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智慧農業技術解決方案

  1. 技術方案
    1. 設計思路
      1. 建構一體化業務支撐平台,形成農業産業體系

國家“十二五”規劃中明确提出,将完善現代農業産業體系作為“十二五”的重點建設任務,是以,智慧農業的建設也應以建設一體化的農業産業體系作為目标,在完善與提高農業生産過程中各個環節的資訊化水準的基礎上,建構統一業務支撐與資訊管理平台,完成對科學育種、科學生産、數字物流、精準銷售等各個環節的有效管控,并逐漸形成現代農業産業體系,同時,依據業務協同的需求,整合了科研、農委、企業等相關機構的應用系統,實作了跨部門、跨區域的資料共享利用與應用協同,進而真正形成了一體化的産業體系。

      1. 制定并完善農業産業體系标準,促進農業資訊标準化

本着标準先行的原則,在應用系統的建設過程中,依據以往建設的經驗,結合使用者實際業務需求,系統制定的機動車資訊資料管理标準,不僅滿足了本系統應用整合、資料共享利用的需要,同時,也為各級主管部門進行資訊彙總、審查、分析、決策提供了基礎,對于未來建立系統與資料共享交換也有“統一規範、統一設計”的指導作用。

在智慧農業的資訊化建設中,規範與外部系統資料交換标準的功能,并制定相應的技術标準、技術要求和檢測機制。需要建立農産品科研、生産、檢測、運輸、銷售等相關的資料标準,同時,針對各個相關應用系統資料共享交換的要求,建立了相關資訊的資料交換标準及應用接口的标準,為未來的系統擴充和資料利用,提供了堅實的标準依據。

      1. 注重資訊資料共享,促進農業協同化

結合農業産業體系業務建設需求,依托統一資料标準,基于相關應用系統的建設,建構農業統一資料共享中心,實作農業資料統一存儲、統一管理,為協同應用與科學決策提供資料基礎,并以資料統一管理,應用統一整合為基礎,使跨部門、跨應用的協同成為可能。本系統的建設在保證資訊安全的前提下,注重跨部門、跨應用的資料共享和應用互聯互通,加強資料整合與存儲的技術創新,實作局域、廣域、異構作業系統和資料庫環境下的資訊內建,進一步滿足了跨部門、多行業的協同作戰工作要求,提升了整體工作效率。

      1. 加強并引入資訊化技術,推動農業生産智能化

通過物聯網技術實作對溫室的控制,并達到最優化,實作随時随地通過網絡遠端擷取溫室狀态并控制溫室各種環境,使作物處于适宜的生長環境,提高設施蔬菜平均産量;提高溫室機關面積的勞動生産率和資源産出率。

基于物聯網技術,建立農田土壤檢測與分析、農産品殘留檢測、農産品溯源追蹤,提高農業生産的科技含量,提高農業生産的生産效率,保障農産品的安全性。

      1. 針對不同類使用者,提供人性化服務

農業産業體系涉及多類使用者,不同使用者群體差異較大,是以,在應用系統的建設過程中,需要針對不同的使用者水準,結合使用者的業務需求與使用習慣,在考慮統籌規劃和頂層設計的同時,兼顧人性化的設計,滿足各級業務機關和不同使用者不斷擴充的應用需求,貼近從業人員的操作習慣,并考慮到工作環境的特殊性,使人員與計算機的交流變得更便捷、更順暢和更安全,有利于提高工作科技含量、改進管理方式和提高資訊服務水準。

      1. 關注使用者使用體驗,增加系統的可視化效果

系統的建設充分發揮可視化的作用,借助圖形化手段,将繁雜枯燥的各類資料,通過曲線圖、折線圖、餅狀圖等方式清晰、有效、形象地展現出來,進而使使用者更直覺、更便利。

    1. 效果展望

智慧農業的建設将為各類農業相關使用者提供一個安全可靠、友善使用的數字化環境,提供不受時空限制的資源共享和個性化服務等,進而各類使用者提供有效的技術支援和服務功能,促進農業産業體系資訊化上升到一個更高的層次。為此,通過智慧農業的建設,期望可以實作以下幾點效果:

      1. 以人為本的使用者環境

智慧農業必須以使用者為核心組織資訊資源與服務,需要建立個性化的使用者環境,建立按需通路的使用者界面,為使用者提供個性化的貼切服務,使使用者登入進入業務支撐與資訊服務平台後,展現在他面前的是他希望看到的和有權看到的資訊與服務。

      1. 關聯的應用環境

關聯的應用環境是智慧農業的核心,是實作跨系統的流程整合、資訊整合的關鍵所在。通過對業務系統進行合理劃分,規範系統間的調用接口,以實作業務系統間的資訊暢通。并通過資訊整合與流程優化,支援跨業務系統的資訊内容關聯、管理流程關聯、資訊服務關聯,實作全局暢通的資訊流,形成關聯整合的應用環境。

      1. 內建的資料環境

內建資料環境對資料進行有序組織和集中管理,實作農業資料管理的标準化、內建化、權威化,確定資料的完整性、一緻性、有序性、共享性和可管理性,為業務系統和最終使用者提供友善、高效、安全的資料存儲和通路服務。

      1. 高可信的安全環境

安全問題是自始至終貫穿于資訊化建設各個層面中非常重要的問題,建構一個完善、良好的安全環境,確定農業資訊化各個層面上關鍵資訊的保密性、完整性、可用性和不可否認性,實作農業産業資訊環境的可控、可信、可查。

    1. 設計原則

1、系統的标準化

系統建設應堅持标準化,遵循國家和行業相關業務、管理和技術規範标準。

2、技術的先進性

系統應采用成熟、先進的技術,建設符合資訊技術最新發展潮流的基礎架構,確定系統技術的先進性和前瞻性,保證投資的有效性和延續性。

3、軟體的适用性

系統的建設應切實滿足使用者的實際業務需求,具有較高的适用性。

4、軟體的實用性

系統建設應充分考慮使用人員的能力和素質、專業結構、部門業務需求情況,做到易學易用、操作簡單、尊重使用人員工作習慣;并具有一定的資料自動校驗功能。

5、系統的穩定性

系統的建設規劃要充分考慮系統投入運作後即作為生産系統,保證7×24小時服務:一是要求應用系統首先是成熟可靠的;二是要求具有備份功能和措施;三是要求具有高的容錯及故障恢複能力,在出現意外時能夠隔離故障區,保護重要資料,通知管理人員做人工幹預,避免災難性後果發生。

