互联网+智慧农机大数据平台建设方案.docx
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互联网+智慧农机大数据平台建设方案
互联网+智慧农机大数据平台建设方案
目录
1平台建设背景4
2平台建设原则5
2.1实用性5
2.2稳定性5
2.3安全性6
2.4规范性6
2.5可扩展7
2.6先进性7
2.7共享性7
2.8可移植性8
3平台总体设计8
4平台相关技术10
4.1J2EE技术10
4.2WebService技术12
4.3XML技术13
4.4基于SOA的多业务服务系统应用整合14
4.5WebGIS概述15
4.6Ajax与jQuery技术18
4.7Spring+Struts19
4.8PostgreSQL数据库20
5系统功能模块22
5.1农机信息管理系统22
5.2农机办证系统22
5.2.1基础数据库24
5.2.2驾驶证登记业务29
5.2.3农机登记业务48
5.2.4其他业务63
5.2.5驾驶证档案65
5.2.6农机档案67
5.2.7外籍农机管理68
5.2.8数据维护69
5.2.9数据统计与查询（驾驶证）70
5.2.10打印输出71
5.2.11历史数据转换71
5.3农机作业系统73
5.3.1农机作业服务模块73
5.3.2农机作业辅助决策模块74
5.3.3农机作业调度与监控管理模块77
5.4农机补贴管理系统79
5.4.1基础信息管理80
5.4.2农机推广目录管理82
5.4.3农机补贴目录管理83
5.4.4购机补贴管理85
5.4.5系统跨年度管理86
6系统综合特点87
6.1引入B2C电子商务模式87
6.2作业质量实时监管88
6.3作业轨迹和田块数据监控88
6.4系统操作简单、实用性强89
6.5系统性能稳定、安全可靠90
7系统优化及安全体系设计90
7.1平台优化设计90
7.1.1数据库连接池技术90
7.1.2提高对象的重用性91
7.1.3缓存技术91
7.1.4分布式技术91
7.1.5数据库性能优化策略92
7.1.6服务器优化策略93
7.1.7数据压缩策略96
7.1.8负载均衡策略96
7.2安全体系设计96
7.2.1系统安全目标96
7.2.2物理安全97
7.2.3网络安全98
7.2.4安全策略98
7.2.5安全管理100
1平台建设背景
世界上许多发达国家在20世纪中后期，相继实现了农业机械化和农业现代化。
随着我国经济建设的快速发展，农业机械化也已进入快速发展的成长期。
以物联网、云计算等新兴信息技术为依托，发达国家大力发展数字农业、智能农业、智慧农业，将信息技术与农艺技术、农业环境、农业经营、农业生产深度融合，农业信息化进入了一个全新的发展阶段。
而我国也出台了一系列的支农惠农政策，表明国家对农业机械化和农业信息化的重视、支持和保护力度在加大，为加速农业机械化的发展注入了强大动力，我国农业机械化和农机信息化的发展出现了重要的转机；建立起以计算机技术为基础，3S技术和通讯技术为主要手段，物联网和云计算为辅助的多层次、人机结合的农业机械化信息系统成为可能，有助于农业生产管理部门的信息共享，能及时有效地提供准确的信息，为政府调控市场和农村经济发展提供了宏观决策服务，指导了各级农机管理部门和相关农业生产部门，是引导农业机械化健康发展的重要措施和手段；同时，也会促进农机生产、经营和服务活动的开展，另外，通过发展农业机械化信息事业，还会推进农业经济发展和新兴产业的建设。
利用现代化的信息技术，建立健全智慧农机综合管理平台的服务管理功能和决策支持体系，对于加强农机信息化宏观调控和微观指导，进一步促进农业机械化、信息化的发展，具有十分重要的理论意义和实际意义。
将3S技术、物联网、云计算和B2C模式引入到智慧农机综合管理平台中，为农业机械化和信息化工作提供新的手段和方法，提高了现代化农业生产的效率，促进了农机化与信息化的融合，将会给政府提供更加有效的监管手段，协调了农机组织的任务分配，服务了农民，促进全国农业现代化和信息化的快速发展。
2平台建设原则
根据具体项目情况，综合选择适用于项目要求的技术方案。
考虑到平台相关需求，同时参考相关平台软件建设成功经验，确定采用以下设计原则进行平台设计：
2.1实用性
系统应满足操作简单、易于使用和实用性原则。
满足所有日常管理活动，包含优化的系统结构和完善的数据库系统，灵活的查询与统计功能，友好的用户界面，方便农业科学院工作者们能快速上手并熟练平台进行操作运行。
