基于云服务的农业专业镇信息服务平台设计与实现

岑运池++叶云++张波++张金区

摘要：针对广东省农业专业镇产业发展中政府及企业对于现代化服务的具体需求，以面向农业产业的综合性服务产品超市为载体，以提升专业镇支柱产业及中小微企业综合实力为目标，以提供丰富的农业特色服务产品为重点，强化专业镇公共创新服务能力，建立适合区域农业发展和中小微企业发展需求的专业服务产品整合平台，汇聚各类产业服务创新资源、强化和完善服务内容的管理、提升服务质量及规范化水平，形成多元化的产业创新服务解决方案，带动专业镇产业竞争力和自主创新能力全面提升。

关键词：农业信息化；云服务；特色农产品；平台框架；系统设计

中图分类号：S126 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）03-0565-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.03.045

Design and Implementation of Web Services Platform for Agricultural Professional Town Based on the Cloud Service

CEN Yun-chi1， YE Yun2，3，4， ZHANG Bo3， ZHANG Jin-qu1

（1.School of Compute Science， South China Normal University， Guangzhou 510631， China；2.Guangdong Youyuan Land Information Technology Co.， Ltd.， Guangzhou 510630， China；3.Guangdong Land Information Engineering Technology Research Center， Guangzhou 510642， China；4.Guangzhou Surveying and Mapping Geographic Information Engineering Center，Guangzhou 510642， China）

Abstract： For the specific needs of agricultural professional town in the development of government and company of Guangdong province，using comprehensiveness serve products supermarket as the carrier for agricultural industry， in order to enhance professional town pillar industry and the overall strength of micro， small and medium enterprises， which was used as the goal. Using comprehensive service of agricultural products supermarket as the key point， strengthen the public service innovation ability， set up the professional services product integration platform to fit the development of regional agriculture and small and medium-sized enterprise development needs， gather all kinds of industrial service innovation resources， strengthen and perfect the management of service content， improve service quality and level of standardization， form a diversified industrial innovation service solutions， and improve professional town industrial competitiveness and capacity for independent innovation.

Key words： agricultural information；the cloud service；agricultural products；platform architecture；system design

專业镇经济是广东省重要的一种经济形态，近年来发展迅速，对广东省的经济发展起到重要作用。当前，专业镇产业发展需要增速，而其中的中小微企业的科技进步是专业镇经济最为直接的发展动力，广东省政府高度重视对于专业镇中小微企业的扶持工作。统计显示，广东全省487万家企业中，中小微企业有460万家。面对当前复杂多变的国内外经济形势与经济下行压力，如何通过现代化服务保持中小企业经济平稳健康发展，是互联网技术背景下要探讨的重要问题。

“现代服务超市”的概念由广东省政府2010年提出，并结合广东省现代服务业发展实际情况，制定了一系列发展规划及具体方案，近年来成绩突出。“现代服务超市”的概念是顺应时代发展、在市场化需求推动下形成的必然产物。而农产品市场信息不通畅[1-3]，缺乏相应的人才配套支撑、融资环境、市场开拓能力、知识产权保护、品牌推广等产业公共服务，一直是制约全国高端现代服务业产业化的主要瓶颈，也是导致企业服务创新能力普遍不足的主要原因。而“服务”这种无形的商品被有序分类、通俗化描述、精准化定义等加工后，具有了适应传统商品交易模式的特点，而“超市”这种商业模式正符合这类市场需求的特征。

针对广东省农业专业镇对现代农业信息化[4]的迫切需求，基于现代互联网技术、云计算技术和数据库技术在规划咨询、质量检测、信息网络服务、电子商務、产品设计、技术创新、知识产权、人才培训等方面，建设面向广东农业专业镇的现代服务产品超市，为全省农业专业镇中小微企业的综合实力提升提供现代服务支持。

1 总体框架

1.1 平台架构设计

基于云服务的农业专业镇信息服务平台总体架构如图1所示。

平台以产业需求为导向，面向中小微企业和专业镇政府部门提供一站式服务，包括规划咨询、质量检测、信息网络、电子商务、产品设计、技术创新、知识产权、人才培训等8大服务产品子集，形成多元化、多形式专业镇综合服务超市建设与发展模式。