6、系統可維護性

系統應能通過集中控制台友善地配置、監視、控制、診斷整個系統,并且能夠監視和控制使用者情況、提高效率、消除隐患。

運作環境根據需要發生變化時,包括新的硬體和軟體(含系統軟體和資料庫)投入使用後,應保證該系統的正常運作。

7、系統可擴充性

系統的建設必須考慮到與已有系統、其它機關系統以及将來待開發系統之間的互聯,是以在滿足目前需求的前提下,設計時還要分析并預測未來的發展。應保證設計的應用系統具有良好的二次開發功能,以利于今後的擴充。對于未來的發展,要立足在現有的基礎上更新改造,保護現有投資。

8、系統可管理性

系統的部署、使用及管理以簡便、易于操作、友善實用為準則,采用基于Web方式管理系統,降低系統管理、維護成本,提高系統的可管理性。

9、系統的安全性

系統建設應充分考慮使用者、應用、網絡方面的安全性要求,防止來自外部非法的通路。應具有使用者的身份認證和權限管理,對應不同的應用層次。既能保證不同使用者高效、快速地通路控制授權範圍内的系統資源,也能有效地阻止使用者之間的非法侵入、非授權通路。對關鍵的裝置和系統還有完善的安全性保護方案。

 10、系統的可移植性

所有元件均可安裝在常見廠家的Java應用伺服器上。并可以相容不同的作業系統。

    1. 建設目标

利用網絡平台技術、運用雲計算、物聯網等現代資訊化技術,堅持以農業資訊化推動農業現代化,提升現代農業科技創新能力,加快傳統農業産業更新,以資訊技術推動農業産業化,以農業資訊技術延伸和拓展政府服務為手段,轉變基層政府職能,提高基層政府監管和服務水準,實作資訊技術對現代農業的支撐能力顯著增強,實作對涉農部門服務品質和管理水準效果明顯提高,實作對農民文化、意識、觀念的轉變以及農民收入的貢獻率明顯提高,進而實作農業資訊數字化、農業生産自動化、農業管理智能化,進而建構低碳節能、高效高産、綠色生态的現代農業體系。

智慧化農業建設需要加大現代資訊技術在農業生産中的應用,穩固農業的基礎地位;加大現代資訊技術在農業經營中的應用,提高農業産業化水準;加大現代資訊技術在涉農部門政務管理中的應用,提高政府服務三農的水準;加強基層農村資訊服務體系建設,提高基層農民擷取資訊的意識和能力,進而最終實作農業科研資訊化、農業生産管理資訊化、農業經營管理資訊化、農産品市場流通資訊化、農業資源環境資訊化、農産品消費資訊化。

    1. 總體架構

智慧農業是以物聯網為基礎,以資訊化技術為支撐建構統一業務支撐與資訊管理平台,實作對于科研、生産、物流、銷售等各個農業生産環節的資訊化管理,實作科學指導、高效生産、科學預測、精準銷售、資料決策。其總體架構如下圖所示:

智慧農業技術解決方案

      智慧農業主要是以現代的資訊化手段為支撐,通過液雨傳感器、環境溫度傳感器、攝像頭等各類傳感采集裝置,及時準确采集監測對象的各類資料,并通過移動網際網路、無線網和3G等傳輸網絡,将相關資料資料集中存儲在業務支撐和資訊管理平台,為相關的業務應用服務提供支撐,進而實作對于農業生産整個過程的監測與科學指導。

基于智慧農業的總體架構,智慧農業的建設需要通過網絡融合、資料融合、應用融合,進而實作智慧化科研、生産、管理和服務。智慧農業的功能模型從下向上可以分為感覺層、網絡層、資料層、支撐層、應用層和服務層六大層次,同時,這六大層次的建設又是以标準規範體系和資訊安全體系為依據,進而保證系統整體建設的統一性、标準性和安全性。其功能架構模型如下圖所示:

智慧農業技術解決方案

由上圖可知,建設智慧農業的需要完成以下重點任務:

1、完善農業資訊化基礎設施,建構智慧感覺網體系

充分發揮數字化資訊采集和監控的功能,建構以網際網路、物聯網、電信網、廣電網、無線寬帶網等網絡組合為基礎的智慧感覺網,實作智能、全面、深度的感覺,形成包括生态環境、農業生産、物流運輸、市場貿易等在内的、覆寫農業生産線組成部件的智能互聯感覺網絡,為智慧農業綜合應用和建設智能化、泛在化的資訊感覺網絡。

2、建設資訊共享平台,形成智慧農業資源體系

資料資源是智慧農業建設的靈魂,它是通過一體化的資料采集、資料資源管理和資訊服務的業務服務平台,将不同來源、不同類型、不同應用的資料進行規範、整合,形成“智慧農業”的資料資源體系,并對外提供統一的資料共享和資訊服務,形成智慧農業的“知識庫”。

建設基于雲計算平台建構資料中心,完成資料的采集、清洗、存儲、分發和共享;為資料分析、生産預測、上司決策提供資料支撐。

3、建設典型應用系統,建構智慧應用服務體系

  1. 推進農業資訊服務技術發展,建立科研項目管理與專家智能服務系統,提高科研生産的服務能力
  2. 推動并擴大物聯網等現代化資訊技術在農業生産中的應用,建設氣候、土壤、水質等農業生産環境檢測、分析、研判,病蟲害預測與預警等綜合系統,合理選配農産品種,科學指導生态輪作,提高農業生産的技術含量與生産效率。
  3. 加強農産品生産資訊采集與市場行情收集工作,建立并完善農産品物流資訊化系統,實作生産與銷售的有效結合,加大精準銷售,提高農業生産經營資訊化水準,逐漸形成農産品現代流通方式 。
  4. 建設農産品品質追溯資訊化示範工程,通過在生産(加工)環節給農産品本身或貨運包裝中加裝RFID電子标簽,并在運輸、倉儲、銷售等環節不斷添加、更新資訊,進而搭建有機農産品安全溯源系統,建立農産品信用體系加強農業生産、加工、運輸到銷售等全流程資料共享與透明管理,實作農産品全流程可追溯,提高了農業生産的管理效率,促進了農産品的品牌建設,提升了農産品的附加值
  5. 有效地整合和管理各個農業子系統,在資源限制和經濟效益最大化限制條件下,統籌管理整個農業體系,建立農産品産業體系共享資料中心,避免顧此失彼的分散管理模式,做到集約管理和經營,為國家的農業宏觀規劃和管理打下基礎。加強政府監管與服務能力,合理有效利用農業資源,提高政府部門服務能力,保持可持續的發展環境。
  6. 強化農村智能化資訊服務,充分考慮到農民對資訊的需求千差萬别,以及地區經濟發展水準存在差異,突出資訊“個性化、多樣化服務”的特點;充分運用計算機網絡技術、遠端呼叫技術、無線尋呼技術和便攜式資訊終端産品,利用現代資訊處理技術将涉農資訊進行有效內建、整合,建立資訊收集、處理、傳播、應用一體化的模式,實作“三網合一”,最大限度滿足處于不同資訊化水準使用者的需要,指導農業的産前、産中和産後各個環節。

