基于信息流模型的农业产业链智能管理技术框架

・研究与开发・　农业网络信息　ＡＧＲＩＣＩ）Ｉ肌　ＥＮＥＴＷＯＲＫ丑Ｉ　Ｄ　ｔ　Ａ　ｌ０Ｎ　２０１１年第１１期　

基于信息流模型的农业产业链　智能管理技术框架　

黄红星，李泽，郑业鲁　（广东省农业科学院科技睛报研究所，广东广州５１０６４０）　

摘要：探索了构建农业产业链信息流模型，以“关联数据采集一多源数据同化融合一海量数据分析处理一多用户交互应　用”为研究路线，在前人研究的基础上，重点解决海量数据挖掘和分析处理、基于领域本体的数据解析、信息编码标准　等问题，集成其他相关的技术，支持农业产业链各环节的信息获取、管理、分析和利用。　关键词：农业产业链；信息流；智能化；模型　中图分类号：ＴＰ２７４　文献标识码：Ａ　文章编码：１６７２—６２５１（２０１１）１１－００２２—０４　

Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ＩｎｔｅＨｉｇｅｎｔ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｈａｉｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｆｌｏｗ　Ｍｏｄｅｌ　

ＨＵＡＮＧ　Ｈｏｎｇｘｉｎｇ，ＬＩ　Ｚｅ，ＺＨＥＮＧ　Ｙｅｌｕ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｃｉ—ｔｅｃｈ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ａ　ｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１０６４０）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｃｕｌｔｕｒａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｃｈａｉｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｌｏｗ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｐｒｅｖｉｏｕｓ　ｓｔｕｄｉｅｓ，　ｔａｋｉｎｇ”ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｍｕｈｉ—ｓｏｕｒｃｅ　ｄａｔａ　ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ，ｍａｓｓｉｖｅ　ｄａｔａ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｍｕｈｉ－ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｏｕｔｅ，ｔｈｅ　ｓｔｕａｙ　ｗａｓ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｓｓｉｖｅ　ｄａｔａ　ｍｉｎｉｎｇ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｄｏｍａｉｎ　ｏｎｔｏｌｏｇｙ　ｂａｓｅｄ　ｄａｔａ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｏｄｉｎｇ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．Ａｔ　ｌａｓｔ，Ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｔｏ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｃｈａｉｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｃｈａｉｎ；ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｌｏｗ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ；ｍｏｄｅｌ　

ｌ　引言　现代农业产业链包括农业种养生产、农产品加工　包装储运、农产品销售和质量安全保障、农业生产资　料供应服务、农业风险保障和金融服务、农业政策和　科技咨询等环节，在目前情况下，由于产业链各环节　信息流不畅，广大农村普遍存在生产效益不高、抵御　风险能力弱、产品质量安全难保障等问题。　严重制约　着我国农业现代化水平的进一步提高。为解决这个问　题，中央连续多年的“一号文”都给予了高度关注，　各级政府推出了许多有力措施，大力推进农业产业化　取得了显著的效果。随着产供销一体化的现代农业产　业模式已现雏形，信息精准服务及智能化作业已经成　为进一步发展现代农业的迫切需求。打通农业产业链　各环节的信息流、提高农业生产管理智能化水平，是　提高农业效益、增加农民收入、促进现代农业发展的　重要手段。　２农业产业链模式分析　传统农业产业以农产品的生产、加工、流通、销　售为核心，涉及农资供应、农产品生产、农产品加　工、农产品流通和销售等环节（见图１）。在分散生　产、分散经营、分散流通的传统农业模式下，其物质　流和信息流都是单向的，各环节的信息不对称。以农　资供应为例，农资品牌繁多，农资企业与农户的信息　不对称，使产业底层的农户处于信息劣势地位，他们　很难判断所购买的农资质量是否合格、价格是否合　理。农产品消费端同样存在着信息不对称，普通消费　

基金项目：广东省科技计划项目（编号２００９Ａ０２０１０１００４）；广州市科技计划项目（编号２００９Ｚ１一Ｅ５６１）；东莞市科技计划项目（编号　２０１０１０８１０１０４）。　作者简介：黄红星（１９７９一），男，助理研究员，研究方向：农业信息管理。　通信作者：郑业鲁，男，研究员，研究方向：农业信息化技术、农业咨询。　收稿日期：２０１１－１０—２５　