2.2稳定性
系统有足够的健壮性，在发生意外的软硬件故障、操作错误等情况下，一方面能够保证回退，减少不必要的损失，另一方面采用容错性设计，即使平台局部出现问题不会影响到整个平台的使用。
2.3安全性
具备统一完善的多级安全机制设置，符合国家安全及保密部门要求，拒绝非法用户和合法用户越权操作，避免系统数据遭到破坏，防止系统数据被窃取和篡改。
系统建设中应充分考虑政务内外网衔接中的应用操作与信息访问安全问题，保证与其它应用系统或异构系统间数据传输的安全可靠和一致性，确保不会有非授权操作和意外的非正常的操作，保证平台数据的安全完整。
为防止仪器使用安全和各种非法的访问、使用、修改、破坏或者泄密，具体安全需求必须包括：
（1）利用可靠的数据加密技术：
对用户密码与敏感数据进行数据加密；
（2）统一的硬件设备序列号管理：
仅有授权的设备才能接入到云平台服务；
（3）稳定可靠的用户权限管理与鉴权系统：
当且仅当授权的用户能够进行授权的操作；
（4）给不同的功能模块分配不同的权限；
（5）用户数据逻辑隔离；
2.4规范性
进行全面需求分析，把握业务实质，遵守业务操作规范，遵照国家规范标准和有关行业规范标准，设计标准的信息分类编码体系，规范系统数据库，形成全局统一的操作模式、报表表式，建立开放式、标准化的系统数据输入、输出格式等。
2.5可扩展
系统采用模块化、组件化的体系结构。
在技术架构和设计模式上保证技术的延续性，灵活的扩展性和广泛的适应性，确保系统能够满足用户在数据及业务功能扩展方面的需求。
在规定的业务规范范围内，能够机动、灵活地更改业务内容，增删业务处理程序，改变相关报表及统计信息，并能够为后续系统扩展和功能完善增加组件设置接口，使得数据更新简便、系统升级容易，保证系统的可持续发展和强大的生命力。
2.6先进性
在保证系统功能实用、稳定的前提下，将遵循国际先进标准，适当采用先进成熟的主流技术，符合今后的发展方向，延长系统的生命周期，在软件开发思想上，严格按照软件工程的标准和面向对象的理论来设计、管理和开发。
2.7共享性
平台的选择应该符合国家、行业标准。
系统实施要在高度统一和集成的系统解决方案基础上，整合现有的网络资源和数据资源，对已经建成的基础设施和数据资源，在本系统建设中要充分加以利用。
2.8可移植性
系统支持跨平台，支持windows、linux等主流操作系统，支持Sqlserver、mysql、Oracle等主流数据库。
在此基础上，做到方便移植，避免大量的配置和修改工作。
3平台总体设计
智慧农机综合管理平台构筑以农机综合信息化服务网络和农机综合监管网络两大服务网络，实现内部办公与业务自动化，建立农机监理、农机管理、农机推广和农机化服务等农机业务管理信息系统，使农机业务管理和社会服务完成有效融合。
其主要包括四个子系统：
1、农机信息管理系统：
采集和整合现有农机基础数据，实现对各类农机基础数据全面、规范的管理及查询分析等。
2、农机办证系统：
负责农机登记及驾驶证业务的管理工作，建立统一的农机监理业务计算机管理系统；依法确定注册登记农机的机型；负责考试员、检验员的考核、发证工作等。
3、农机作业系统
农机作业系统建立在农机卫星定位基础上，系统首先要在作业机械上安装卫星定位监测终端设备，通过信息平台显示出农机作业的各种作业信息，然后将这些信息进行相关的监测、统计和管理。
用户群面向于农民、农机服务组织和政府三大类，实现：
1）农民用户查询农机服务组织及下单服务
2）农机服务组织订单管理及农机调度、作业监管、作业统计等功能
3）政府用户（农机监管部门）对农机统计、分析，农业生产工作的监管分析等功能。
4、农机补贴管理系统
农机补贴管理系统利用先进的网络系统和软件体系架构对农机购置补贴工作进行科学管理，针对不同的管理要求，提供合适的信息，把管理系统的各部分信息融合成一个有机的信息整体，为农机购置补贴管理的各层次提供有力的决策信息,从而更好的提高省农机办的管理水平，为广大农机企业和农户服务。
平台总体框架如下：
4平台相关技术
4.1J2EE技术
本系统是在J2EE架构下开发出来的，J2EE的特点主要有以下几点：
1.J2EE的四层模型
——J2EE典型的四层结构——
2.J2EE应用程序组件
J2EE应用程序是由组件构成的.J2EE组件是具有独立功能的软件单元，它们通过相关的类和文件组装成J2EE应用程序，并与其他组件交互。
J2EE说明书中定义了以下的J2EE组件：
