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

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

2、快速高效構(gòu)建農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測(cè)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(cè)與智能灌溉決策服務(wù)的云服務(wù)平臺(tái)體系架構(gòu)，發(fā)展農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測(cè)云服務(wù)粒度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，提出基于服務(wù)的農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測(cè)與智能灌溉應(yīng)用系統(tǒng)快速構(gòu)建技術(shù)方法，并對(duì)墑情監(jiān)測(cè)和智能灌溉決策中的關(guān)鍵云服務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，為構(gòu)建高效安全的農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測(cè)與智能灌溉云服務(wù)平臺(tái)提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。本研究主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）分析了云服務(wù)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)及與之相適應(yīng)的的

3、關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)比分析主流云服務(wù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測(cè)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(cè)與智能灌溉云服務(wù)平臺(tái)的最有效方式，且服務(wù)粒度設(shè)計(jì)、服務(wù)管理與集成以及安全性問(wèn)題是私有云服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建的技術(shù)關(guān)鍵。結(jié)合云服務(wù)平臺(tái)框架設(shè)計(jì)、需求分析和功能設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了適合農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測(cè)與智能灌溉私有云服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建的云服務(wù)平臺(tái)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(cè)與智能灌溉決策云服務(wù)粒度優(yōu)化設(shè)計(jì)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(guò)綜合分析農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測(cè)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(gè)農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的原子服務(wù)相關(guān)距離模型；同時(shí)，把粒度優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)換為路徑優(yōu)化問(wèn)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(tái)的服務(wù)粒度的定量化優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。通過(guò)設(shè)計(jì)農(nóng)田

5、土壤墑情監(jiān)測(cè)服務(wù)粒度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，引入基于Qos的服務(wù)評(píng)價(jià)模型對(duì)比分析了服務(wù)粒度優(yōu)化結(jié)果，結(jié)果表明通過(guò)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(jì)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。
　　（3）研究了基于服務(wù)的農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測(cè)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(cè)與智能灌溉決策應(yīng)用系統(tǒng)的速度和效率。通過(guò)分析

6、服務(wù)的組織管理模式，并構(gòu)建服務(wù)管理平臺(tái)提高基礎(chǔ)服務(wù)的組織運(yùn)行效率；在分析墑情監(jiān)測(cè)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(jì)和開(kāi)發(fā)了用于應(yīng)用系統(tǒng)定制開(kāi)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(shí)現(xiàn)。
　　（4）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(tái)質(zhì)量水平的重要方面。本研究針對(duì)數(shù)據(jù)通訊實(shí)時(shí)性問(wèn)題，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了基于觀察者模式的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)推送機(jī)制，可以較低

7、成本實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性能的提升；設(shè)計(jì)了精量灌溉決策云模型庫(kù)，利用云模型庫(kù)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(lái)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(wèn)題；針對(duì)云服務(wù)應(yīng)用環(huán)境中安全訪問(wèn)控制問(wèn)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(wèn)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(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)細(xì)粒度的、多層級(jí)及動(dòng)態(tài)限定訪問(wèn)空間區(qū)域范圍的的訪問(wèn)控制。
　?。?）在以上關(guān)鍵技術(shù)研究