为保障服务产品子集的有效运作，建立专题基础数据库，进而对信息和业务功能进行抽象与整合，充分挖掘各个产品子集对专业镇中小微企业的综合服务功能，以多种服务产品组合方式提供农业产业一站式综合解决方案。基础平台包括数据整合和服务整合两个层面，其作用是将分散的支撑机构提供的数据和服务功能进行产品化的定义与封装，形成规范化的8大服务产品子集及其拓展应用。

1.2 服务产品设计

平台主要面向广东省农业专业镇及中小微企业，提供规划咨询、质量检测、信息网络、电子商务、产品设计、技术创新、知识产权、人才培训等8种类型的服务产品，产品的分类与内容设计如表1所示。

2 平台开发与实现

2.1 OpenStack云服务环境建设

云服务指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。随着互联网技术的发展，各大互联网巨头相继推出了各自的云服务，包括微软云、百度云、腾讯云、阿里云、新浪云等。而本研究使用开源的OpenStack做为云计算平台，其对象存储服务Swift[5]可以用来构建冗余的、可扩展的分布式对象存储集群（图2）。OpenStack Swift构筑在廉价的硬件存储基础设施之上，无需采用RAID（磁盘冗余阵列），而是通过在软件层面引入一致性散列技术和数据冗余技术，牺牲一定程度的数据一致性来达到高可用性和可伸缩性，支持多租户模式、容器和对象读写操作，适合解决互联网的应用场景下非结构化数据存储问题[6]。特别是在Swift1.2之后，其对存储体的大小已不再做限制，因此本平台的大量地理信息数据、图片和文档等非结构化数据都能存储于搭建的OpenStack Swift平台中。

Swift的主要组件包括负责前端的Proxy-node服务，该组件负责对外提供对象服务API，会根据环的信息来查找服务地址并转发用户请求至相应的账户、容器或者对象服务；Account-Server组件主要提供对不同用户存储容器的管理；Container-Server负责管理用户的存储容器信息，一个容器可包含多个对象文件数据；Object-Server提供对象元数据和内容服务，每个对象的内容会以文件的形式存储在文件系统中，元数据会作为文件属性来存储；Replica-Server负责检测本地分区副本和远程副本是否一致，当检测发现不一致时，会采用推式（Push）更新远程副本。当用户上传一个文件数据时，Proxy-Server按照文件的保存路径使用Hash Ring的信息转换为多个设备的保存路径，当文件成功写入时，至少要保证2份以上的冗余备份也写入成功，从而保证数据的安全性和可恢复性[7]。

2.2 平台开发实现

平台开发实现主要采用Java技术，J2EE（Java 2 Platform Enterprise Edition）开发平台是一套崭新的，全然不同于传统开发的应用设计架构，具有多层次分布的特点，包含许多组件。它提供了基于组件的一种分布式的对企事业级应用系统进行设计、开发的方法，定义了一个基于组件技术的多层企事业信息系统的标准平台。它提供底层及中间件技术的服务，支持异构环境，具有可伸缩性、稳定的可用性及可维护性等优点。使开发者可以把精力集中在业务逻辑的处理上，为搭建灵活的、可伸缩的、易维护的商务系统提供了良好的机制。鉴于J2EE技术在众多大平台中的成功应用，基于云服务的农业专业镇信息服务平台采用SOA技术[8]、应用集成技术、中间件技术和MVC技术的开放式架构[9]，采用Oracle 11g作为数据库服务器对整个平台设计的应用逻辑层次[10]进行开发实现，其系统架构设计如图3所示。

表现层，用于在客户端浏览器上展现业务。使用Web UI组件和用户业务接口组件定制开发页面，业务模块页面作为入口，对系统中的数据进行特定的展示。

业务层，基于开发支撑平台的内核组件可以定制开发各类系统。业务层中包含了系统要实现的逻辑功能和对数据的操作等，业务逻辑层在体系架构中处于关键位置，它处于数据访问层与表现层中间，起到了数据交换中承上启下的作用。

内核组件层，开发支撑平台的内核及一系列功能组件构成内核组件层。内核是开发支撑平台的运行基础，包括数据管理、核心控制器、任务调度等内核功能。内核组件还能对第三方系统提供各类适配器，用于支持这些系统与基于开发支撑平台实现的业务系统之间的集成。

