智慧農(nóng)業(yè)綜合信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

何歡歡 韓鵬輝 孟兆娟 彭璐 張煜啟 逯玉蘭

摘? 要： 針對(duì)目前市場(chǎng)上大多數(shù)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)功能單一的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款集專家在線答疑、智能識(shí)別病蟲害、農(nóng)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、農(nóng)友社交服務(wù)于一體的系統(tǒng)，旨在幫助農(nóng)戶解決生產(chǎn)過(guò)程中的難題，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。該系統(tǒng)采用前后端分離開發(fā)技術(shù)，后端使用Spring、SpringMVC、MyBatis框架搭建，前端使用Vue、Ajax技術(shù)開發(fā)，并采取SIFT算法實(shí)現(xiàn)圖像匹配。使用結(jié)果表明，該軟件功能全面，操作簡(jiǎn)便，能夠滿足農(nóng)戶基本需求。

關(guān)鍵詞： 智慧農(nóng)業(yè); SSM框架; MySQL數(shù)據(jù)庫(kù); 圖像識(shí)別

中圖分類號(hào)：TP368.1? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2021）12-41-04

Abstract： In view of the shortcoming of the single function of most agricultural information service platforms on the market at present， this paper designed a system which integrates experts' online question-answer， intelligent identification of diseases and pests， agricultural knowledge learning and social service of farmers， aiming at helping farmers solve the problems in the production process and promoting the development of agricultural production. The system adopted the development technology of front and back end separation， the back end used Spring， SpringMVC， MyBatis framework to build， the front end used Vue， AJAX technology for development， and SIFT algorithm was adopted to achieve image matching. The application results showe that the software has comprehensive functions and is easy to operate， and can meet the basic needs of farmers.

Key words： smart agriculture; SSM framework; MySQL database; image recognition

0 引言

目前，農(nóng)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。為推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型，促進(jìn)農(nóng)村科技發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生[1-3]。農(nóng)業(yè)信息化已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展方向，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上雖然存在多款農(nóng)業(yè)軟件，例如，“我會(huì)種”和“農(nóng)醫(yī)生”App，但都存在功能單一的缺點(diǎn)，農(nóng)戶需要下載許多軟件，才能夠滿足其生產(chǎn)需求[4-5]。鑒于市場(chǎng)上功能齊全的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)較少，本文設(shè)計(jì)了一款集專家在線答疑、智能識(shí)別病蟲害、農(nóng)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、農(nóng)友社交服務(wù)于一體的系統(tǒng)，旨在幫助農(nóng)戶解決生產(chǎn)過(guò)程中的難題，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。

1 系統(tǒng)需求分析

為盡可能給農(nóng)技人員與農(nóng)戶提供更多幫助，豐富系統(tǒng)功能，本文在需求分析的基礎(chǔ)上將著重研究以下幾個(gè)方面：①幫助農(nóng)戶進(jìn)行對(duì)病蟲草害的快速識(shí)別;②對(duì)農(nóng)戶遇到的病蟲草害問(wèn)題及時(shí)提供專業(yè)意見;③開展學(xué)習(xí)交流，提升農(nóng)戶生產(chǎn)技能;④提供信息交流平臺(tái)，方便農(nóng)戶相互交流。

2 項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，系統(tǒng)需具備以下功能：①在線咨詢功能。農(nóng)戶將遇到的農(nóng)業(yè)問(wèn)題進(jìn)行描述后上傳，在線專家將會(huì)及時(shí)提供解決方案，降低農(nóng)作物的災(zāi)害損失。②病蟲害智能識(shí)別功能。農(nóng)戶將遇到的病蟲草害拍照上傳，系統(tǒng)將快速準(zhǔn)確識(shí)別名稱，以便農(nóng)戶采取相應(yīng)控制措施。③專家將定期發(fā)布有關(guān)種植、生長(zhǎng)、采摘的農(nóng)業(yè)文章，農(nóng)戶可瀏覽閱讀。④農(nóng)戶可以將農(nóng)場(chǎng)現(xiàn)狀拍照上傳，與周邊用戶進(jìn)行交流，總結(jié)種植經(jīng)驗(yàn)。

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.1 技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)采用傳統(tǒng)MVC模式進(jìn)行開發(fā)，通過(guò)SSM[6-8]框架搭建項(xiàng)目，設(shè)計(jì)技術(shù)主要有Web服務(wù)器、開發(fā)環(huán)境和數(shù)據(jù)庫(kù)等，系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境如表1所示。

2.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的連接

spring.datasource.driverClassName=com.mysql.cj.jdbc.Driver

spring.datasource.url=jdbc：mysql：//localhost：3306/briup？

useSSL=false&useUnicode=false&characterEncoding=utf8&serverTimezone=Asia/Shanghai

spring.datasource.username=root

spring.datasource.password=123456

mybatis.mapper-locations= classpath：/mapper/**/*.xml

server.port=8888

2.1.2 系統(tǒng)開發(fā)步驟

⑴ 后端開發(fā)

后端代碼編寫主要在IDEA中完成，使用三層架構(gòu)來(lái)完成，首先在generatorConfig中配置好所需要的文件及其屬性，利用mybatis-generator自動(dòng)生成bean包和dao層，在service接口中聲明方法，并通過(guò)impl類實(shí)現(xiàn)，最后通過(guò)controller類調(diào)用impl類中的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)增、刪、查、改操作。代碼編寫完成后，通過(guò) swagger界面來(lái)測(cè)試檢查功能實(shí)現(xiàn)。

