湖州市吴兴区数字乡村顶层规划设计

车 辉，苗碧舟，马春跃，杨 波

（1.湖州市织里镇公共事业服务中心，浙江 湖州 313008；2.湖州银行股份有限公司，浙江 湖州 313000；3.中国移动通信集团山西有限公司太原分公司，山西 太原 030000）

0 引言

数字乡村既是乡村振兴的战略方向，也是建设数字中国的重要内容[1]。因此我国先后印发《数字乡村发展战略纲要》和《关于开展国家数字乡村试点工作的通知》等文件，部署开展数字乡村试点工作，并在近几年连续发布《数字乡村发展工作要点》，推动数字乡村建设取得更大进展。

浙江省湖州市依据浙江省农业农村厅关于数字乡村统建项目的规划要求，结合省政府数字化转型的顶层设计架构，以吴兴区美丽乡村“滨湖六村”为示范点，在吴兴区规划具有吴兴特色的数字乡村建设项目[2]，全面推进数字技术在农村产业发展、农村智慧治理和农村便民服务等领域的应用，推动乡村综合治理、农业生产、平安乡村、乡村旅游的建设与发展，从而高水平推进吴兴区农业农村的数字化发展。

1 系统架构

吴兴区数字乡村建设是数字化技术在 “三农”领域的深入应用，是吴兴区推动乡村改革、发展和治理的重要基础，也是缩小城乡差距的重要技术手段。 吴兴区数字乡村系统架构如图1 所示。 吴兴区数字乡村建设依托物联网、大数据、人工智能、区块链和5G 等新一代信息与通信技术，打造“1+3+N”模式，即以吴兴区数字乡村统一平台为基础，构建农村产业发展、农村智慧治理、农村便民服务3 大主题板块的数字乡村一张图，融合现有应用系统的数据，通过N 平台支持多项应用服务，打造数字乡村建设新模式。

物联网基础层：数字乡村借助前端物联网感知设备，如微型气象站、健康一体机、智能终端、视频监控和各类监测传感器等，实现环境监测、水质监测、虫情采集、农林气象信息监测、治安监控和村民身体健康状况信息采集，从而为上层应用提供丰富的数据资源。

平台层：针对物联网基础层采集的数据，平台层实现数据的汇聚、存储、统计和挖掘分析，为相关部门科学决策提供数据支持。 通过平台层，实现基于多物联网终端对接管理的农业物联网平台、基于农业资源展示的农业大数据平台、基于大数据分析及预警的吴兴区农情预警监测平台等。

应用层：针对平台层提供的数据，系统拓展多个子系统应用，为企业、社区、村民和政府管理者提供丰富的应用功能， 包括吴兴区数字乡村综合管理、智慧乡村、平安乡村、智慧果疏大棚基地、乡村发展、智慧水产养殖、农民健康关怀、乡村旅游平台和吴兴区数字乡村小程序等基础应用。

展示层：通过GIS（Geographic Information System）地理信息和大数据可视化技术， 创新打造涵盖乡村智慧治理、 乡村产业发展和乡村综合服务等3 个领域的“数字乡村一张图”，实现对区域内人、地、事、物、情、组织信息的直观展示。

2 数字乡村物联网设计

吴兴区数字乡村结合实际需求，从平安乡村、智慧农业和乡村健康等多个应用需求出发搭建物联网感知平台。 通过建设视频监控网、安装高清摄像头、配备AR/VR 和无人机等设备，实现乡村内部安全监管、周界安全防范、制高点安全监控、AR全景成像和无人机安全巡检等功能； 通过配置视频监控、RFID 和各种传感器，实时采集虫情信息、农林气象信息和进行环境监测、水质监测等；通过在健康小屋内配置各种智能健康产品， 如智能手环、健康体检一体机等，实现乡村健康体检、远程医疗等服务。 吴兴区数字乡村物联网拓扑架构如图2 所示。

吴兴区数字乡村物联网前端采集的数据通过4G/5G、LoRa、ZigBee、INTERNET、WSN （Wireless Sensor Networks）[3]和数字乡村专网传送至数字乡村大数据平台，实现前端物联网设备的管理、数据的存储、分析，并由大数据平台把数据推送给湖州市城市大脑[4]，实现全市数字乡村数据的互联互通。

3 数字乡村大数据平台建设

借 助Hadoop、Hive、Spark、Hbase 等 大 数 据 开发技术实现平台架构的搭建，通过标准API 接口实现与农业农村局、水利局、气象局等各个部门的系统对接， 并采用KETTLE 技术实现数据的接入、装换和清洗， 实现数据的共享互通。 同时， 利用Tableau 和ECharts 等数据可视化技术，打造吴兴区数字乡村驾驶仓，实现数据的可视化直观展示。 吴兴区数字乡村大数据平台驾驶仓如图3 所示。

4 数字乡村应用建设

吴兴区数字乡村创新打造涵盖乡村智慧治理、乡村农业发展和乡村综合服务的 “数字乡村一张图”，实现乡村综合治理、智慧产业、平安乡村、乡村发展、乡村旅游和乡村健康等应用的建设，同时结合美丽乡村示范点“滨湖六村”，形成具有吴兴区特色的应用，为数字乡村建设提供新模式。