4、完善智慧農業環境,建構智慧農業管理體系

      智慧農業的建設具人涉及部門多、建設周期長、業務及應用複雜、技術門戶繁雜等特點,整個系統的建設不是一朝一夕的事情,是以,建構智慧農業管理體系是整個系統建設的關鍵。需要遵循統一規劃、統一部署、分步推進,以點帶面的原則,成立相關的專項部門,配置專職的人員,明确職能責任,推動系統的建設工作,同時,還需人才培養、觀念轉變、政策制度制定等多方面給于保障。

    1. 建設内容

以物聯網為基礎,以資訊化技術為支撐建構統一業務支撐平台,實作對于科研、生産、物流、銷售的各個農業生産環節的資訊化管理,實作科學指導、高效生産、科學預測、精準銷售、資料決策。

  1. 推進農業資訊服務技術發展,建立科研項目管理與專家智能服務系統,提高科研生産的服務能力
  2. 推動并擴大物聯網等現代化資訊技術在農業生産中的應用,建設氣候、土壤、水質等農業生産環境檢測、分析、研判,病蟲害預測與預警等綜合系統,合理選配農産品種,科學指導生态輪作,提高農業生産的技術含量與生産效率。
  3. 加強農産品生産資訊采集與市場行情收集工作,建立并完善農産品物流資訊化系統,實作生産與銷售的有效結合,加大精準銷售,提高農業生産經營資訊化水準,逐漸形成農産品現代流通方式 。
  4. 建設農産品品質追溯資訊化示範工程,通過在生産(加工)環節給農産品本身或貨運包裝中加裝RFID電子标簽,并在運輸、倉儲、銷售等環節不斷添加、更新資訊,進而搭建有機農産品安全溯源系統,建立農産品信用體系加強農業生産、加工、運輸到銷售等全流程資料共享與透明管理,實作農産品全流程可追溯,提高了農業生産的管理效率,促進了農産品的品牌建設,提升了農産品的附加值
  5. 有效地整合和管理各個農業子系統,在資源限制和經濟效益最大化限制條件下,統籌管理整個農業體系,建立農産品産業體系共享資料中心,避免顧此失彼的分散管理模式,做到集約管理和經營,為國家的農業宏觀規劃和管理打下基礎。加強政府監管與服務能力,合理有效利用農業資源,提高政府部門服務能力,保持可持續的發展環境。
  6. 強化農村智能化資訊服務,充分考慮到農民對資訊的需求千差萬别,以及地區經濟發展水準存在差異,突出資訊“個性化、多樣化服務”的特點;充分運用計算機網絡技術、遠端呼叫技術、無線尋呼技術和便攜式資訊終端産品,利用現代資訊處理技術将涉農資訊進行有效內建、整合,建立資訊收集、處理、傳播、應用一體化的模式,實作“三網合一”,最大限度滿足處于不同資訊化水準使用者的需要,指導農業的産前、産中和産後各個環節。
  1. 重點應用建設
    1. 智慧農業一體化平台
      1. 概述

智慧農業是以物聯網為基礎,以資訊化技術為支撐通過對于科研、生産、物流、銷售的各個農業生産環節的資訊化管理,實作科學指導、高效生産、科學預測、精準銷售、資料決策。是以,建構智慧農業一體化平台,完成對于農業科技管理、農業生産過程管理、農産品物流與商貿管理,進而實作對于農業生産整個環節的閉環管理。該平台屬于綜合性平台,面向農業科技人員、農業生産人員、農業營運及銷售等各類人員,平台以相關的各個環節應用系統為支撐,通過采集、存儲各類資料,進而實作統一管理、統一協調、分析預測和決策分析等功能。

      1. 總體架構
智慧農業技術解決方案

智慧農業一體化平台以智慧農業感覺裝置為依托,以智慧農業相關應用系統為基礎,通過資料采集、資料抽取,将相關資料通過清洗、校對、核準後通過分數,實作對于農業資訊的采集與釋出、農業資源動态監測展示、電子物流與商貿管理等,最終實作資訊查詢、決策分析和資訊訂閱,為最終的使用者提供全方面的資訊管理與服務,其總體架構如下圖所示:

      1. 功能說明

智慧農業一體化平台主要包括農業資訊采集釋出、農業資源動态監測、精準農業示範、智能物流與電子商貿、資訊管理與分析決策等功能,其主要功能架構如下圖所示:

