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種植管理系統對分布式數據處理的應用

發布時間:2020-11-16   |  所屬分類:信息管理:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

  以分布式數據處理的種植管理系統為研究對象,剖析得出各子系統由通信模塊、數據采集模塊、功能模塊、分布式和智能式數據處理模塊組成。各子系統之間相互通信,建立起種植管理系統,實現不同區域、不同用戶對象及不同農作物之間的數據傳遞與共享。模擬驗證表明:系統在數據傳輸與共享過程中運行速度快、可靠性高。

種植管理系統對分布式數據處理的應用

  關鍵詞:種植管理系統;分布式數據處理;數據傳輸與共享;子系統

  網絡管理系統利用其獨特的傳輸管理特性給人們帶來便利,但運行體系龐大[1],結構復雜,在現有的面向對象應用場景中難以進行有效管理。任何管理系統一旦網絡出現問題,其功能將喪失大約90%[2],因此建立有效的網絡系統管理技術是管理系統能夠正常、穩定運行的關鍵點,F有的種植管理系統是一種集中式管理系統,運行成本低,結構簡單。隨著信息技術的發展,該系統已難以滿足龐大體系運行的要求。各站點之間功能相對固定,無法進行擴展工作[3]。分布式種植管理系統是針對當前不同區域各類農作物所存在的信息無法共享問題,依托計算機網絡技術建立起的一種現代種植管理系統[4]。該系統可單點或局部進行種植系統管理,可實現不同區域之間的信息管理,能夠在不同農作物之間建立起一種數據迭代[5]。分布式種植管理系統所管理的共享信息來自于不同區域、不同管理部門及不同的農作物信息[6],每一個獨立的種植管理系統應用區域設置獨立的種植管理系統,實現區域內的管理與共享。單個區域種植管理系統的建設進度不會對種植管理系統的整體運行產生影響,單個區域可以在任意時機建立種植管理系統[7]。

  1種植管理系統

  1.1集中式種植管理系統

  集中式種植管理系統結構簡單、建設運行成本低、操作簡單,目前在種植領域大規模使用。集中式種植管理系統在運行過程中存在諸多問題,管理系統中心服務器承擔整個管理系統的網絡信息收集和分析,服務器負擔重,通信過程容易出現瓶頸;隨著運行管理數據的不斷擴大,網絡運行速度逐漸降低;各數據管理點的功能相對固定,導致系統的可靠性和靈活性低。集中式種植管理系統框架如圖1所示。

  1.2分布式種植管理系統

  分布式種植管理系統把運行網絡管理工作分配到各個子系統當中,使單點數據在子系統中進行分析和存儲;當不同區域之間的管理需要進行通信時,可在中心服務器形成交互式網絡通信,使種植管理系統的網絡管理更加穩定、有效。分布式種植管理系統將整個系統網絡按照區域進行劃分,與集中式管理系統相比,將中心服務器的數據采集和處理功能分配到各個區域系統,各個區域子系統只進行其所管轄區域內的網絡管理。分布式種植管理系統采用多層級網絡管理的方式,利用每一層級的管理系統降低中心服務器的工作負荷。各層級管理系統可實現獨立的網絡管理工作,進行數據處理及存儲。在種植管理系統運行過程中,各層級子系統將信息傳輸給中心服務器,中心服務器僅進行各層級子系統的管理和控制,實現整個種植管理系統的管理,從而有效進行系統通信,提升種植管理系統的可靠性。分布式種植管理系統框架圖如圖2所示。

  2分布式種植管理系統組成

  按照功能不同,分布式種植管理系統由不同的模塊組成,各模塊之間通過網絡服務器通信連接,實現系統與系統、模塊與模塊之間的相互通信。

  2.1通信模塊

  種植管理系統的通信依靠網絡實現,系統運行過程中通過Web網絡數據實現信息傳輸。通信模塊實現上下級系統之間的相互數據傳遞,同時進行不同系統與模塊之間的信息流轉。按體系結構分類,可將種植管理系統分為集中式種植管理系統和分布式種植管理系統。為了實現數據通信,必須進行數據傳輸,即將位于一地的數據源發出的數據信息通過傳輸信道傳送到另一地的數據接收設備。數據傳輸用的信道可以是實線基帶電路,也可以是頻分模擬電路或時分數字電路。除了在相鄰交換節點之間需實現數據傳輸與數據鏈路控制規程所要求的各項功能外,在每一交換節點上尚需完成數據分組的存儲與轉發

  2.2數據采集模塊

  數據采集模塊作為種植管理系統的核心部分,是系統進行有效工作的前提。數據采集模塊的主要工作手段包括路由通信協議獲取路由器及主機網絡狀態信息、接收TRAP時間信息對MIB數據的定期采集。應用時,數據采集系統置于被監控的設備處,通過傳感器對設備的電壓或者電流信號進行采樣、保持,并送入A/D轉換器變成數字信號,再送到FIFO中。數據采集模塊基于遠程數據采集模塊平臺的通信模塊,將通信芯片、存儲芯片等集成在一塊電路板上,具有通過遠程數據采集模塊平臺收發數據及傳輸等功能。