4.1 乡村综合管理

依托数字乡村大数据平台，对基层各项日常工作数据统一采集汇总，形成村（居）、乡（镇）、区（县）各级基层大数据池，实现资源的互联共享，形成“互联网+”治理模式，推动基层自治能力的不断完善和提升。 乡村综合管理包括农村数据一张图、人口管理、服务管理、政务宣传、村务公开、产业信息、生态环境、基础设施和智慧党建等多个模块。

4.2 智慧乡村

智慧乡村以建立覆盖乡村数据采集物联网的基础设施为前提， 运用先进大数据技术实现智能化、精准化应用服务，其贯通乡村治理、智慧农业和民生事业等方方面面，构建起具有农业农村特色的数据采集、运算和应用服务体系。 智慧乡村包括污染监测、土壤监测、气象监测、农机/农田物联监测、垃圾桶监测[5]和智能灯杆[6]等多个子系统。

4.3 平安乡村

在所辖地区建设视频监控、人脸识别、周界防范、制高点监控、全景AR、联网广播和无人机巡检系统等，实现对所辖地区治安情况的统一管理和规划，构建安全宜居的“平安乡村”。

4.4 乡村发展

以现代农业产业园、田园综合体、农业特色互联网小镇和农业产业投资基金等为引领的乡村发展新引擎，依托数字乡村大数据平台和移动智能终端，实现农产品溯源，推动农村电商和乡村物流发展，提供农业金融，投资服务、惠民补贴、就业咨询等特色服务，推动乡村各产业和服务的高速良性发展。

4.5 乡村旅游

乡村旅游以农村独特的自然、人文、民俗风情和传统手工艺品等旅游资源为依托，通过建设智慧旅游终端以及民宿预定管理、智慧停车、智能导游、景区安防和多媒体IVR （Interactive Voice Response，即互动式语音应答）等模块，推动乡村旅游业的高效发展。

4.6 乡村健康

乡村健康以区域卫生信息管理平台为依托，以“健康小屋”中各种智能医疗终端为载体，打造“互联网+健康”与“互联网+养老”两项互联网服务模式。 前者为老年人的身体健康提供医疗支持，后者为老年人的养老生活提供服务支持，并通过平台的数据统计分析，协助政府针对性提供医疗和养老服务。其中“健康小屋”由智能健康产品及服务平台组成，可利用农村提供的公共场所（如老年活动中心）进行建设。 健康小屋服务系统如图4 所示。

4.7 特色应用

4.7.1 吴兴区智慧果蔬大棚系统

特色大棚产业园区将以生态化、景观化、智慧化大棚种植区为主体，并赋予其旅游观光、示范研学、休闲采摘的旅游景区功能，达到生态与产业共荣共生和和谐发展。智慧果蔬大棚基地建设精准种植管理系统和展示交互体验系统。

精准种植管理系统提供精准种植整体解决方案，赋能大棚种植和大田种植，助力现代农业降本增效。 精准种植管理系统包括环境智能调控、水肥智能决策、作物遥感监测、气象信息监测预警、智能灌溉和病虫害预警防治系统等。精准种植管理系统架构如图5 所示。

展示体验交互系统由大屏展示、VR 全景体验、触摸互动、广告导览、农旅综合APP 组成，是打造休闲农业品牌、增强休闲农业体验和引领带动休闲农业产业发展的综合性应用系统。 系统主要包含：实景沙盘互动系统、 农业大数据一屏展示子系统、VR 全景展示系统、触摸交互系统、广告导览系统和农旅APP。

4.7.2 吴兴区智慧水产养殖系统

智慧水产养殖系统通过摄像头、传感器等各种感知设备实现对养殖环境、气象信息、水质、鱼类生长状况、 药物使用和废水处理等的全方位管理、监测，并利用大数据分析技术对养殖情况进行科学分析，实现养殖的智能化管理。同时，通过区块链技术对养殖、饲料、生产和运输等流程进行跟踪管理，实现水产品的跟踪溯源[7]。 系统包括水质在线监控系统、自动投饵系统、水下生命感知系统、水产病害自诊断与远程诊断系统等。吴兴区数字乡村水产养殖系统如图6 所示。

5 结语

数字乡村建设的核心是农村、农民、农业“三农”的管理，以农民作为管理的主体，围绕农业生产管理、农村综合管理、农民生活服务等事项，实现农村全面信息化管理。 吴兴区通过数字乡村建设，全面推进数字技术在乡村智慧治理、乡村农业发展和乡村综合服务等3 个领域的应用， 加快缩小城乡“数字差距”，高水平高质量推进湖州市吴兴区农业农村的数字化和现代化。 本文对吴兴区数字乡村的系统架构、 物联网拓扑架构和数字乡村大数据平台进行了设计， 并对吴兴区数字乡村的应用建设进行了详细阐述。 吴兴区数字乡村建设探索了乡村数字治理新模式， 提供了具有吴兴特色的数字乡村建设新样板， 对其他地区的数字乡村建设具有一定的参考价值。