应用客户端程序和applets是客户层组件；
JavaServlet和JavaServerPages（JSP）是web层组件；
EnterpriseJavaBeans（EJB）是业务层组件。
3.J2EE的结构
这种基于组件，具有平台无关性的J2EE结构使得J2EE程序的编写十分简单，因为业务逻辑被封装成可复用的组件，并且J2EE服务器以容器的形式为所有的组件类型提供后台服务。
因为你不用自己开发这种服务,所以你可以集中精力解决手头的业务问题。
4.2WebService技术
WebService技术及其相关技术体系，包括XML、SOAP、WSDL、UDDI等。
WebService是一种新的web应用程序分支，他们是自包含、自描述、模块化的应用，可以发布、定位、通过web调用。
一旦部署以后，其他webservice应用程序可以发现并调用它部署的服务，其工作原理如下图所示。
——WebService电子政务应用模型——
使用WebService技术，政府各部门内部能够实现自身的业务流程和处理功能组件化，这些服务组件可在互联网上发布，从而方便的被其它部门所使用，以便应用到跨部门的业务中去。
这些WebService组件的开发并不影响现有政府内部系统的结构和数据，从而极大地保护了政府各部门内部现有的投资。
而通过集成政府各部门原有系统提供的WebService服务组件，就可以在互联网上建立统一的政府的web系统，向社会提供闭环式服务，从而形成基于WebService的电子政务一站式服务架构。
这为有效解决了当前政府信息建设中的“信息孤岛”问题提供了一个切实可行的方法。
4.3XML技术
本次项目一系统整合为核心内容，系统与农业其他信息系统和待建系统之间需实现数据交换与共享，因此我们使用XML作为系统接口的数据交换标准。
XML数据传输是不同系统之间日渐流行的标准数据传输方式，由于与平台和编程语言的无关性，因此，通过XML可以有效保证对各种异构系统的数据接口需要，以达到政府各系统数据资源的最优整合。
XML技术的特点如下：
（1）适于异构应用间的数据共享
XML的灵活性和扩展性使其可以对不同应用甚至是差异很大的应用间的数据进行描述，尤其是对于那些专用于记录数据的应用。
另外，XML具有自我描述的特性，结果是数据可以在不同的应用间进行交换与处理而不必要求相应的应用程序是针对该数据定制的。
（2）用于强大的数据检索
XML属于元标记语言，进一步讲，根据这一特性，用户只要在XML的文档类型定义文件中定义一系列有意义的标记，这样基于该文档类型定义文件所产生的XML文档就可以按照任意的条件进行查询和检索，甚至实现计算机自动检索，而相应的检索引擎可以是通用的而不必局限于具体的应用。
（3）提供多语种支持
XML规范中提供了对多语种的支持，包括（简体中文）、BIG5（繁体中文）UTF-7、UFT-8、UNICODE、GB2312等等，这一特点使得XML非常有利于多语种的应用开发。
4.4基于SOA的多业务服务系统应用整合
SOA的多业务服务系统应用整合和业务一体化，是指对web系统的不同内容和应用系统的不同功能等多套业务系统进行部署，随着系统的运营，将会有越来越多的相关业务系统相继建成，同时部分业务可能涉及到已经存在的系统中。
一般来说，大部分业务操作都不能在这些系统中独立完成，需要调用其他应用系统协调完成。
基于SOA模式的企业级应用程序的架构，完成WebServices安全认证、压缩算法、异步操作、事务处理、异常处理等机制，通过界面、业务逻辑、WebServices发布、数据访问彻底的分离，可使得各层次分别注重自己的重点，便于分工合作。
同时采用该架构可以很方便的实现多界面（WindowsForm界面，Web界面和智能设备）的支持，及数据库易替换性。
由于服务间低耦合、可组合使用，便于业务的修改和系统的重构。
面向服务架构（Service-OrientedArchitecture，SOA）最大特点就是有一个灵活而功能强大的服务层。
一个服务一般通过一个粗粒度的、可以被发现和绑定的软件实体实现，它以单一实例的形式的存在并与其他服务和应用通过松耦合的（异步）、基于消息的通讯机制进行交互。
面向服务的分析与设计与面向对象的组件化分析与设计的不同点在于前者着眼于应用程序提供的服务，而后者提供服务所需的组件。
面向服务架构的应用程序不是以一个具体的应用为核心，它是通过把现有的资源和应用转化为服务共享出去，具体的某个应用通过组合剪裁这些服务构成一个个具体的应用程序。