智慧農業技術解決方案
  1. 農業資訊采集釋出:主要是依托農業基礎傳感裝置或智能農業應用系統采集的資料,将相關資訊抽取到平台,并依據生産需求,對外釋出相關農業資訊。主要包括遙感資訊采集、GPS資料采集和人工資料報送等。
  2. 農業資源動态監測:主要是通過土地變化監測、氣象監測和農作物生長情況的監測,實作對于農業生産資源的動态監測,為農業生産者提供生産的保障與支撐,同時,通過種植面積與種類的監測與資訊收集,實作對于未來農産品的市場預測,進而為合理調配農機具、農藥、化肥、物流配送、銷售導向提供事先的資料支撐。
  3. 精準農業示範:主要通過平衡施肥專家系統、植保專家系統、耕地地方調查等科技手段實作對于農業生産的科技指導,提高農業生産中的科技含量,進而提高生産效率。
  4. 智能物流與電子商貿:主要是通過對于農業産品物流配送環節的智能管理,實作對于農産品的智能化物流與配送,進而實作農産品的快速運輸,加快農産品的運輸效率,同時通過電子商貿系統,完成對于農産品的電子商務功能,提升農産品的銷售網絡化,進而為農産品銷售提供網絡管道。
  5. 資訊管理與分析決策:資訊管理與分析決策為系統的使用者提供農業生産各個環節的資訊管理,主要包括農業資源資訊、農業生産資訊、農業災害資訊等,進而全面了解農業生産的上下遊營運情況,進而實作對于整個農業産業體系的宏觀了解與調控,同時,通過相關資訊資料的分析統計,為相關部門或上司進行宏觀調控、決策分析提供資料的支撐。
  6. 資訊服務:主要是依據各類使用者的資訊需求提供資訊服務,主要包括資訊查詢、資訊訂閱和多管道資訊推送等,使其更好地服務于農業生産解決資訊隔離資訊不對稱的問題。
  7. 可視化分析功能:空間查詢:基于空間資訊的查詢功能,并能将查詢結果以圖文一體化報表的方式輸出給使用者。基于空間資訊的統計:通過設定時間、空間、屬性條件進行統計,并将統計結果以圖文一體的報表輸出。空間分析:對各種空間關系進行分析,并将分析結果以圖文一體化的報表方式輸出,為管理決策提供參考。制圖輸出:對專題符号庫進行增加、删除與編輯,顯示農業專題圖并列印農業專題圖,農業專題圖包括以矢量圖、影像圖和三維屬性高程模型為基礎的專題圖。
  8. 綜合報表分析功能:報表輸出:根據使用者的需求和提供的各種報表的格式設計出各種報表模闆,以滿足使用者的不同要求。報表分析:主要是通過建立各種模型,對資料進行分析,輸出分析結果并對相關決策提供參考。
    1. 農業資源資料中心
      1. 綜述

    農業資源資料中心建設的目标是将大量的農業生産資訊通過采集、清洗、核準後實作統一存儲、統一管理,實作資料的共享和集中管理,保障資料的安全,也為資料的挖掘分析提供決策分析創造條件。

    農業資源資料中心的資料架構如下圖所示:

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    (1)農業專家資料庫。主要收錄國内、省内、市内外知名農業專家,包括作物栽培、植物保護、育種、畜牧業、林業、水産業等大農業範疇的各個領域,收錄内容以個人基本資料、主要事迹介紹、主要科研成果、主要科研方向、科研成果産業化程度等為主,兼收現工作機關、聯系方法等資訊。該資料庫主要面向農業科技人員,有利于他們掌握現代農業的發展規律和發展趨勢,為他們的科研活動提供必要的幫助資訊。

    (2)農業實用技術資料庫。主要收錄公開發表的大量的技術文章。

    (3)農業政策法規、品質标準資料庫。收錄國家和地方農業方面的政策法規,農業行業标準和行業規範等。

    (4)農業産業化龍頭企業資料庫。收錄省内外涉農企業的名稱、聯系方法、企業規模、主要業務範圍等資訊。該資料對于當地政府的招商引資、農産品的銷售、農副産品的加工、農資的購買具有指導意義。

    (5)農業人才資料庫。收錄省内外農業科技人才資訊,農業技術人員是農業資訊化的主要力量,他們分布于各地市和鄉鎮,人員多、層次複雜、專長多樣,掌握這些科技人才資訊,是農業系統上司關心的問題,是以建立農業科技人才資料庫是必要的。資料庫應主要收錄科技人才的個人基本情況,專業特長,工作機關情況等,至少可以按照行政區域和專業特長進行分類,便于浏覽查找。

    (6)農用生産資料資料庫。以向農民提供農用生産資料的使用資訊為主,内容涉及到農藥、化肥、農膜、種子、農機等各種農用生産資料的性質、使用方法、國内外主要廠家的産品、産品檢驗、假貨識别常識等,必要時可以提供相關的購買資訊,用于指導農民對農用生産資料的購買和使用。

    (7)農民經紀人及種養大戶資料庫。收錄農民經紀人、種植大戶和養殖大戶的基本資料,如農戶基本資料、農戶養殖和種植範圍、農戶的經營規模、農戶的效益情況等。該資料庫對于農業系統上司指導重點農戶的生産經營具有指導意義。

      1. 功能說明
        1. 資料裝載導入

資料裝載導入實作從現有各種業務系統中抽取基礎資料,轉換為“按主題存儲”的綜合資料資源的過程。主要包括:資料裝載導入配置管理、執行資料裝載導入、導入資料的查詢、業務過程查詢統計功能。功能層次如下圖所示:

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        1. 資料梳理、校核

在資料正式入中心資料庫之前需要對裝載的資料進行梳理和校核,以減少資料備援,提高資料準确性。本子產品主要包括資料校驗分類、資料校核過程、資料梳理、資料校驗和清洗比對等功能。

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        1. 資料加工處理

資料加工處理子產品提供一個資料加工計算環境,支援使用者對中心資料庫中的各種資料進行加工計算,以完善已有的資料或産生新的資料資源。

資料加工處理子系統包括資料加工計算、資料維護與查詢和資料加工處理日志管理等功能。功能層次如下圖所示:

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        1. 資料庫管理

資料庫管理實作對中心資料庫中的資料資源和服務應用的內建管理和配置功能。包括:中繼資料配置管理、資料資源維護管理、資料集市配置管理、權限配置管理、資料資源目錄管理、資料資源查詢統計等功能。功能層次如下圖所示:

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        1. 資料綜合分析

資料綜合分析應用服務不僅提供了包括主題查詢、專項查詢、按名額查詢、按報表查詢、按關鍵詞查詢等多種資料查詢功能,同時還提供了多形式、多層次的資料分析功能,包括預置分析、名額分析和趨勢分析等功能,如下圖所示:

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        1. 資料共享釋出服務

在資料共享釋出服務子產品中,提供兩種類型的服務:面向外部系統的接口服務(包括共享和釋出)和面向外部人員的資料查詢通路服務。功能層次如下圖所示:

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        1. 資訊服務

中心資料庫可以借助智慧農業一體化平台,結合資料綜合分析子產品向使用者提供資訊查詢服務、資料分析服務、資訊訂閱、個性化服務、多管道主動推送等資訊服務。功能層次如下圖所示:

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農業生産環境監測

農業生産環境監管主要由環境監測無線傳感器、錄影機、智能通訊終端、溫室管家軟體平台組成。系統結構示意圖如下圖所示:

