湖州市吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)

車 輝，苗碧舟，馬春躍，楊 波

（1.湖州市織里鎮(zhèn)公共事業(yè)服務(wù)中心，浙江 湖州 313008；2.湖州銀行股份有限公司，浙江 湖州 313000；3.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山西有限公司太原分公司，山西 太原 030000）

0 引言

數(shù)字鄉(xiāng)村既是鄉(xiāng)村振興的戰(zhàn)略方向，也是建設(shè)數(shù)字中國(guó)的重要內(nèi)容[1]。因此我國(guó)先后印發(fā)《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》和《關(guān)于開(kāi)展國(guó)家數(shù)字鄉(xiāng)村試點(diǎn)工作的通知》等文件，部署開(kāi)展數(shù)字鄉(xiāng)村試點(diǎn)工作，并在近幾年連續(xù)發(fā)布《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展工作要點(diǎn)》，推動(dòng)數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)取得更大進(jìn)展。

浙江省湖州市依據(jù)浙江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳關(guān)于數(shù)字鄉(xiāng)村統(tǒng)建項(xiàng)目的規(guī)劃要求，結(jié)合省政府?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型的頂層設(shè)計(jì)架構(gòu)，以吳興區(qū)美麗鄉(xiāng)村“濱湖六村”為示范點(diǎn)，在吳興區(qū)規(guī)劃具有吳興特色的數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)項(xiàng)目[2]，全面推進(jìn)數(shù)字技術(shù)在農(nóng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展、農(nóng)村智慧治理和農(nóng)村便民服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)鄉(xiāng)村綜合治理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、平安鄉(xiāng)村、鄉(xiāng)村旅游的建設(shè)與發(fā)展，從而高水平推進(jìn)吳興區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村的數(shù)字化發(fā)展。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)是數(shù)字化技術(shù)在 “三農(nóng)”領(lǐng)域的深入應(yīng)用，是吳興區(qū)推動(dòng)鄉(xiāng)村改革、發(fā)展和治理的重要基礎(chǔ)，也是縮小城鄉(xiāng)差距的重要技術(shù)手段。 吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。 吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈和5G 等新一代信息與通信技術(shù)，打造“1+3+N”模式，即以吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村統(tǒng)一平臺(tái)為基礎(chǔ)，構(gòu)建農(nóng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展、農(nóng)村智慧治理、農(nóng)村便民服務(wù)3 大主題板塊的數(shù)字鄉(xiāng)村一張圖，融合現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)N 平臺(tái)支持多項(xiàng)應(yīng)用服務(wù)，打造數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)新模式。

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)層：數(shù)字鄉(xiāng)村借助前端物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備，如微型氣象站、健康一體機(jī)、智能終端、視頻監(jiān)控和各類監(jiān)測(cè)傳感器等，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、蟲(chóng)情采集、農(nóng)林氣象信息監(jiān)測(cè)、治安監(jiān)控和村民身體健康狀況信息采集，從而為上層應(yīng)用提供豐富的數(shù)據(jù)資源。

平臺(tái)層：針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)層采集的數(shù)據(jù)，平臺(tái)層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)和挖掘分析，為相關(guān)部門(mén)科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)支持。 通過(guò)平臺(tái)層，實(shí)現(xiàn)基于多物聯(lián)網(wǎng)終端對(duì)接管理的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、基于農(nóng)業(yè)資源展示的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、基于大數(shù)據(jù)分析及預(yù)警的吳興區(qū)農(nóng)情預(yù)警監(jiān)測(cè)平臺(tái)等。

應(yīng)用層：針對(duì)平臺(tái)層提供的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)拓展多個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)用，為企業(yè)、社區(qū)、村民和政府管理者提供豐富的應(yīng)用功能， 包括吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村綜合管理、智慧鄉(xiāng)村、平安鄉(xiāng)村、智慧果疏大棚基地、鄉(xiāng)村發(fā)展、智慧水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)民健康關(guān)懷、鄉(xiāng)村旅游平臺(tái)和吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村小程序等基礎(chǔ)應(yīng)用。

展示層：通過(guò)GIS（Geographic Information System）地理信息和大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)， 創(chuàng)新打造涵蓋鄉(xiāng)村智慧治理、 鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村綜合服務(wù)等3 個(gè)領(lǐng)域的“數(shù)字鄉(xiāng)村一張圖”，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)人、地、事、物、情、組織信息的直觀展示。

2 數(shù)字鄉(xiāng)村物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)

吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村結(jié)合實(shí)際需求，從平安鄉(xiāng)村、智慧農(nóng)業(yè)和鄉(xiāng)村健康等多個(gè)應(yīng)用需求出發(fā)搭建物聯(lián)網(wǎng)感知平臺(tái)。 通過(guò)建設(shè)視頻監(jiān)控網(wǎng)、安裝高清攝像頭、配備AR/VR 和無(wú)人機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村內(nèi)部安全監(jiān)管、周界安全防范、制高點(diǎn)安全監(jiān)控、AR全景成像和無(wú)人機(jī)安全巡檢等功能； 通過(guò)配置視頻監(jiān)控、RFID 和各種傳感器，實(shí)時(shí)采集蟲(chóng)情信息、農(nóng)林氣象信息和進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等；通過(guò)在健康小屋內(nèi)配置各種智能健康產(chǎn)品， 如智能手環(huán)、健康體檢一體機(jī)等，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村健康體檢、遠(yuǎn)程醫(yī)療等服務(wù)。 吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浼軜?gòu)如圖2 所示。

吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村物聯(lián)網(wǎng)前端采集的數(shù)據(jù)通過(guò)4G/5G、LoRa、ZigBee、INTERNET、WSN （Wireless Sensor Networks）[3]和數(shù)字鄉(xiāng)村專網(wǎng)傳送至數(shù)字鄉(xiāng)村大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)前端物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的管理、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析，并由大數(shù)據(jù)平臺(tái)把數(shù)據(jù)推送給湖州市城市大腦[4]，實(shí)現(xiàn)全市數(shù)字鄉(xiāng)村數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

3 數(shù)字鄉(xiāng)村大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)

借 助Hadoop、Hive、Spark、Hbase 等 大 數(shù) 據(jù) 開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)架構(gòu)的搭建，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)API 接口實(shí)現(xiàn)與農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、水利局、氣象局等各個(gè)部門(mén)的系統(tǒng)對(duì)接， 并采用KETTLE 技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接入、裝換和清洗， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享互通。 同時(shí)， 利用Tableau 和ECharts 等數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，打造吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村駕駛倉(cāng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化直觀展示。 吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村大數(shù)據(jù)平臺(tái)駕駛倉(cāng)如圖3 所示。

4 數(shù)字鄉(xiāng)村應(yīng)用建設(shè)

吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村創(chuàng)新打造涵蓋鄉(xiāng)村智慧治理、鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村綜合服務(wù)的 “數(shù)字鄉(xiāng)村一張圖”，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村綜合治理、智慧產(chǎn)業(yè)、平安鄉(xiāng)村、鄉(xiāng)村發(fā)展、鄉(xiāng)村旅游和鄉(xiāng)村健康等應(yīng)用的建設(shè)，同時(shí)結(jié)合美麗鄉(xiāng)村示范點(diǎn)“濱湖六村”，形成具有吳興區(qū)特色的應(yīng)用，為數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)提供新模式。

4.1 鄉(xiāng)村綜合管理

依托數(shù)字鄉(xiāng)村大數(shù)據(jù)平臺(tái)，對(duì)基層各項(xiàng)日常工作數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集匯總，形成村（居）、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、區(qū)（縣）各級(jí)基層大數(shù)據(jù)池，實(shí)現(xiàn)資源的互聯(lián)共享，形成“互聯(lián)網(wǎng)+”治理模式，推動(dòng)基層自治能力的不斷完善和提升。 鄉(xiāng)村綜合管理包括農(nóng)村數(shù)據(jù)一張圖、人口管理、服務(wù)管理、政務(wù)宣傳、村務(wù)公開(kāi)、產(chǎn)業(yè)信息、生態(tài)環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施和智慧黨建等多個(gè)模塊。

4.2 智慧鄉(xiāng)村

智慧鄉(xiāng)村以建立覆蓋鄉(xiāng)村數(shù)據(jù)采集物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施為前提， 運(yùn)用先進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化、精準(zhǔn)化應(yīng)用服務(wù)，其貫通鄉(xiāng)村治理、智慧農(nóng)業(yè)和民生事業(yè)等方方面面，構(gòu)建起具有農(nóng)業(yè)農(nóng)村特色的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算和應(yīng)用服務(wù)體系。 智慧鄉(xiāng)村包括污染監(jiān)測(cè)、土壤監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)、農(nóng)機(jī)/農(nóng)田物聯(lián)監(jiān)測(cè)、垃圾桶監(jiān)測(cè)[5]和智能燈桿[6]等多個(gè)子系統(tǒng)。

4.3 平安鄉(xiāng)村

在所轄地區(qū)建設(shè)視頻監(jiān)控、人臉識(shí)別、周界防范、制高點(diǎn)監(jiān)控、全景AR、聯(lián)網(wǎng)廣播和無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄地區(qū)治安情況的統(tǒng)一管理和規(guī)劃，構(gòu)建安全宜居的“平安鄉(xiāng)村”。

4.4 鄉(xiāng)村發(fā)展

以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園、田園綜合體、農(nóng)業(yè)特色互聯(lián)網(wǎng)小鎮(zhèn)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)投資基金等為引領(lǐng)的鄉(xiāng)村發(fā)展新引擎，依托數(shù)字鄉(xiāng)村大數(shù)據(jù)平臺(tái)和移動(dòng)智能終端，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品溯源，推動(dòng)農(nóng)村電商和鄉(xiāng)村物流發(fā)展，提供農(nóng)業(yè)金融，投資服務(wù)、惠民補(bǔ)貼、就業(yè)咨詢等特色服務(wù)，推動(dòng)鄉(xiāng)村各產(chǎn)業(yè)和服務(wù)的高速良性發(fā)展。