因此如果建立了比较完善的服务层，应用系统很容易创建，这样的系统也是易于重构的，同时还提供了各系统之间的协作能力。
4.5WebGIS概述
随着网络技术的不断发展，人们对地理信息系统的需求，不再局限于客户端软件，希望通过Internet能够直接发布空间数据、使用GIS的空间数据浏览、查询和分析等功能，故基于Internet的WebGIS就应运而生。
WEBGIS是互联网与GIS的合成，它是基于Internet平台，采用网络协议，进行空间地理数据发布和应用的地理信息系统，一般由多主机，多数据库和多个客户端以分布式连接在Internet上，包括了WEB浏览器，GIS服务器，WEBGIS编辑器，WEBGIS信息代理四个部分
WebGIS的发展与GIS技术、信息技术和通信技术的发展密不可分，随着Web标准化研究日趋成熟，Web应用开发和浏览器技术的不断发
展，为WebGIS应用铺平了道路，于是出现了一批以Google地图为代表性的WebGIS应用平台，如：
Google地图、天地图、XX地图、搜狗地图和丁丁地图等。
WebGIS自身还有一些关键技术必须解决，如高质量数据压缩技术、宽带和高码率WAP技术、组件式GIS设计等。
随着宽带网的加速普及和WAP技术的快速发展，WebGIS的应用领域将会更加广泛。
WebGIS采用HTTP传输协议，主要的运算功能都在服务器端执行，比如绘制地图，查询空间数据库，空间分析等，客户端一般使用主流浏览器，如谷歌、IE、搜狗等浏览器。
WebGIS提供大众化和个性化的地图查询服务，以切片的形式提供地图图片服务，地图操作包括了基本的地图浏览、查询定位、距离计算、路径规划、用户标注、LBS和导航服务等功能。
WebGIS具有开发和应用成本低、真正的地理信息共享、巨大的扩展空间、跨平台特性等特点，目前，网上已经出现了很多WebGIS系统应用实例，应用范围非常广泛，可应用于农业、林业、水利、地矿、交通、土地、水、矿产、海洋、环境、人口以及军事等几十个领域。
WEBGIS开发已经进入成熟阶段，随着GIS技术的不断深入发展，实现
WEBGIS手段越来越多，目前主要方法有三种：
（1）使用收费软件构建WEBGIS平台，如SuperMapGIS、ArcGISServer等，该方式功能强大、安全性高，但是花费成本高，对开发者的能力要求也很高；
（2）使用免费WEBGIS软件搭建平台，源代码免费，但是技术一般不成熟，功能不齐全；
（3）使用第三方地图API搭建平台，如XX地图、天地图、谷歌地图等地图API接口，进行二次开发，使用简单，成本低。
智慧农机一体化系统，选用开源的WEBGIS代码进行开发，利用OpenLayers提供的JavaScript类库包，来实现标准格式发布的地图数据服务，OpenLayers除了可以在浏览器中帮助开发者实现地图浏览的基本效果，比如放大（ZoomIn）、缩小（ZoomOut）、平移（Pan）等常用操作之外，还可以进行选取面、选取线、要素选择、图层叠加等不同的操作，甚至可以对已有的OpenLayers操作和数据支持类型进行扩充，为其赋予更多的功能，通过应用分析OpenLayers客户端地图开发技术，最终实现了智慧农机一体化系统电子地图操作的所有功能。
4.6Ajax与jQuery技术
Ajax（AsynchronousJavaScriptAndXML），是指一种创建交互式动态网页应用的开发技术，通过客户端浏览器与服务器之间进行少量数据交换，实现页面的异步更新，可以在不重新加载整个网页的情况下，对网页进行局部刷新，而早期的网页运行模式是需要重载整个页面来更新内容，Ajax运行模式的最大不同是，它采用数据异步传输和请求机制，使客户端与服务器之间的数据通信在后台运行。
Ajax不是一个技术，它是几种技术的集合，是建立在JavaScript、XHTML、CSS、DOM、XMLHTTPRequest、XML和XSTL等技术之上的一项综合技术，JavaScript是其核心技术。
AJAX使用文档对象模型进行动态显示和交互，使用XML和XSTL进行数据交互，使用XMLHTTPRequest进行异步数据调用，通过JavaScript将有关技术整合在一起。
JavaScript、XMLHTML、CSS在Ajax中使用的Web标准已被很好定义，并被所有的主流浏览器支持，Ajax应用程序独立于浏览器和平台。
在智慧农机一体化系统中，就使用了Ajax异步调用数据的方法，来实现页面局部刷新。