      1. 環境資料采集

    環境傳感器采集農作物生長過程中息息相關的環境因素,如:空氣的溫度、濕度、光照、二氧化碳、土壤水分、視訊圖像等,智能通訊終端将這些資料上傳至溫室管家軟體平台,讓農戶實時了解大棚内的環境資料,并通過直覺的圖表、短信展現給終端農戶、農業專家等,如下圖:

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 病蟲害防治與預警

    病蟲害防治與預警為溫室管家的核心功能,是奧科美聯合北京植保站、諸多農業專家等共同研究,通過模型建構、模拟試驗、現場測試等多種方式研制開發,并獲得了國家專利。

    病蟲害防治系統通過對病蟲害的成長環境進行監測,通過‘積溫算法’對病蟲害的有效積溫進行實時監控,并對各個階段的積溫值進行預警,利用環境因數破壞病蟲害的成長機理,實作對病蟲害的防治,并通過直覺的界面展示給終端使用者,如下圖:

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農作物成熟度預報

    成熟度預報根據植物生長的階段周期、積溫模型、和積累的往年資料,分析出植物生長過程中各個階段成熟的周期,可以提前預測各種農植物成熟情況,并将各個階段所需要的溫室環境(如:溫度、濕度、光照等)實時監測,分析環境模型是否适宜農植物的成長,當溫室環境不合理時,及時給使用者發出預警,為農作物的生長和農戶計算收割時間提供有效的工具。

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智能化模型庫

    農作物智能化模型庫是為農作物成長過程提供的一套生長模型,該模型通過建立起一整套的植物生長過程中的資料模型,為專家分析提供分析工具;系統通過對每種農作物建立智能化資料模型,并通過各類傳感器将現場資料傳回資料庫,通過比較分析生成處理結果,進而為專家指導農戶生産提供幫助

智慧農業技術解決方案
      1. 資料查詢與統計報

    資料查詢和統計報表是将系統處理好的資料結果,通過多種查詢條件自由組合,并将查詢結果通過圖表進行統一顯示,使用者、農業專家可以通過該功能直覺的了解各個大棚的相關資料,快速查找有問題的大棚。

智慧農業技術解決方案
    1. 智能遠端控制

農業智能控制是在溫室環境監控的基礎上增加一個無線控制子產品,使使用者可以遠端控制溫室内的灌溉、通風、遮陽等裝置。其系統架構圖如下所示:

智慧農業技術解決方案

根據傳感器采集的資料,系統對照作物生長模型可自動控制溫室内的環境調節系統,如灌溉、通風、遮陽等等,使溫室保持在作物最适合生長的環境。從業人員足不出戶就能在辦公室内完成對大棚的管理工作,同時,智能遠端控制系統也支援手動控制功能。

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智能農業專家

  1. 總體架構

智能農業忖家按照農業管理需要設計,包含農業資訊采集、資訊存儲、資訊管理、服務、應用分析等内容。系統總體架構結構如圖所示:                             

智慧農業技術解決方案

系統總體結構圖

      1. 功能介紹
  1. 資訊釋出:實作對涉農資訊的背景管理、資訊釋出等功能。
  2. 資訊查詢:可通過網站實作對各種涉農資訊的查詢、檢索。
  3. 資訊上報:資訊上報建立農民、農村、農業基層管理機關與農業主管機關的資訊走廊,可通過該“資訊走廊”上報農業監測資訊、農業生産資訊、災害資訊等。
  4. 網上點播:主要為農民、農業管理機關提供點播農業科技、農技講座、法律法規的網上點播服務。
  5. 專家互動:主要為農業科技專家與農業生産者提供網上交流互動的平台,為農民解決日常農業生産中的各類科技問題提供線上提問與回複,進而使科技真正服務于農業生産。
  6. 網上辦事:實作對農藥、獸藥、飼料、農機、無公害農産品及有機食品的認證審批等行政許可事項的網上申請與受理。具有網上咨詢、投訴、結果公告等基本功能。
  7. 科技項目:主要釋出相關的科技項目及科學技術,進而使農民能及時了解最新的科技動态,并将其應用于實際生産中,進而使科技推動生産力。
  8. 農業知識庫:主要依據科技項目及科技研究,為農民提供各類的科學生産知識,指導農民進行科學生産。
    1. 智能物流

智慧物流屬于農業生産環節中的重要節點,上遊為農業生産環節,下遊為銷售與商貿環節,是以,通過聯通生産與銷售環節,通過合理調配物流過程,可以實作對于農産品的快速運輸與銷售,減少中間環節中的無效損耗,進而實作增收節支,實實在在地解決了農産品利潤偏低的問題。

      1. 生産環節

生産環節主要指較具規模和規範的蔬菜種植基地,由于此類生産基地一般實行規模化種植,集約化經營,具有采用RFID技術的條件。可為每一個地塊或一個品種設定一個标簽,對該地塊或該品種蔬菜從種植到打包上市的整個過程中的必要資訊通過讀入或輸入裝置進行及時初始資訊的錄入,如蔬菜的品種、生長時間,所噴施農藥的名稱及次數,所使用的化肥、收割時間等,甚至包括該品種的特點描述。根據農産品編碼标準,對每一類蔬菜設定一個編号作為其身份的唯一辨別。這樣在該品種蔬菜完成供應鍊的第一個環節時,該電子标簽(或射頻卡)已經存儲了其所有基本資訊。當收購企業對任何一個地塊的蔬菜品種收購時,通過采用資料采集器對農戶以及農産品進行資訊采集,不僅加快了收購速度,降低了出錯率,而且為農産品加工企業提供了POS系統、EDI、電子商務等系統的基礎資料,為産品追溯提供源頭資料。

      1. 加工環節

由于電子标簽可以友善地添加資訊,而在加工環節可以首先讀得電子标簽所包含的資訊,加工企業可以根據本身需要和相關主管部門的要求添加必要的資訊,如加工機關、加工日期、加工過程所使用的添加劑、包裝重量等。經過加工企業的資料充實後,産地資訊和加工環節資訊都已經存儲在該電子标簽中,那麼終端消費者在零售或批發市場通過查詢終端查詢該産品資訊時,便可以對其相關資訊一覽無餘,對于事故後追溯也變得容易可行。