数据访问层，对于结构化的数据，平台通过JDBC方式访问数据库，将数据库资源纳入Web中间件提供的连接池内，通过JDK支撑环境提供给内核使用。对于非结构化或半结构化的数据，使用OpenStack Swift云存储平台进行存储管理。

2.3 平台应用测试

为了增加对平台性能全面的了解，平台搭建起来后，运用Apache Jmeter性能测试工具对系统进行负载测试，产生模拟真实使用环境和并发用户，监控服务器和客户端性能指标，判断指标是否异常。主要测试内容为浏览器兼容性、服务器性能指标和服务器响应速度。

1）CPU性能测试结果：模拟多用户并发访问服务器。当模拟用户数分别达到500和700时，CPU負载率均低于50%（图4）。

2）网页访问响应时间：利用不同浏览器调阅企业信息、产品信息等大数据量页面，当模拟并发用户数500时，服务器最小响应时间1 000 ms，最大响应时间9 512 ms，平均值低于10 s；模拟并发用户数为700时，服务最小响应时间为1 004 ms，最大响应时间11 931 ms，平均值低于10 s。

图5为模拟500个用户并发访问聚合报告，其中Samples个数即为用户并发数，Min代表服务器响应的最小时间，Max代表服务器响应的最长时间，Error为请求错误百分比，Throughput为吞吐量（服务器器每单位时间响应的请求数）。

3）浏览器兼容性测试：用不同浏览器打开系统页面，查看页面布局和功能是否正常，结果如表2所示。

3 小结

针对互联网背景下特色农产品信息化服务水平低的现状，通过特色农产品技术创新服务模式的探索和研究，设计了面向特色农产品的信息网络服务平台总体框架，并以Java技术框架结合Oracle数据库，在广东省的茂名市和河源市进行了应用实践。通过应用一方面检验了平台框架的合理性和可操作性，另一方面，通过信息化的应用能够快速推动给区域农业经济的发展，包括：①给地方农业管理部门带来方便，通过平台提供的企业信息统计、农产品信息统计、空间分布统计、农作物种植统计等统计汇总功能，能够及时掌握所辖区域内农业发展的状况，辅助促进农业发展政策的制定。②拓宽农产品企业的销售范围，较低产品的宣传成本。企业通过平台注册登记后，可以将经营的农产品全部发布到平台上，可以利用平台的产品展示及在线交易咨询功能，大大拓宽产品的销售渠道。通过平台可以为企业提供最新的农业信息咨询，辅助企业进行产品设计和市场决策。③增加消费者的选择余地。消费者通过该平台可以查看来自各地的特色农产品，在购买前可以先进行各种指标的比较，便于选择优势产品。对购买的产品，通过产品追溯功能，可以实时了解产品的来源信息，放心食用。基于信息化对农产品生产、管理到销售等各方面的影响，将信息技术引入特色农产品产业，大力发展特色农产品网络服务平台的建设与应用将会是今后农业发展的重要方面。

参考文献：

[1] 韩炳华.关于农业信息化服务现代农业的思考[J].黑龙江科技信息，2013（16）：202.

[2] 方 钰，黄 亮，陈诗平.基于Android系统的农业信息服务平台运行模式及发展前景[J].现代农业科技，2014（19）：340-345.

[3] 张海峰.基于Android智能手机的农业信息服务平台应用展望[J].黑龙江农业科学，2014（8）：126-128.

[4] 余茂辉，罗 斌.发展现代农业必须树立十大观念[J].现代农业，2008（4）：101-103.

[5] Swift1.12.0.113.gO7634e documentation[EB/OL].http：//docs.openstack.org/developer/swift/，2014-02-20.

[6] 张华.Openstack Swift原理、架构与API介绍[EB/OL].http：//www.ibm.com/developerworks/cn/cloud/library/1310_zhanghua_ openstackswift/，2013-10-24.

[7] 李 磊，李达港，金连文，等. 基于OpenStack Swift构建高可用私有云存储平台[J].实验技术与管理，2015（5）：141-144.

[8] 叶 云，李建华，危 达.基于SOA的电子政务平台的研究及实现[J].微计算机信息，2012（12）：10-13.

[9] 吴 鹏.MVC模式与Struts架构的研究[J].软件导刊，2010，9（8）：36-39.

[10] 王维瑞，梁建平，孙百川，等.农业信息系统开发支撑平台的设计与应用[J].农业网络信息，2012（5）：10-14.