1.1 建设背景
信息化是农业现代化的制高点。大力发展农业信息化，加强基层农技推广和农民技术培训，是加快推进农业现代化、全面建成小康社会的迫切需要，也是实现乡村振兴战略，推进农业发展方式转变，提高农业科技成果转化效率，提升农业绿色、高质量发展有利抓手。耕地是农业生产活动的主要场所，建立以耕地管理为基础的农技推广信息化服务体系是解决农业资源分散、业务流程单一、农技服务不接地气的有力手段。通过建设以耕地为基础的综合互联网农技推广应用工具，借助大数据分析、数据挖掘技术融合多项农技推广业务，打破数据分散、信息孤岛的困境，通过对农技服务全产业链的覆盖以及现有信息平台的集约整合，为农业生产者、农技推广者提供及时准确的“产前、产中、产后”的一站式服务。
1.2 设计理念
以耕地管理为基础的农技推广信息化体系以耕地和用户主体为主线，定位为面向智慧农业大数据SaaS云平台的现代综合农业系统，通过一个平台实现信息业务集约，使用者涵盖农业生产散户、种植大户、规模经营主体、农资生产经销商、农业社会化综合服务站、农业科技专家、农业技术推广人员、农业职能管理部门，服务贯穿整个农业生产的产前规划、产中种植、产后销售环节。
借助地理信息技术、WEB技术、大数据和云计算、移动互联等现代信息技术实现对宁夏耕地资源的在线管理，面向用户提供及时的农业产业政策发布、气象、墒情、农情等信息服务，面向各类经营主体提供农业生产资料、农事作业服务和信息发布与交易，面向农业行政主管部门和农业技术推广部门提供以耕地资源管理为核心的种植业全领域管理和应用推进农业信息化建设，提高农业生产全过程信息管理服务能力，实现信息技术与农业技术推广服务的全面深度融合。
2. 建设目标
以“平台上移、服务下延”为建设理念，建设“多元协同、资源共享、分工明确、权责清晰”地区、市、县统一农技服务云平台，实现云平台各系统间和系统内各功能板块间的互联互通，搭建"精准、及时、全程顾问式"的农业技术推广综合信息服务平台。
3. 建设内容
以耕地管理为基础的农技推广信息化平台主要建设“一个中心、一个平台、一个移动互联网应用”，即宁夏农技大数据资源中心、宁夏农技云服务平台和移动互联网应用—宁农宝。
3.1 宁夏农技大数据资源中心
宁夏农业大数据资源中心作为云平台的基础数据仓库，向下承担数据资源收集、整理和入库，向上为云平台各业务板块的功能运转提供基础数据支撑。宁夏农业大数据资源中心管理数据种类丰富，以耕地管理单元为基础，实现种植业产前、产中、产后所有农事活动，农田土壤墒情、病虫害、农业气象等农业信息，农资供应、农机作业、农产品价格、专家问诊等多源数据信息获取。通过构建宁夏农技大数据资源中心，可实现数据存储、管理、可视化和统计分析多方面信息化应用。
3.2 宁夏农技云服务平台
宁夏农技推广云服务平台以云计算和大数据技术为支撑，在田间试验示范、测土配方施肥、种子资源选用、病虫害防治、生产过程智能管理、土壤墒情监测、盐碱地改良、农产品溯源追踪、市场价格预警等各个环节，将不同格式、不同业务领域的海量数据整合成标准统一的数据源，实现数据分析、数据挖掘及数据可视化，为政府、涉农企业、科研单位、农资合作站、种植大户、农民等不同层级用户提供不同业务需求，建立模型去预测未来事件的发生、预防，逐步实现上下级、部门间、跨领域的农业数据信息共享、发布和开放利用。搭建宁夏各级农业政府管理部门、涉农企业、农资合作社、专家与农技员、农技员与农民、农民与产业间高效便捷的信息化桥梁，全面提升农业服务"三农"的信息化水平和效能。
3.3 移动互联网应用—宁农宝
新型农业移动互联网应用—宁农宝是一款智慧农业大数据SaaS云平台解决方案和面向农业生产者生产应用的农业互联网APP，使用者涵盖农业生产千家万户、种植大户、规模经营主体、农资生产经销商、农业社会化综合服务站、农业科技专家、农业技术推广人员、农业职能管理部门，服务贯穿整个农业生产的产前规划、产中种植、产后销售环节，旨在切实为广大农民和农业工作者提供农业生产技术服务。
4. 平台总体设计
4.1 设计原则
本项目采取顶层设计、统筹规划、分步建设、稳步推进的建设原则，总体设计坚持以下原则：
1）高性能
网络和软件平台满足为不同业务提供高质量服务的需要，充分考虑将来业务量的增大，保证当前及今后一定时期内网络和软件的高效和通畅。
2）可扩展性
随着应用规模的发展，系统能灵活方便的进行硬件或者软件系统的扩展和升级，具有良好的开放性和可扩展性，以适应系统规模和应用功能的不断完善和扩展，包括用户数量上的可扩展性（或性能可扩展性）和业务上的可扩展性。
3）可靠性和安全性
在设计中选用高可靠网络产品，合理设计网络架构，尽可能利用成熟技术，农业大数据产业服务云平台部署在云服务器上，网络环境达到等级保护三级要求，具有高可靠性和稳定性。软件平台在网络、操作系统、数据库、应用软件等各层次采取有效的安全措施和技术手段保证系统平台和数据的安全，防止系统及数据被非法访问和破坏，保证系统的高可靠性和安全性，满足系统全天候运行的要求。
4）标准开放性