當集裝箱裝滿産品,并在貨盤裝載好後,勞工再次掃描集裝箱标簽。手持機的RFID 資料,連同GPS位置,将通過蜂巢網絡或衛星通訊連接配接,發送到公司後端系統上。

當産品到達生産商的處理廠後,分别進行稱重,冷卻和其他的一些運輸準備工作,RFID 閱讀器會記錄每一個過程。首先,一個固定的RFID 閱讀器在稱重台捕獲集裝箱的标簽ID 号,确認這些産品已被稱量。标簽ID 号、日期、時間和重量被記錄到後端系統裡。當集裝箱進入或離開冷地室,一個安裝在冷卻室門口的固定閱讀器再次讀取标簽。

水果或蔬菜有着不同的處理方式:如莴苣,可以袋裝包裝、也可被冷藏或散裝銷售。被處理過的産品在包裝袋上被印上批号,批号與集裝箱RFID 标簽相對應。集裝箱和加工過的産品在裝載到運輸車輛之前會最後掃描一次。

同時,運輸車輛裝載溫度感應器。屆時,感應器與集裝箱上RFID 标簽有線連接配接;如果産品溫度過熱或過冷,超過了系統事先設定限值,系統自動發送電郵通知生産商。系統還可設定限值,監控産品在冷卻室外面的溫度和所處的時間,因為産品可在儲存室裡放多久或必須以什麼溫度儲存,不同産品各不相同。

如果發現産品受污染情況,生産商可以利用綠色跟蹤食物安全解決方案回溯追蹤産品采摘、加工過程。如一包受過污染的莴苣可以被追蹤到其包裝前所在集裝箱。當生産商收到零售商送來被污染産品的批次号,可進入綠色跟蹤食物安全解決方案軟體,定位存儲過這批号産品的所有集裝箱;這樣可以讓生産商确定産品可能所在的位置,再識别同一時間,可能在同一地方出現的其他産品。

      1. 倉儲環節

食品,特别是蔬菜,作為一種時令産品,其對倉儲環境要求較高,尤其是在倉儲環境欠佳的情況下,更應該減少蔬菜在倉庫的存放時間。對于需要入庫儲存的蔬菜,在入庫前通過對電子标簽資料讀取,其包裝規格、包裝重量等自動讀入計算機,由計算機處理後根據倉庫特點形成庫存的資訊,并輸出入庫區位、貨架、貨位的指令。盤點時,終端讀取蔬菜包裝上的電子标簽,并實時記錄盤點的數量。現場清點完畢後,盤點人員确認清點的數量并上傳至背景資料庫。背景資料庫根據實時上傳的資料與系統中的資料進行比較,數量若有差異,系統将自動生成盤點清單差異表,然後将資料送出上級或訓示終端重複盤點。出庫時也無須過多的人工參與就可以對庫存資料自動更改。

RFID 技術的使用,在大大加快出入庫及庫存盤點速度,降低錯誤率的同時,也為使用計算機進行庫存管理、提高倉庫管理的自動化程度提供了友善。

      1. 運輸環節

RFID 技術在新鮮蔬菜運輸環節的應用主要展現為在途貨物的監控、跟蹤及道口檢查。把RFID 技術和GPS(全球定位系統)結合起來,可以為物流公司提供實時監控和跟蹤服務,同時對于業主而言也可以通過計算機網絡友善地知道自己的貨物到達了什麼位置,是否被掉包等情況。在經過一些道口接受檢查時,檢查機關也無須拆開蔬菜包裝,隻要通過電子标簽閱讀終端就可以知道包裝的具體内容,大大提高了道口檢查速度并緩解道口擁擠的壓力。

      1. 銷售環節

在零售環節的應用展現為零售商店或超市内機關包裝蔬菜防盜、蔬菜有效期監控和臨時銷售等。RFID 防竊技術就是将電子标簽置入商品包裝内,由計算機系統通過現場的閱讀器等配套設施來實時監控商店中各種商品的标簽。這樣,零售商就能放心地銷售了。一些智能電子标簽還能夠對某些具有時效性商品的有效期限進行監控,例如對某種食物或藥品進行跟蹤,一旦它超過了有效期,标簽就會發出警告。必要時,如在節假日的銷售高峰時, 還可以将RFID終端當作現金收款機使用, 實作自動掃描和計費,以緩解客戶購物時收銀台結賬的壓力。

    1. 智能化社群直供銷售系統

智能化社群直供銷售系統也被稱為綠色家遞,是農産品直銷與直供平台,幫助合作社跳過批發、零售的環節,直接把農産品銷售到機關中的消費者和社群家庭。社群智能配送,旨在解決新鮮果蔬在向社群和家庭配送時,在時間,費用,安全等方面的管理問題。社群直供可以降低合作社的社群配送費用,使得種植企業直接面向消費者,規模化地提供蔬菜直供服務,在降低消費者購買成本的同時,也提高蔬菜供應者的利潤水準。與此同時,社群智能配送服務也提升了社群物業機構的管理工作,建立一種新的蔬菜消費和供應模式。社群智能配送系統為種植型企業向服務型企業的轉型提供了有力的工具。

智能傳遞系統是由網上商城系統,智能配送櫃、智能傳遞管理中心等組成的。系統結構如下圖:

網上商城系統

網上商城系統是一個專門用于新鮮果蔬交易和訂貨的電子商城,消費者可以通過這個電子商城在合作社網站上訂購蔬菜,合作社商城将生成定單,經業務人員安排後,确認定單并生成配送單,傳至奧科美智能配送管理中心。

智能傳遞管理中心

智能傳遞管理中心是智能化社群配送服務的管理平台,提供網絡管理,使用者管理,配送櫃管理,産品資訊追蹤等多項服務功能。智能傳遞管理中心負責與合作社,物流公司人員以及消費者之間的互動溝通,確定貨物被妥善地接收。

智能傳遞 社群配送櫃

社群配送櫃是社群服務中合作社有機綠色蔬菜與消費者交接的中轉站,也是合作社與自己的重要客戶互動的終端裝置,社群配送櫃可以擺放在社群中,也可以擺放在寫字樓裡,友善消費者自己取貨,利用智能傳遞管理中心,消費者可以提前一定時間,任意標明自己合适的配送櫃,以友善地獲得自己訂購的貨物,也可以把貨物作為禮品,友善地把貨物送給擁有配送櫃設施使用權的其他人。

