農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測與智能灌溉云服務(wù)平臺構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、“云計算”主要通過互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供基礎(chǔ)設(shè)施、平臺和軟件服務(wù)，這種面向服務(wù)新型計算模式為解決當(dāng)前農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測和灌溉決策面臨的信息服務(wù)需求與投入之間的矛盾問題提供了新的思路。通過云服務(wù)平臺，可以有效降低用戶使用墑情監(jiān)測信息指導(dǎo)灌溉決策的服務(wù)成本和系統(tǒng)建設(shè)投入風(fēng)險，提高節(jié)水灌溉管理信息化建設(shè)效率。通過按需服務(wù)，快速集成構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)是實現(xiàn)云服務(wù)中“軟件即服務(wù)（Soft as a service，Saas）”的關(guān)鍵，針對這一關(guān)鍵問題，本研究以

2、快速高效構(gòu)建農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測與智能灌溉系統(tǒng)為目標(biāo)，研究提出適合土壤墑情監(jiān)測與智能灌溉決策服務(wù)的云服務(wù)平臺體系架構(gòu)，發(fā)展農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測云服務(wù)粒度優(yōu)化設(shè)計方法，提出基于服務(wù)的農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測與智能灌溉應(yīng)用系統(tǒng)快速構(gòu)建技術(shù)方法，并對墑情監(jiān)測和智能灌溉決策中的關(guān)鍵云服務(wù)進(jìn)行設(shè)計和實現(xiàn)，為構(gòu)建高效安全的農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測與智能灌溉云服務(wù)平臺提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。本研究主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）分析了云服務(wù)平臺體系結(jié)構(gòu)及與之相適應(yīng)的的

3、關(guān)鍵技術(shù)問題。通過對比分析主流云服務(wù)平臺的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測與智能灌溉業(yè)務(wù)領(lǐng)域分析，確定了私有云是目前搭建墑情監(jiān)測與智能灌溉云服務(wù)平臺的最有效方式，且服務(wù)粒度設(shè)計、服務(wù)管理與集成以及安全性問題是私有云服務(wù)平臺構(gòu)建的技術(shù)關(guān)鍵。結(jié)合云服務(wù)平臺框架設(shè)計、需求分析和功能設(shè)計，設(shè)計了適合農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測與智能灌溉私有云服務(wù)平臺構(gòu)建的云服務(wù)平臺體系結(jié)構(gòu)，這種面向服務(wù)的結(jié)構(gòu)在擴(kuò)展性和用戶透明性方面有提升。
　　（2）研究了農(nóng)田土

4、壤墑情監(jiān)測與智能灌溉決策云服務(wù)粒度優(yōu)化設(shè)計方法。服務(wù)粒度作為表征云服務(wù)質(zhì)量的重要屬性，很大程度上影響按需服務(wù)的靈活性和服務(wù)集成的難度。本研究通過綜合分析農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測服務(wù)在各特征空間上的相似程度與關(guān)聯(lián)、依賴關(guān)系，基于加權(quán)有向圖，構(gòu)建了面向整個農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測業(yè)務(wù)領(lǐng)域的原子服務(wù)相關(guān)距離模型；同時，把粒度優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為路徑優(yōu)化問題，并結(jié)合蟻群優(yōu)化聚類算法提出了云服務(wù)粒度優(yōu)化方法，解決了云服務(wù)平臺的服務(wù)粒度的定量化優(yōu)化設(shè)計問題。通過設(shè)計農(nóng)田

5、土壤墑情監(jiān)測服務(wù)粒度優(yōu)化實驗，引入基于Qos的服務(wù)評價模型對比分析了服務(wù)粒度優(yōu)化結(jié)果，結(jié)果表明通過粒度優(yōu)化后的服務(wù)集合的綜合服務(wù)粒度適中，更符合高聚合、低耦合和低復(fù)雜度的服務(wù)粒度設(shè)計原則，相比細(xì)粒度集合和粗粒度集合，粒度最優(yōu)后的云服務(wù)能提供最高的服務(wù)質(zhì)量。
　?。?）研究了基于服務(wù)的農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測與智能灌溉應(yīng)用系統(tǒng)快速構(gòu)建技術(shù)方法。服務(wù)集成技術(shù)水平?jīng)Q定了基于按需服務(wù)構(gòu)建農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測與智能灌溉決策應(yīng)用系統(tǒng)的速度和效率。通過分析

6、服務(wù)的組織管理模式，并構(gòu)建服務(wù)管理平臺提高基礎(chǔ)服務(wù)的組織運(yùn)行效率；在分析墑情監(jiān)測與灌溉控制應(yīng)用系統(tǒng)常用設(shè)備和功能的基礎(chǔ)上，基于 Web前端設(shè)計和開發(fā)了用于應(yīng)用系統(tǒng)定制開發(fā)的可視化系統(tǒng)框架，便于應(yīng)用系統(tǒng)的快速高效構(gòu)建實現(xiàn)。
　?。?）數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)、灌溉決策分析服務(wù)以及安全控制服務(wù)研究。安全性、可用性以及服務(wù)性能是體現(xiàn)云服務(wù)平臺質(zhì)量水平的重要方面。本研究針對數(shù)據(jù)通訊實時性問題，設(shè)計并開發(fā)實現(xiàn)了基于觀察者模式的實時數(shù)據(jù)推送機(jī)制，可以較低

7、成本實現(xiàn)實時性能的提升；設(shè)計了精量灌溉決策云模型庫，利用云模型庫的應(yīng)用接口提供優(yōu)選建模功能，可有效降低因由模型多樣性而帶來的建模復(fù)雜程度，解決了灌溉決策模型的優(yōu)選與適配問題；針對云服務(wù)應(yīng)用環(huán)境中安全訪問控制問題， 研究提出了一種新的基于角色和空間屬性的細(xì)粒度的訪問控制模型 REBAC，該模型具有更強(qiáng)的客觀世界表達(dá)能力與靈活性，實現(xiàn)對服務(wù)細(xì)粒度的、多層級及動態(tài)限定訪問空間區(qū)域范圍的的訪問控制。
　?。?）在以上關(guān)鍵技術(shù)研究