  2.3功能模塊

  種植管理系統的功能模塊由5部分組成,可實現系統的配置管理、故障管理、性能管理及安全管理。配置管理模塊可將系統數據庫內容進行處理,使其與網絡運行狀態相符。配置管理是指初始化網絡并配置網絡,以使其提供網絡服務,是一組由辨別、定義、控制和監視組成一個通信網絡的對象所必要的相關功能。故障管理模塊可實現網絡信息的分析整理、報告及處理的故障信息。當網絡中某個組成部分失效時,網絡管理器必須迅速查找到故障并及時排除。性能管理模塊可進行整個系統運行性能的優化,包括監視和分析被管網絡及其所提供服務的性能機制。性能分析的結果可能會觸發某個診斷測試過程或重新配置網絡以維持網絡的性能。安全管理模塊中的防火墻功能、漏洞查找修補功能等,可對系統運行過程提出補救建議,并進行系統交互界面的優化。

  2.4分布式數據處理模塊

  種植管理系統采用CORBA進行分布式數據庫管理[8],能夠將不同平臺的成員信息進行集中管理,使其在同一系統中有效運行通信。同時,分布式數據處理模塊可實現不同區域系統的隔離,并采用協議接口方式進行連接,相互提供服務。查詢庫可以處理共享,進行存儲系統的連續查詢,連續查詢已經在系統中注冊。窗口查詢的臨時工作區由每個數據源的物理位置等靜態存儲構成數據存儲,在當前數據流狀態上既可以1次查詢也可以連續查詢。輸入的監控器和查詢的處理器互相聯系,其結果存儲在臨時緩存中或通過流輸給用戶,且通過變化數據輸入速率可以對查詢計劃進行優化。

  2.5智能處理模塊

  種植管理系統中的智能處理模塊包含有知識庫信息,可實現上下文處理器之間相互通信,同時獲取網絡平臺相關信息。管理信息系統中獲得信息,可幫助管理者制定好的決策。該系統是一組處理數據和進行推測的分析程序,用以支持管理者制定決策。

  3分布式種植管理系統服務對象

  分布式種植管理系統以農業生產管理為基本數據,針對使用場景可在不同的用戶環境中建立子系統,為不同的用戶提供相關服務。按照所有權及管理權進行分類,可分為農業管理部門、產權所有者、科研人員及一般用戶。農業管理因行政區域及地域自然環境條件限制具有地域性,通常按照行政區域進行管理。分布式種植管理系統可實現相對集中的分布式數據管理模式,滿足行政區域的管理要求。各區域只需負責本區域的系統管理,通過Web網絡實現數據傳輸與共享。圖3為分布式種植管理系統服務對象網絡圖。4系統模擬仿真試驗

  4.1系統仿真

  為驗證系統運行的合理性、穩定性及可靠性,搭建了模擬仿真系統。假設共3個層級、6個子系統,每個子系統架構由完整的分布式種植管理系統模塊組成。模擬仿真系統框架如圖4所示。在第3層級每個子系統中,分別輸入我國佳木斯市大豆、石家莊市小麥、成都市高粱及西寧市青稞的種植起始時間,各系統運用仿真技術建立4種作物的生長歷程及當地氣候條件;第2層級進行數據的調用與通信,包括第2層級之間的通信、下一級數據的調用和上一級數據的分配。經仿真后,第1層級的種植管理總系統可實時檢測不同地區的作物生長情況,同時對生長過程所需的相關輔助條件進行指令式傳遞,促進作物生長過程管理,對作物的產量及地區的產能也可進行系統計算。

  4.2試驗驗證

  為對設計好的分布式種植管理系統實用性進行驗證,采用草莓人工育種營養液及環境管理進行試驗驗證。在種植管理系統當中,任務設定監測不同時段的營養液溫度、濃度及該生產過程的相關動作。設定監測7:30-7:45之間的水泵灌溉動作、8:00-8:30之間噴霧動作、9:00-9:30之間排風扇動作及9:30-10:00之間溫度管理系統的有關動作,通過對動作的監控來監測4個不同的參數,如圖5所示。通過在種植管理系統進行參數設置,數據顯示界面將相關動作及動作執行后現場生產的實際參數進行顯示,如圖6所示。動作過程中,通風扇及電磁閥1關閉,其余電磁閥打開,進行灌溉、噴水等動作,從而達到對空氣濕度、營養液溫度、營養液濃度及pH值的有效控制。在進行草莓人工育種時,通過種植管理系統進行任務設定及對相關泵和電磁閥動作進行監控,實時監測濃度、溫度、pH值及濕度等參數,從而實現對生產過程的有效監控。

  5結論

  1)結合Web網絡信息傳輸特點,建立分布式種植管理系統。2)實現了各層級、不同區域、不同用戶及不同農作物種類的網絡系統管理,滿足了農業信息數據的傳輸與共享。3)通過仿真分析,驗證了該種植管理系統運行性能更加穩定,可靠性更高。4)試驗驗證表明,系統能夠有效進行生產過程的監測管理。

  作者:胡媛媛 李曉紅


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