网络方面支持通用标准的网络协议、动态路由协议等开放协议，有利于与其他网络之间平滑连接互通，以及将来网络的扩展。软件方面依照国家的有关标准和规范，采用开放构件技术进行建设，统一规划、统一工作标准、统一业务流程、统一软硬件平台等，系统能够提供开放、标准化的客户接口，可方便的进行自身拓展和实现与其他相关系统的无缝连接。
5）可管理性及易维护性
系统建设采用集中式管理，具备良好的可管理性，便于统一管理、统一监控，降低管理成本，方便系统管理员的管理，在系统发生故障时能够很容易的进行诊断，并采取有效措施，使系统时刻处于良好的运行状态。
6）先进性和成熟性
软件开发必须保证技术的先进性，以避免在软件交付使用后过早面临被淘汰的危险，同时软件开发所采用的技术必须是成熟的技术，以免技术不成熟给系统运行造成困难
4.2系统架构设计
平台的建设采用五横两纵的总体框架，五横分别为基础设施建设、传输层、应用支撑平台、业务层和用户层；两纵分别为：安全与综合管理体系、标准规范体系。如下图所示:
图4-1 宁夏农技云平台总体架构设计
1）基础设施层
基础设施层是平台建设的基石，包括物联网基础设施建设、农业本底调查数据、气象数据、遥感数据、基础地理数据、视频数据等。
2）传输层
传输层的任务是根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责端到端的可靠数据传输。
3）应用支撑层
本层主要是Web Service等技术用于实现标准化接口服务,用于支持应用支撑层的应用开发, SOA体系架构用于支持平台设计, 物联网数据统一处理组件等相关支撑中间件, 是构建云平台的主要应用支撑。
4）应用层
宁夏农技云平台和宁农宝是云平台的核心应用层，主要是基于农业大数据基础，运用新一代信息化技术手段，将基础设施、平台业务软件转换成服务提供给用户。
5）用户层
以耕地管理为基础的农技推广云平台服务的对象主要包括农业部门、其他相关部门、涉农单位和企业、种植大户和公众等。
4.3 平台功能设计
4.3.1 农技推广云服务平台功能设计
宁夏农技推广云服务平台为相关职能部门决策、涉农企业经营管理、基层农业科技人员和农业生产经营主体提供综合服务。平台界面及主要功能如下：
图4-2宁夏农技云平台界面设计
功能设计：
1) 形成自治区级农业大数据中心，对农业生产的实时监控和全局掌控，形成农业领域的统一管理和调度。
2) 根据各个应用系统采集的数据和遥感数据，生成耕地质量监测报表、测土配方施肥报表、土壤墒情监测报表、示范园区监测报表，环境监测报表等，为各部门及不同层级用户开展业务提供数据支撑。
3) 介绍农业资源情况、主要特色等，通过文字、图片、空间地理图、视频等多种形式展示。
4) 提供远程专家诊断服务，生产过程中出现的问题，可实现远程诊断指导功能。
5) 提供远程控制功能，通过手动或自动远程控制现场设备开关，对生产环境进行及时的调节，减少工作量，提高效能。
6) 提供农技培训服务，实现实时双向的在线农业技术专业培训及答疑、农技咨询服务、开展生产指导、病虫害诊断。
7) 结合遥感与GIS系统实现耕地质量监测、空间信息分析、多尺度作物产量监测预报、精准作业等数据服务，为政府决策及农民生产作业提供支撑。
8) 构建现代农业综合管理，实现信息系统的集约化建设与统一低成本维护。
9) 建立应急指挥和灾变预警，通过大数据分析，依托网络化、可视化等手段，结合自治区电子政务外网及视频会议系统开展应急指挥和预警决策，实现全区农业应急联动和统一指挥。
4.3.2 宁农宝功能设计
宁农宝基于Android智能手机，为农业企业和农户提供互联网生产服务。目前主要提供农田墒情信息、新型农业技术资讯传播、农业病虫害防治、快速圈地量地、农户在线交流互动、社会化组织、农技服务、市场供求、政策补贴、专家在线答疑等功能，以“智能终端+移动互联网+智慧农业”的模式有效地助力现代农业的深化发展。
宁夏农技推广云服务平台与宁农宝相辅相成，宁夏农技推广云服务平台是宁农宝的管理端，面向农业职能管理部门，农田宝作为农技推广云服务平台的信息收集和展示端，面向所有涉农主体和机构，两者之间关系如下图所示：
图4-3宁夏农技云平台与宁农宝关系图
宁农宝功使用者涵盖农业生产散户、种植大户、规模经营主体、农资生产经销商、农业社会化综合服务站、农业科技专家、农业技术推广人员、农业职能管理部门，各用户角色定位如下图所示：
图4-4宁农宝用户群体说明
功能模块设计如下图所示：
5. 结论与讨论
宁夏农技推广云平台自2020年5月上线试运行以来，已累计注册用户1857人，用户群涵盖农技推广人员、种植大户、社会化服务站、农业专家等多角色群体。截止到9月，平台完成全区312个分布在各地的农技推广综合试验示范园区上图建库与在线管理；接入物联网自动墒情监测站144个，累计发布土壤墒情简报21期；集成全区农作物病虫害测报点位124个，累计上报病虫害记录14372条；累计发布农业类资讯108条，阅读点击量超过1万次；累计发布新型职业农民培训视频12段，全网累计学习时间超过100小时；接入全区气象监测站点127台，累计获取农业气象数据20万条以上。
(作者:宁夏农业技术推广总站 王明国、郭军成、耿荣
武汉起点新智信息技术有限公司 周涛涛)
