农业三维GIS系统，以基础地理框架数据为核心，集成农业环境监控管理系统和远程视频系统，搭建农业环境管理全面化、信息服务多样化、决策智能化的新一代信息技术支撑平台。实现海量数据的管理、信息资源的整合以及集成服务的提供，全过程监控农业产前、产中、产后信息，真实、丰富、具体地表现农业环境信息，全面、灵活地提供农业信息服务，为管理和决策提供更加直接和真实的目标和研究对象。系统功能集成如图8、9所示。
3 结语
“农业环境资源信息管理与服务平台”可广泛应用于温室、大田生产、水产、陆地养殖、滴灌节水、仓储、远程诊断以及灾害预警等领域，覆盖农业企业、农业科研、生产部门、农户，面向手机、网络终端用户提供服务。自2010年以来，该平台在农业种植、畜禽养殖、水产养殖等农业生产领域，依托自身的科技推广体系、辽宁省移动分公司等合作伙伴，在省内外相关地区进行示范并大面积推广应用。目前农业环境监控设备累计推广覆盖1 041.33 hm2，增加经济效益2.18亿元，平台已带动农业合作社152个，辐射农户14.5万户，进一步面向全省1万多农业合作社、超过500万农户提供农业生产管理和信息服务，潜在用户群体大，应用前景广阔。
该平台可以进一步完善，逐步增加重大研究项目、重点项目区、主要作物种植区域、主要温室作物的环境管理、信息服务范围，进行对农业环境信息更全面的采集、更深入的分析，进而实现大面积、多专业、多领域的农业环境信息管理与信息服务，进一步提高农业科研、生产指导和决策支持的信息化水平。
参考文献
[1]承继成，林珲，周成虎，等.数字地球导论[M].北京：科学出版社，2000：202-236.
[2] 朱慶.三维地理信息系统技术综述[J].地理信息世界，2004，2（3）：8-12.
[3]杨建思，陈永喜.城市三维信息系统的实现方法[J].武汉大学学报：工学版，2001，34（6）：126-128.
[4] 朱会霞，王福林，索瑞霞.物联网在中国现代农业中的应用[J].中国农学通报，2011，27（2）：313.
[5] 邢志卿，付兴，房骏，等.物联网技术在现代农业生产中的应用研究[J].农业技术与装备，2010（4）：16-20.
[6] XIANG Z Q，FU X，FANG J，et al.The applied and research of the internet of things in the modern agriculture[J].Agricultural Technology and Equipment，2010（4）：16-20.
[7] YAN M J，XIE N，WANG Z，et al.The application of the internet of things in the modern agriculture[J].China Agriculture Report，2011，27（8）：464-467.
[8] 王建强.基于嵌入式web的农作物远程环境监控系统设计[J].湖北民族学院学报：自然科学版，2014（2）：215-217.