—２２—　《农业网络信息》２０ｌ１年第１１期　研究与开发　者很难辨别农产品的质量，优质不一定优价，很大程　度上存在被动接受的状况。农产品质量的隐蔽性使得　农民缺乏生产高质量农产品的主观要求，农产品质量　安全事故频发【ｌ－２］。　≥　箬　妻嚣　图１传统农业产业链模式　随着农业产业化、现代化的进程，产供销一体化　的农业产业链已显雏形（见图２），农业产业链不断延　伸和扩展，产供销各环节的专业化分工越来越明确、　联系越来越紧密。科技、咨询、金融、保险、物流等　越来越多的产业要素融入到现代农业产业中，共同实　现产业链的增值。　图２产供销一体化的农业产业链模式　在产供销一体化的农业产业链中，流通商和农资　供应商最具实力，企业化程度高且拥有良好的服务和　营销网络，是信息链的关键环节，联结生产和消费。　流通商通过对市场消费需求长期动态平衡和短期消费　特征的分析预测。向上游的生产者（包括农户、专业　户、专业合作社等）提出生产订单；生产者根据获得　的订单制定生产计划，并按照消费者对产品数量、品　种、品质的要求实施标准化生产；同时农资供应商根　据生产者的生产计划及时供给安全、价优的农资（通　过规模化配送降低物流成本和提高销售总利润）：流　通商依托高效的物流体系将生鲜农产品直接配送到消　费终端，并对产品质量安全提供保障。在这种模式　下，生产者、流通商、农资商、消费者不是单一的交　易关系，而是通过信息的有效对接形成利益挂钩、业　务协同、互为保障的共同体　。　为了实现农业产业各个环节都能形成一个整体．　提高产业链条控制和协调的效率，必须打通信息流。　以信息的获取、管理、分析为基础来进行科学决策和　作业。　３农业产业链信息流模型构建　农业产业链信息流模型是实现信息精准服务与智　能作业的基础。根据农业产业链模式及特点，构建农　业产业链信息流模型。该模型以“关联数据采集一多　源数据同化融合一海量数据分析处理一多用户交互应　用”为研究路线，支持农业产业链各环节的信息获　取、管理、分析、利用。在信息流管理的支持下，实　现“全程数据采集一数据协调解析一供需平衡对接一物　流路径优化”的智能化作业（见图３）。　

多　理　ｌ　图３农业产业链信息流模型　

３．１全程数据采集　通过遥感、无线传感等技术采集农产品生产、保　鲜加工、储运、消费各个环节的海量数据，包括温　度、湿度、气体、重金属、农药残留、高光谱数据等　微观数据，政策法规、生产技术、使用常识等宏观数　据。　３．２数据协调解析　根据供应链协同原则，对各环节采集海量数据进　行分类、筛选和关联性分析。一方面，通过消除噪声　数据，筛选对供应、需求、物流等过程最为关键的因　素参与数据协同；另一方面，集成来自于不同采集方　法的微观和宏观数据，解决多源数据融合和数据模拟　解析问题，建立产供销数据综合解析模型。　３－３供需平衡对接　通过供应链环节上的总体协调，使农产品产量、　上市时间、品种等多种供需因素信息对接．实现一个　区域内农业投入品（如农机、种子种苗、农药肥料　等）和产出品（初级产品、加工品等）达到合适的比　

