种植管理系统对分布式数据处理的应用

　　以分布式数据处理的种植管理系统为研究对象，剖析得出各子系统由通信模块、数据采集模块、功能模块、分布式和智能式数据处理模块组成。各子系统之间相互通信，建立起种植管理系统，实现不同区域、不同用户对象及不同农作物之间的数据传递与共享。模拟验证表明:系统在数据传输与共享过程中运行速度快、可靠性高。

　　关键词:种植管理系统;分布式数据处理;数据传输与共享;子系统

　　网络管理系统利用其独特的传输管理特性给人们带来便利，但运行体系庞大［1］，结构复杂，在现有的面向对象应用场景中难以进行有效管理。任何管理系统一旦网络出现问题，其功能将丧失大约90%［2］，因此建立有效的网络系统管理技术是管理系统能够正常、稳定运行的关键点。现有的种植管理系统是一种集中式管理系统，运行成本低，结构简单。随着信息技术的发展，该系统已难以满足庞大体系运行的要求。各站点之间功能相对固定，无法进行扩展工作［3］。分布式种植管理系统是针对当前不同区域各类农作物所存在的信息无法共享问题，依托计算机网络技术建立起的一种现代种植管理系统［4］。该系统可单点或局部进行种植系统管理，可实现不同区域之间的信息管理，能够在不同农作物之间建立起一种数据迭代［5］。分布式种植管理系统所管理的共享信息来自于不同区域、不同管理部门及不同的农作物信息［6］，每一个独立的种植管理系统应用区域设置独立的种植管理系统，实现区域内的管理与共享。单个区域种植管理系统的建设进度不会对种植管理系统的整体运行产生影响，单个区域可以在任意时机建立种植管理系统［7］。

　　1种植管理系统

　　1．1集中式种植管理系统

　　集中式种植管理系统结构简单、建设运行成本低、操作简单，目前在种植领域大规模使用。集中式种植管理系统在运行过程中存在诸多问题，管理系统中心服务器承担整个管理系统的网络信息收集和分析，服务器负担重，通信过程容易出现瓶颈;随着运行管理数据的不断扩大，网络运行速度逐渐降低;各数据管理点的功能相对固定，导致系统的可靠性和灵活性低。集中式种植管理系统框架如图1所示。

　　1．2分布式种植管理系统

　　分布式种植管理系统把运行网络管理工作分配到各个子系统当中，使单点数据在子系统中进行分析和存储;当不同区域之间的管理需要进行通信时，可在中心服务器形成交互式网络通信，使种植管理系统的网络管理更加稳定、有效。分布式种植管理系统将整个系统网络按照区域进行划分，与集中式管理系统相比，将中心服务器的数据采集和处理功能分配到各个区域系统，各个区域子系统只进行其所管辖区域内的网络管理。分布式种植管理系统采用多层级网络管理的方式，利用每一层级的管理系统降低中心服务器的工作负荷。各层级管理系统可实现独立的网络管理工作，进行数据处理及存储。在种植管理系统运行过程中，各层级子系统将信息传输给中心服务器，中心服务器仅进行各层级子系统的管理和控制，实现整个种植管理系统的管理，从而有效进行系统通信，提升种植管理系统的可靠性。分布式种植管理系统框架图如图2所示。

　　2分布式种植管理系统组成

　　按照功能不同，分布式种植管理系统由不同的模块组成，各模块之间通过网络服务器通信连接，实现系统与系统、模块与模块之间的相互通信。

　　2．1通信模块

　　种植管理系统的通信依靠网络实现，系统运行过程中通过Web网络数据实现信息传输。通信模块实现上下级系统之间的相互数据传递，同时进行不同系统与模块之间的信息流转。按体系结构分类，可将种植管理系统分为集中式种植管理系统和分布式种植管理系统。为了实现数据通信，必须进行数据传输，即将位于一地的数据源发出的数据信息通过传输信道传送到另一地的数据接收设备。数据传输用的信道可以是实线基带电路，也可以是频分模拟电路或时分数字电路。除了在相邻交换节点之间需实现数据传输与数据链路控制规程所要求的各项功能外，在每一交换节点上尚需完成数据分组的存储与转发

　　2．2数据采集模块

　　数据采集模块作为种植管理系统的核心部分，是系统进行有效工作的前提。数据采集模块的主要工作手段包括路由通信协议获取路由器及主机网络状态信息、接收TＲAP时间信息对MIB数据的定期采集。应用时，数据采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入A/D转换器变成数字信号，再送到FIFO中。数据采集模块基于远程数据采集模块平台的通信模块，将通信芯片、存储芯片等集成在一块电路板上，具有通过远程数据采集模块平台收发数据及传输等功能。