⑵ 前端設(shè)計(jì)

前端設(shè)計(jì)在VScode中完成，通過(guò)配置路由實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)的交互，采用Vue技術(shù)嵌套CSS實(shí)現(xiàn)前端頁(yè)面的數(shù)據(jù)展示以及外觀設(shè)計(jì)。

⑶ 代碼集成

小組成員分工合作，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的代碼編寫，編寫完成后，使用代碼集成工具，將代碼提交至gitee平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)代碼集成。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的分析與定義，可以將系統(tǒng)分為五大模塊，分別是注冊(cè)登錄模塊、在線答疑模塊、智能識(shí)別模塊、農(nóng)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)模塊、農(nóng)友社交模塊。

⑴ 注冊(cè)登錄模塊

新用戶首先進(jìn)行注冊(cè)，在注冊(cè)界面輸入手機(jī)號(hào)、密碼以及確認(rèn)密碼，點(diǎn)擊確定后，系統(tǒng)將前端參數(shù)提交后臺(tái)，后臺(tái)判斷是否符合要求，若符合，則顯示注冊(cè)成功，系統(tǒng)進(jìn)入登錄界面;若不符合，系統(tǒng)提示請(qǐng)重新輸入。注冊(cè)登錄流程圖如圖2所示。

⑵ 在線答疑模塊

本模塊的使用角色是農(nóng)戶與專家。專家登錄系統(tǒng)后，點(diǎn)擊咨詢模塊，可看到農(nóng)戶發(fā)布的問(wèn)題，進(jìn)行答復(fù)，及時(shí)提供意見。通過(guò)遠(yuǎn)程在線答疑，第一時(shí)間對(duì)病蟲草害進(jìn)行防治措施，將災(zāi)害損失程度降到最低。農(nóng)戶點(diǎn)擊咨詢模塊，可以填寫問(wèn)題描述，進(jìn)行上傳。

⑶ 智能識(shí)別模塊

引入百度AI智能識(shí)別插件，為農(nóng)戶提供作物識(shí)別功能。具體獲取步驟為：登錄百度AI開放平臺(tái)，下載SDK工具包，獲取API Key，Secret Key，調(diào)用植物識(shí)別接口。

鑒于SIFT對(duì)圖像旋轉(zhuǎn)、縮放等具有不變性，因此使用SIFT算法[9-10]進(jìn)行特征提取，通過(guò)將圖像與高斯函數(shù)卷積，得到高斯差分空間。對(duì)DoG空間進(jìn)行極值檢測(cè)，若DoG中某點(diǎn)的像素值是其周圍相鄰DoG中的極值，則該點(diǎn)是一個(gè)SIFT特征點(diǎn)。

智能識(shí)別模塊包括作物種類識(shí)別和病蟲害識(shí)別。本模塊的使用角色包括農(nóng)戶與專家。農(nóng)戶通過(guò)該系統(tǒng)，將病蟲草害、農(nóng)作物的照片拍照上傳，即可知曉其物種名稱，加深對(duì)病蟲草害、農(nóng)作物的認(rèn)識(shí)與辨別，并對(duì)病蟲害采取及時(shí)防治措施。專家也可使用該功能，在科學(xué)研究中起到一定的輔助作用。咨詢模塊界面展示和作物識(shí)別界面展示如圖3和圖4所示。

⑷ 農(nóng)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)模塊

在該系統(tǒng)中，為農(nóng)戶推送了相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，農(nóng)戶可以學(xué)習(xí)、查詢農(nóng)業(yè)知識(shí)，科學(xué)種植，解決了農(nóng)戶對(duì)農(nóng)業(yè)知識(shí)無(wú)處了解、不夠了解的問(wèn)題。

農(nóng)戶登錄系統(tǒng)，進(jìn)入農(nóng)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)模塊，可以看到專家發(fā)布的農(nóng)業(yè)文章，點(diǎn)擊即可瀏覽閱讀。同時(shí)農(nóng)戶可在該模塊進(jìn)行檢索，查找需要的內(nèi)容。專家則需在進(jìn)入該模塊后，發(fā)布有關(guān)農(nóng)業(yè)研究的文章。

⑸ 農(nóng)友社交模塊

本模塊的使用者為農(nóng)戶。農(nóng)戶可以將農(nóng)場(chǎng)種植情況發(fā)布在朋友圈，同周邊農(nóng)友分享，交流技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，互幫互助，共同提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的智慧農(nóng)業(yè)信息綜合服務(wù)系統(tǒng)旨在為農(nóng)戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，解決農(nóng)戶在生產(chǎn)過(guò)程中遇到的困難，最大限度地開發(fā)和利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。

系統(tǒng)功能齊全，為農(nóng)戶提供了生產(chǎn)過(guò)程中所需的多種服務(wù)。本文創(chuàng)新點(diǎn)如下：①引入百度AI智能識(shí)別插件，對(duì)農(nóng)戶與專家上傳的圖像進(jìn)行快速識(shí)別。②引入農(nóng)友社交模塊，以發(fā)布動(dòng)態(tài)的方式，促進(jìn)農(nóng)戶信息交流，技術(shù)詢問(wèn)。智慧農(nóng)業(yè)信息綜合服務(wù)系統(tǒng)仍存在一些問(wèn)題，如農(nóng)業(yè)知識(shí)的全網(wǎng)覆蓋、農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定等問(wèn)題，還有待進(jìn)一步解決。

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