jQuery是由美国人JohnResig在2006年1月发布的，由DaveMethvin率领团队进行开发，jQuery已经成为世界上最流行的JavaScript库，jQuery是免费、开源的，语法简洁，功能强大，例如操作文档对象、选择DOM元素、制作动画效果、事件处理、使用Ajax以及其他功能。
jQuery是继prototype之后又一个优秀的JavaScript库。
它是轻量级的JS库，它兼容CSS3，还兼容各种浏览器（IE6.0+，
FF1.5+，Safari2.0+，Opera9.0+），jQuery2.0及后续版本将不再支持IE6/7/8浏览器。
jQuery使用户能更方便地处理HTML、events、实现动画效果，并且方便地为网站提供Ajax交互，它的文档说明很全，而且各种应用也说得很详细，同时还有许多成熟的插件可供选择。
jQuery能够使用户的HTML页面保持代码和内容分离，兼容多浏览器，提供API让开发者编写插件，其模块化的使用方式使开发者可以很轻松的开发出功能强大的静态或动态网页。
jQuery提供多个与Ajax有关的方法，用户能够使用HTTPGET和HTTPPOST方法从远程服务器上请求文本、HTML、XML或JSON数据，同时能够把这些外部数据直接载入网页的被选择元素中。
4.7Spring+Struts
Struts是基于MVC设计模式的开源Web应用架构，它采用MVC模式，能够很好地帮助java开发者利用J2EE开发Web应用。
和其他的java架构一样，Struts也是面向对象设计，将MVC模式的分离显示逻辑和业务逻辑的能力发挥得淋漓尽致。
Struts框架的核心是一个弹性Struts的控制层，基于JavaServlet，JavaBeans，ResourceBundles与XML等标准技术，以及JakartaCommons的一些类库。
Struts由一组相互协作的类（组件）、Servlet以及JSPtaglib组成，基于Struts构架的web应用程序基本上符合JSPModel2的设计标准，可以说是一个传统MVC设计模式的一种变化类型。
Spring是一个轻量级的Java开源开发框架，它是为了解决企业应用开发的复杂性而创建的。
框架的主要优势之一就是其分层架构，分层架构允许使用者选择使用哪一个组件，同时为J2EE应用程序开发提供集成的框架。
Spring使用基本的JavaBean来完成以前只可能由EJB完成的事情。
然而，Spring的用途不仅限于服务器端的开发，从简单性、可测试性和松耦合的角度而言，任何Java应用都可以从Spring中受益。
Spring的核心是控制反转（IoC）和面向切面（AOP），Spring框架支持几个优秀的ORM和MVC框架，如ORM的Hibernate、ffiatis和toplink等框架，MVC的Struts和portlet等框架。
将Struts应用集成到Spring框架可以采用多种方法，Spring框架可以非常容易地管理和协调Struts，与Struts类似，Spring也包含MVC实现，Spring的结构允许在其业务层和持久层上集成StrutsWeb框架，是应用Spring中的ActionSupport类来实现的。
在智慧农机一体化系统的实现中，很好的利用了Spring+Struts框架的集成，使其在应用层发挥了重要作用。
4.8PostgreSQL数据库
PostgreSQL数据库源于加州大学伯克利分校计算机系的Postgres项目，以PostgreSQL4.2版本为基础的对象关系型数据库管理系统（
ORDBMS）。
它支持大部分SQL标准并且提供了许多其他现代特性：
复杂查询、外键、触发器、视图、事务完整性、MVCC，同样，PostgreSQL可以进行多种功能扩展，比如，通过增加新的数据类型、函数、操作符、聚集函数、索引，免费使用、修改、和分发PostgreSQL等，在私用、商用、和学术研究中都可以使用，PostgreSQL具有面向对象、数据类型丰富、全面支持SQL、与Web集成、大数据库等特点。
PostGIS
是对象关系型数据库系统PostgreSQL的一个扩展，它的出现让人们开始重视基于数据库管理系统的空间扩展方式，而且使PostGIS有望成为今后管理空间数据的主流技术。
PostGIS提供了空间对象、空间索引、空间操作函数和空间
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