4.5 鄉(xiāng)村旅游

鄉(xiāng)村旅游以農(nóng)村獨(dú)特的自然、人文、民俗風(fēng)情和傳統(tǒng)手工藝品等旅游資源為依托，通過(guò)建設(shè)智慧旅游終端以及民宿預(yù)定管理、智慧停車、智能導(dǎo)游、景區(qū)安防和多媒體IVR （Interactive Voice Response，即互動(dòng)式語(yǔ)音應(yīng)答）等模塊，推動(dòng)鄉(xiāng)村旅游業(yè)的高效發(fā)展。

4.6 鄉(xiāng)村健康

鄉(xiāng)村健康以區(qū)域衛(wèi)生信息管理平臺(tái)為依托，以“健康小屋”中各種智能醫(yī)療終端為載體，打造“互聯(lián)網(wǎng)+健康”與“互聯(lián)網(wǎng)+養(yǎng)老”兩項(xiàng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式。 前者為老年人的身體健康提供醫(yī)療支持，后者為老年人的養(yǎng)老生活提供服務(wù)支持，并通過(guò)平臺(tái)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，協(xié)助政府針對(duì)性提供醫(yī)療和養(yǎng)老服務(wù)。其中“健康小屋”由智能健康產(chǎn)品及服務(wù)平臺(tái)組成，可利用農(nóng)村提供的公共場(chǎng)所（如老年活動(dòng)中心）進(jìn)行建設(shè)。 健康小屋服務(wù)系統(tǒng)如圖4 所示。

4.7 特色應(yīng)用

4.7.1 吳興區(qū)智慧果蔬大棚系統(tǒng)

特色大棚產(chǎn)業(yè)園區(qū)將以生態(tài)化、景觀化、智慧化大棚種植區(qū)為主體，并賦予其旅游觀光、示范研學(xué)、休閑采摘的旅游景區(qū)功能，達(dá)到生態(tài)與產(chǎn)業(yè)共榮共生和和諧發(fā)展。智慧果蔬大棚基地建設(shè)精準(zhǔn)種植管理系統(tǒng)和展示交互體驗(yàn)系統(tǒng)。

精準(zhǔn)種植管理系統(tǒng)提供精準(zhǔn)種植整體解決方案，賦能大棚種植和大田種植，助力現(xiàn)代農(nóng)業(yè)降本增效。 精準(zhǔn)種植管理系統(tǒng)包括環(huán)境智能調(diào)控、水肥智能決策、作物遙感監(jiān)測(cè)、氣象信息監(jiān)測(cè)預(yù)警、智能灌溉和病蟲(chóng)害預(yù)警防治系統(tǒng)等。精準(zhǔn)種植管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖5 所示。

展示體驗(yàn)交互系統(tǒng)由大屏展示、VR 全景體驗(yàn)、觸摸互動(dòng)、廣告導(dǎo)覽、農(nóng)旅綜合APP 組成，是打造休閑農(nóng)業(yè)品牌、增強(qiáng)休閑農(nóng)業(yè)體驗(yàn)和引領(lǐng)帶動(dòng)休閑農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的綜合性應(yīng)用系統(tǒng)。 系統(tǒng)主要包含：實(shí)景沙盤(pán)互動(dòng)系統(tǒng)、 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)一屏展示子系統(tǒng)、VR 全景展示系統(tǒng)、觸摸交互系統(tǒng)、廣告導(dǎo)覽系統(tǒng)和農(nóng)旅APP。

4.7.2 吳興區(qū)智慧水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)

智慧水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)通過(guò)攝像頭、傳感器等各種感知設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境、氣象信息、水質(zhì)、魚(yú)類生長(zhǎng)狀況、 藥物使用和廢水處理等的全方位管理、監(jiān)測(cè)，并利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)養(yǎng)殖情況進(jìn)行科學(xué)分析，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖的智能化管理。同時(shí)，通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)養(yǎng)殖、飼料、生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)攘鞒踢M(jìn)行跟蹤管理，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品的跟蹤溯源[7]。 系統(tǒng)包括水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)投餌系統(tǒng)、水下生命感知系統(tǒng)、水產(chǎn)病害自診斷與遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)等。吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)如圖6 所示。

5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的核心是農(nóng)村、農(nóng)民、農(nóng)業(yè)“三農(nóng)”的管理，以農(nóng)民作為管理的主體，圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、農(nóng)村綜合管理、農(nóng)民生活服務(wù)等事項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村全面信息化管理。 吳興區(qū)通過(guò)數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)，全面推進(jìn)數(shù)字技術(shù)在鄉(xiāng)村智慧治理、鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村綜合服務(wù)等3 個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用， 加快縮小城鄉(xiāng)“數(shù)字差距”，高水平高質(zhì)量推進(jìn)湖州市吳興區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村的數(shù)字化和現(xiàn)代化。 本文對(duì)吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村的系統(tǒng)架構(gòu)、 物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浼軜?gòu)和數(shù)字鄉(xiāng)村大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)， 并對(duì)吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村的應(yīng)用建設(shè)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。 吳興區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)探索了鄉(xiāng)村數(shù)字治理新模式， 提供了具有吳興特色的數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)新樣板， 對(duì)其他地區(qū)的數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。