一２３—　《农业网络信息》２０ｌ１年第１１期　研究与开发　例，从而达到区域农产品的供求平衡，使农业生产　者、经营者、流通者等多方能由此获得最大效益。　３．４物流路径优化　农产品（包括生鲜产品、冷链产品等）由于流通　中存在的非变质性价值损耗问题，物流路径操作优化　显得尤为重要。综合农产品在流通作业中涉及的环境　条件、保鲜技术、生理生化变化、目标市场等多种因　素，优化选择流通作业路径，降低农产品流通运输成　本、提高农产品采后商品价值和销售利润。　４农业产业链信息流管理国内外研究现状　早在２０世纪９０年代，学术界已认识到产业链信　息管理的重要性，认为信息滞后和信息失真是影响产　业链效率的关键因素．有学者已经提出通过数据交换　和网络等信息技术实现信息流的整合。促进产业链的　整体运作翻。　在发达国家，由于农业产业链条中的各个环节基　本上都实现了高度的专业化分工，农业产业链信息流　管理多以各个领域专用的信息模型及信息系统表现。　Ｌｉ等嗣结合土壤测试的平衡施肥技术规范和杀虫剂安　全使用指南，建立了施肥评估模型和杀虫剂使用预警　模型：Ｐａｐａｇｅｏｒｇｉｏｕ等［７１利用模糊认知图的软计算方法　处理专家知识和非监督式学习演算法评价测量数据，　应用于棉花估产，利用节点描绘重要生产因子（温度、　ＰＨ等），显示土壤特性和棉田的关系；对于信息密集　的农场事务，Ｆｏｕｎｔａｓ等阎创建了农场决策模型。构建　综合数据流程图说明信息流从信息到决策的实现过　程，描绘农场的决策行为；为了达到美国能源部的节能　目标。Ｒａｖｕｌａ等［９１设计了一个棉花物流系统，使用离散　事件仿真程序来模拟决策，以确定不同操作参数下的　运输管理方法　在国内，数据仓库、数据挖掘及数据解析等技术　在农业产业链信息流管理的各个环节得到应用。徐勇　等㈣提出了基于农业过程本体研发和构建的农业信息　协同服务系统研究：王成等【ｌｌ】建设了基于数据仓库和　数据挖掘技术的温室决策支持系统，利用联机分析处　理实现多维数据分析：童菊秀等【　２１通过非饱和土中溶　质地表径流迁移模型对两层结构溶质地表径流迁移数　据进行数据解析模拟：贾冬青等【－３１研究了信息流引导　下的农产品物流运作模式。　产业链信息流管理已经成为信息管理研究的热点　领域之一，并已有不少原型系统开发的案例。但主要　侧重在单个具体领域或环节进行，缺乏从产业链全局　考虑推动信息流管理，农业产业链信息流还必须考虑　到农业的生物性、食物性等特殊因素。　５农业产业链信息流优化及智能化关键技术　信息化已经渗透到农业产业链各环节，但各环节　的交会处仍存在盲区，需要从理论基础、技术基础层　面研究人手。支撑底层共性技术的开发，需要解决以　下问题：　（１）海量数据挖掘和分析处理机制。在农产品流　通作业路径优化、农产品供求平衡等诸多问题的智能　化求解中，现有的专家系统主要基于专家知识的检索　和简单推理，缺乏基于数据挖掘和智能分析的复杂推　理，不能适应农业的复杂问题和农民使用的智能化要　求，实用性不高［１４１。从系统工程的角度出发，融合模糊　控制、人工智能、语义网等理论方法研究农业产业链　海量数据挖掘和分析处理机理和机制【１￣－１７１．对农业产业　链各环节、各主体的交互关系及物质流、信息流等进　行建模。研究最优作业方案，为农业智能化作业提供　基础。　（２）基于领域本体的数据解析。研究与农业产业　链密切相关的通用时间本体、空间本体、生物学本　体，对农业产业链的知识体系进行基于领域本体的组　织管理和全息化描述，解决无序分散的资源大量积　累、领域内存在大量不同定义、结构各异的信息无法　被人们所利用的问题。基于领域本体的数据解析通过　对时空、生物、农业生产技术、农资商品、农产品市　场等领域基本知识的获取，确定领域内共同认可的词　汇，并从不同层次的形式化建模上给出基础词汇之间　相互关系的明确定义，从而有效地组织建立领域知识　体系和形成机器可理解的语义沟通［１￣－２ｏ］。　（３）信息编码标准。研究覆盖农业产业链全过程　的信息编码标准，制定各环节信息获取、传输、存　储、表达和分析利用的统一标准和规范．为数据融合　对接和信息共享提供基础。　６结束语　随着计算机、信息网络和人工智能等先进技术的　发展和应用，农业产业链信息化管理和智能化作业的　前景日渐清晰。基于产供销一体化产业链模式构建了　信息流模型，在理论上提出了农业产业链信息流管理　的解决方案，但是在数据流、信息流的链接，更贴近　现实的数据处理模型研发．智能化技术集成等方面还　有许多基础性问题需要解决。