    1. 農産品溯源
      1. 總體設計

系統采用RFID無線射頻識别技術對産品的生産、加工、運輸、包裝、配送等各個環節實施全程監控與可追溯。利用射頻識别(RFID)、紅外感應器、雷射掃描器、傳感器等資訊傳感裝置,把任何物品與網際網路連接配接起來,進行資訊交換和通訊,以實作智能化識别、定位、跟蹤、監控和管理的物聯網絡。這樣,不僅可以追溯生産與加工等環節的品質安全問題,還可以追溯生産過程中濫用投入品,改變以往對食品品質安全管理隻側重于生産後的控制;利用RFID先進的技術并依托網絡技術、資料庫技術,實作資訊融合、查詢、監控,為園區蔬菜生産每一個生産階段以及分銷到最終消費領域的過程中提供蔬菜的安全品質資訊,實作食品安全預警機制。

智慧農業技術解決方案

系統總體架構圖

      1. 功能說明

以産業園區蔬菜産品為對象,以“生産-儲運-交易”為主線,以蔬菜農産品冷鍊生産、簡單加工、包裝、倉儲、配送、銷售等各個環節中的資訊流為主線,以RFID電子标簽為載體,建構蔬菜農産品可追溯管理體系。體系包括RFID資料管理子系統、安全标準管理、關鍵點控制管理、安全流程設計、安全檔案管理、品質檢測管理、應急預警管理、安全溯源管理等,系統功能結構圖如上圖所示。開發面向設施農業蔬菜農産品供應鍊的安全可追溯公共資訊服務平台,可實作從蔬菜農産品的源頭到消費者的資訊跟蹤及反方向的資訊追蹤。

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農産品可追溯管理體系功能子產品圖

        1. 資料管理系統

RFID資料管理系統實作對各類産品、産地等資訊的采集和編碼,針對農産品流通經過的環節配置設定固定的碼段,以實作對流通過程資訊的擷取和分析。

(1)産地資訊編碼

實作對農産品産地的資訊進行采集和編碼管理,滿足對産地資訊和編碼資訊的增加、删除、修改、查詢、導入導出功能。

(2)産品資訊編碼

實作對農田、溫室農産品資訊采集和統一編碼,滿足對産品資訊和編碼資訊的增加、删除、修改、查詢、導入導出功能。

(3)碼段管理

針對農産品流通經過的環節,給每個環節配置設定相應的RFID讀寫碼段,每個環節可以将生産、加工、運輸的對應資訊寫入電子标簽中,滿足對碼段資訊的加、删除、修改、查詢、導入導出功能。

        1. 安全标準管理系統

針對園區蔬菜生産管理和農産品品質安全管理需要,對肥料生産、農産品檢測、蔬菜生産、倉儲物流、都市農業示範園工作的标準,如ISO2001、ISO14000、GAP等品質管理體系和“三品”标準和生産規範建立數字化統一管理,為蔬菜的危害分析和工藝流程設計提供标準規範支援。

        1. 關鍵控制點管理系統

分析産業園蔬菜生産管理的特點和品質安全的需求,分析蔬菜産前、産中和産後各個環節中影響最終農産品品質安全的關鍵因素和關鍵節點,進行全面、準确的危害分析,确立影響品質安全的關鍵控制點,實作對蔬菜生産管理全程的品質管控。

        1. 工藝流程管理系統

結合産業園蔬菜生産和包裝對品質管理體系的不同需求,圍繞全程品質安全控制,設計面向不同蔬菜品種和不同品質管理體系的工藝流程,明确在不同品質管理标準體系下,生産和包裝過程中關鍵控制點上的安全名額,指導園區生産基地的标準化生産和包裝。

        1. 安全檔案管理系統

安全檔案管理以園區品質管理體系的規範要求為指導,針對園區蔬菜投入品使用、安全生産過程、包裝環節的關鍵控制點進行資訊采集和品質監控,記錄化肥、農藥等化學投入品的來源資訊、數量、使用方式,記錄生産過程中的施肥、施藥、灌溉等操作資訊,記錄加工過程中的清洗劑等化學試劑的使用情況,分别建立相應的檔案庫,友善對投入品使用、生産包裝過程的安全資訊進行檢索檢視,確定每一個環節的資訊都記錄備案,為安全溯源提供資料支撐。安全檔案管理

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包含3個功能子產品:

(1)投入品檔案管理

對園蔬菜生産過程中的使用的農藥和化肥等農用投入品進行登記備案,嚴格按照ISO2001、ISO14000、GAP等品質管理體系和“三品”标準和生産規範的要求,嚴禁違禁投入品進入生産基地,建立投入品檔案,實作對生産過程中投入品的使用進行管控,確定蔬菜品質安全。

(2)生産檔案管理

按照園區蔬菜标準化生産工藝流程,對蔬菜生産過程中的育苗、病蟲害防治、施肥、灌溉等關鍵控制點進行資訊采集,建立安全生産檔案,確定蔬菜的生産全程符合品質安全标準。

(3)包裝檔案管理

嚴格按照ISO2001、ISO14000等品質管理體系和“三品”初加工标準和要求,對園區蔬菜包裝過程中分揀、技術處理、、包裝外觀設計、倉儲等關鍵控制點進行資訊采集,建立包裝檔案,確定園區蔬菜的符合品質安全标準。

        1. 品質檢測管理系統

品質檢測管理圍繞園區蔬菜生産加工的工藝流程,針對不同基地不同品種的蔬菜,品質檢測人員在工藝流程的關鍵控制點上,取樣編号,結合速測裝置和定性定量分析儀器,對産地環境的土壤、灌溉水的重金屬含量、有毒物質含量,對農藥、化肥、清洗劑等化學投入品和試劑的有效成分含量,以及蔬菜産出農産品及初級加工農産品的農藥殘留和藥物殘留等進行儀器分析,并将分析結果直接存入系統,以備進一步分析和查詢。

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品質檢測管理

包含3個功能子產品:

(1)産地環境檢測

嚴格按照ISO2001、ISO14000等品質管理體系和“三品”産地環境要求,結合檢測裝置,對蔬菜的産地土壤環境、水、空氣等進行檢測和長期監測,確定産地環節符合品質安全标準。

(2)農業投入品檢測

嚴格按照ISO2001、ISO14000等品質管理體系和“三品”生産規範要求,結合檢測裝置,對農業生産過程中的肥料和農藥等影響最終農産品品質的農用投入品的成分含量進行檢測,嚴禁違禁化學投入品進入生産環節,確定生産過程中投入品的安全使用。