　　2．3功能模块

　　种植管理系统的功能模块由5部分组成，可实现系统的配置管理、故障管理、性能管理及安全管理。配置管理模块可将系统数据库内容进行处理，使其与网络运行状态相符。配置管理是指初始化网络并配置网络，以使其提供网络服务，是一组由辨别、定义、控制和监视组成一个通信网络的对象所必要的相关功能。故障管理模块可实现网络信息的分析整理、报告及处理的故障信息。当网络中某个组成部分失效时，网络管理器必须迅速查找到故障并及时排除。性能管理模块可进行整个系统运行性能的优化，包括监视和分析被管网络及其所提供服务的性能机制。性能分析的结果可能会触发某个诊断测试过程或重新配置网络以维持网络的性能。安全管理模块中的防火墙功能、漏洞查找修补功能等，可对系统运行过程提出补救建议，并进行系统交互界面的优化。

　　2．4分布式数据处理模块

　　种植管理系统采用COＲBA进行分布式数据库管理［8］，能够将不同平台的成员信息进行集中管理，使其在同一系统中有效运行通信。同时，分布式数据处理模块可实现不同区域系统的隔离，并采用协议接口方式进行连接，相互提供服务。查询库可以处理共享，进行存储系统的连续查询，连续查询已经在系统中注册。窗口查询的临时工作区由每个数据源的物理位置等静态存储构成数据存储，在当前数据流状态上既可以1次查询也可以连续查询。输入的监控器和查询的处理器互相联系，其结果存储在临时缓存中或通过流输给用户，且通过变化数据输入速率可以对查询计划进行优化。

　　2．5智能处理模块

　　种植管理系统中的智能处理模块包含有知识库信息，可实现上下文处理器之间相互通信，同时获取网络平台相关信息。管理信息系统中获得信息，可帮助管理者制定好的决策。该系统是一组处理数据和进行推测的分析程序，用以支持管理者制定决策。

　　3分布式种植管理系统服务对象

　　分布式种植管理系统以农业生产管理为基本数据，针对使用场景可在不同的用户环境中建立子系统，为不同的用户提供相关服务。按照所有权及管理权进行分类，可分为农业管理部门、产权所有者、科研人员及一般用户。农业管理因行政区域及地域自然环境条件限制具有地域性，通常按照行政区域进行管理。分布式种植管理系统可实现相对集中的分布式数据管理模式，满足行政区域的管理要求。各区域只需负责本区域的系统管理，通过Web网络实现数据传输与共享。图3为分布式种植管理系统服务对象网络图。4系统模拟仿真试验

　　4．1系统仿真

　　为验证系统运行的合理性、稳定性及可靠性，搭建了模拟仿真系统。假设共3个层级、6个子系统，每个子系统架构由完整的分布式种植管理系统模块组成。模拟仿真系统框架如图4所示。在第3层级每个子系统中，分别输入我国佳木斯市大豆、石家庄市小麦、成都市高粱及西宁市青稞的种植起始时间，各系统运用仿真技术建立4种作物的生长历程及当地气候条件;第2层级进行数据的调用与通信，包括第2层级之间的通信、下一级数据的调用和上一级数据的分配。经仿真后，第1层级的种植管理总系统可实时检测不同地区的作物生长情况，同时对生长过程所需的相关辅助条件进行指令式传递，促进作物生长过程管理，对作物的产量及地区的产能也可进行系统计算。

　　4．2试验验证

　　为对设计好的分布式种植管理系统实用性进行验证，采用草莓人工育种营养液及环境管理进行试验验证。在种植管理系统当中，任务设定监测不同时段的营养液温度、浓度及该生产过程的相关动作。设定监测7:30－7:45之间的水泵灌溉动作、8:00－8:30之间喷雾动作、9:00－9:30之间排风扇动作及9:30－10:00之间温度管理系统的有关动作，通过对动作的监控来监测4个不同的参数，如图5所示。通过在种植管理系统进行参数设置，数据显示界面将相关动作及动作执行后现场生产的实际参数进行显示，如图6所示。动作过程中，通风扇及电磁阀1关闭，其余电磁阀打开，进行灌溉、喷水等动作，从而达到对空气湿度、营养液温度、营养液浓度及pH值的有效控制。在进行草莓人工育种时，通过种植管理系统进行任务设定及对相关泵和电磁阀动作进行监控，实时监测浓度、温度、pH值及湿度等参数，从而实现对生产过程的有效监控。

　　5结论

　　1)结合Web网络信息传输特点，建立分布式种植管理系统。2)实现了各层级、不同区域、不同用户及不同农作物种类的网络系统管理，满足了农业信息数据的传输与共享。3)通过仿真分析，验证了该种植管理系统运行性能更加稳定，可靠性更高。4)试验验证表明，系统能够有效进行生产过程的监测管理。

　　作者：胡媛媛 李晓红

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