(3)農殘藥殘檢測

嚴格按照ISO2001、ISO14000等品質管理體系和“三品”品質标準,結合檢測裝置,對生産和加工的蔬菜中的農藥殘留和化學試劑殘留進行定性和定量自檢,確定蔬菜的品質安全。

        1. 應急預警管理系統

針對不同品種的蔬菜的生産加工工藝流程,在每個關鍵控制點上對安全檔案記錄和品質檢測資料展開深入的統計分析,對潛在的危害因素和安全隐患進行安全預警,并進一步分析危害發生程度和發展趨勢,調用應急預警處理方案,通過網絡、電話等方式及時調用園區各職能部門,分工協作,及時采取有效應急措施,減少經濟損失。

包含2個功能子產品:

(1)安全預警

基于品質安全檢測資料和安全檔案的分析,對園區蔬菜生産管理全程中影響農産品品質安全的疫情疫病和安全隐患進行評估預測,及時掌握危害因素的發生程度和發展趨勢,提高農産品品質安全系數,增強園區蔬菜應對農業國際化和經濟全球化的競争力。

(2)應急控制

針對園區蔬菜生産管理過程中出現的隐患風險和重大安全事故做出快速響應,及時采取有效應急措施,減少經濟損失。

        1. 安全溯源管理系統

以EAN/UCC編碼體系為參照,對園區基地的生産加工檔案資訊、品質檢測資訊、産地資訊和産品資訊進行統一編碼,将碼段配置設定給相應的基地,以一維/二維條形碼為資訊承載體,為園區蔬菜設定溯源辨別,消費者通過網站、短信、語音等富媒體終端可直接輸入溯源條碼查詢農産品的品質安全資訊,品質安全監管部門也可以通過溯源條碼直接對該産品的生産加工過程進行資訊溯源。

(1)溯源辨別管理

參考EAN/UCC編碼體系,對園區内蔬菜的生産地塊、品種、安全檔案和品質檢測中的關鍵因子進行統一編碼,制定園區蔬菜溯源條碼辨別使用規範,為農産品品質安全溯源提供資訊載體。

(2)全程品質追溯

通過網站、短信、語音等富媒體終端,消費者可以輸入溯源條碼查詢農産品的品質安全資訊,針對消費者的投訴舉報,園區職能部門可通過溯源條碼進行生産和加工過程的追溯,以快速尋找出品質安全出現的環節,分析問題原因,采取有效處理措施,營造誠信經營環境。

        1. 網際網路資訊釋出系統

網際網路的快速發展使得資訊能夠快速而準确的傳遞和互動,通過将網際網路資訊釋出系統和農産品生産供應系統有機的結合,建立一套以資訊共享,需求互動和服務管理于一體的大型網絡平台。

資訊釋出系統能夠與不同角色資訊共享和溝通。公司管理人員可進行業務管理、監控和稽核,将資訊實時釋出到平台上;農戶可以通過系統釋出産品資訊,參與專業教育訓練,并能對生産經驗釋出共享;下遊采購企業可通過門戶網站釋出預購或訂購資訊,幫助商家實作電子商務;消費客戶可通過門口網站對農産品品質追溯資訊比對和查詢。

    1. 農業電子商貿
      1. 概述

農業是典型的傳統行業,具有地域性強、季節性強、産品的标準化程度低、生産者分散且素質較低等特點,具有較大的自然風險和市場風險。電子商務是通過電子資料傳輸技術開展的商務活動,能夠消除傳統商務活動中資訊傳遞與交流的時空障礙。發展農業電子商務,将有效推動農業産業化的步伐,促進農村經濟發展,最終實作地球村來降低傳統的農業交易方式

随着是網絡的普及率不斷的提高,人們對于網絡的認識水準也不斷的加深,這也使得農業電子商務的應用的前景非常光明。特别是國家的有關政策對于農業的扶持,讓人們越來越相信農業的發展前景。農業将為中國網際網路孕育出巨大的市場機會存在巨大的市場機會。目前,農業從業人員大于7億,相關企業數目大于100,涉及領域:農牧漁業生産、交換和消費、生産資料、供應、工業化加工、商品的批發、零售和服務、交通儲運等。

目前農業電子商務的應用還處于初級階段,還具有很大的發展空間。特别是網絡的普及以及人們對于網絡的不斷認識。電子商務的在農業中的應用,對于農業産業化具有促進作用。比如可以減少生産的盲目、降低成本,提高效率、打破區域和時間的限制、實作農産品流通的規模化、友善對農民的教育與教育訓練。

農業電子商務是通過電子資料傳輸技術開展的商務活動,能夠消除傳統商務活動中資訊傳遞與交流的時空障礙。發展農業電子商務,将有效推動農業産業化的步伐,促進農村經濟發展,最終實作地球村來降低傳統的農業交易方式,同時結合智能農業大棚采集到的農業生産環境資訊,實作農業生産的技術革新,推動訂單農業的消費轉型。

      1. 功能介紹

農業電子商貿平台可為使用者提供農業的一些資訊、專題、搜尋以及行業動态等資訊,也可釋出一些國家對于農業的政策法規以及相關上司人對于農業發展的觀點。同時還有各地區的農業網站的相關訊息,同時,主要為使用者提供線上商貿資訊釋出和線上訂購等功能

智慧農業技術解決方案

資訊管理:提供給使用者資訊釋出、删除、查找、修改,使用者可以在權限内對自己的資訊進行維護管理。對相關的廣告、營銷等子產品的管理。

  1. 會員管理:會員注冊管理、級别管理、屬性管理、功能管理。
  2. 使用者管理:使用者管理包含權限管理、功能管理、統計管理、屬性管理。使用者方管理主要包括查詢搜尋、資訊管理、商品管理、通訊管理、訂單管理等。
  3. 查詢搜尋:站内搜尋、分類查詢、分時查詢。
  4. 資訊管理:釋出資訊、删除資訊、查找資訊、修改資訊、資訊設定(置頂、屏蔽)。
  5. 商品管理:上下架管理、添加商品、删除商品、查找商品、修改商品資訊等。
  6. 通訊管理:添加通訊方式、删除通訊方式、修改通訊方式和設定通訊方式等。
  7. 訂單管理:下單管理、訂單稽核、訂單查找、訂單廢棄、訂單清除、訂單導出。

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