芒果監測預警云平臺的設計與研究

張霞

（成都農業科技職業學院，四川 成都611130）

當今時代，計算機和人工智能技術日新月異。智慧農業的發展離不開計算機技術。目前，計算機信息技術已經在農業生產的各個領域被廣泛應用。計算機技術與農業的結合，不僅提高了農業農村的信息化手段，更主要的是農民的生產種植更加智能化和科學化。能達到事半功倍的效果，充分的利用智能的便捷，可讓各項指標更準確實時的出現在用戶的面前，更直觀，更有利與管理。本芒果監測預警云平臺一方面實現了芒果生長過程中進行生長環境和病蟲害的診斷，另一方面實現了病蟲害的預測預報以及生長環境數據采集和分析。具體分為用戶和管理員兩大模塊。用戶模塊實現芒果生長環境查詢、在線診斷和預警預測。管理員主要實現數據管理、用戶管理、專家問答及預警日志查詢等。每個模塊中可對數據進行增刪改查，采用分頁的形式展示數據。此預警平臺旨在能幫助更的農村實現種植智能化，解決繁瑣的勞動力，讓人們過上更便捷、更智能、更綠色健康的生活。

芒果為漆樹科芒果屬植物。原產印度，全世界有70 多個國家生產芒果，90%集中在亞洲的印度、巴基斯坦、孟加拉、緬甸、馬亞西亞等國。非洲的東部和西部，坦桑尼亞、扎伊爾，美洲的巴西、墨西哥，美國的佛羅里達州和夏威夷州等均有栽培。我國的芒果種植主要分布在臺灣、廣東、廣西、海南和福建南部，云南南部、東南部和西南部。由于目前市面上種植的芒果病蟲害種類繁多，在種植過程中過度使用農藥，使得成熟的芒果具有大量農藥殘余，對人們健康有害。如何在種植過程中能夠預防預測芒果的病蟲害，加大芒果的生產量以及更加綠色天然，需要使用智能化監測手段，不僅可以監控芒果的生長情況，而且還可以實時監測芒果的病理情況。

1 平臺的總體設計思路

平臺使用B/S 結構開發，后端數據處理采用PHP+MYSQL開發語言, 前端JavaScript+CSS+JQuery+Bootstrap 的前端技術。平臺功能具備預報分析和服務操作、監測預警信息顯示。業務數據是專門設計的一個模塊來模擬現實種植中生長環境的數據，包括溫度、空氣濕度、水PH 值、土壤濕度和光照。隨機產生芒果專家知識庫中相關的數據，做到實時監測。使用折線圖和曲線圖兩種方式預測在不同階段的生長環境變化。如果數據超出設計的閥值，則彈出警告框同時向手機發送信息進行提醒和處理。本監測基地擬用廣西作為試點，使用百度地圖，同時提取當地實時氣象數據進行分析處理。在病蟲害診斷中，采用反向推理。以芒果細菌性黑斑病為例，先假設是芒果細菌性黑斑病，然后在知識庫中查找其結論部分為細菌性黑斑病的規則，驗證改規則的前提是否存在，或改前提能與事實庫中的已知現象事實相匹配，或是通過與用戶的對話得到滿足，則假設成立。否則把規則的前提作為一個新的子目標，重復上述推理過程，指導所有子目標被證明存在為止，若子目標不能被驗證，則假設病蟲害不存在，推理失敗，需重新提出假設病蟲害。

2 需求與設計概述

本平臺分為前臺和后臺兩部分。前臺有、查詢日志、實時監測、提問專家、推理機查詢、監測日志記錄、直線圖的各項指標數據展示、種植基地天氣展示、簽到打卡記錄、種植基地衛星地圖展示、預警報警。重點在于實時預測和病蟲害在線診斷。

監測中心：種植基地環境監測，利用折線圖展示。

預警中心：實時預警，根據種植基地返回的數據，實時與用戶設計的發值進行匹配，若超出發生報警。

數據中心：品種庫以及病蟲害的數據查詢。利用類似推理機的原理，根據用戶的所選信息進行匹配，然后給出解決方法以及詳情。

專家問答：可實時與專家進行問答。

后臺分為，種植基地天氣查詢，數據管理、管理員用戶賬號信息管理、專家回答問題。本芒果云監測平臺設計Msql、php、laravel6、JavaScript、html+css、bootstrap、Ajax、jquery 等。

圖1 用戶用例圖

管理員管理數據：能增刪改插入各項品種數據，各項前端資料。

專家回答：能實時回答用戶提的問題。

虛擬機查詢：能根據用戶各項查詢，分析出用戶查詢問題的結果。實時監測：能更具種植基地返回的數據進行實時監測。

報警系統：能根據獲取的監測數據與用戶設置的閾值進行對比，當高出閾值是發生彈出框報警。

用戶模塊：

主頁：基本信息簡介、簽到天氣衛星地圖展示。在頁面中能實時顯示當前氣候及當前所在地塊的地理位置，也可以搜索想要查詢的地理位置。

監測中心：種植基地環境監測，利用折線圖展示。主要監測芒果的水、土壤、空氣等生長環境條件數據。

預警中心：實時預警，根據種植基地返回的數據，實時與用戶設計的知識庫中值以及推理機制，進行預警預報。

數據中心：品種庫以及病蟲害的數據查詢。利用奇案前向推理機制以及模式匹配，進行在線診斷品種選擇及是否患有病蟲害，同時給出診治方法。

專家問答：可實時與專家進行問答和咨詢，也可邀請專家進行現場指導。使用電話、微信、QQ、郵箱及論壇多種方式。

3 數據庫設計

數據庫采用mysql 數據庫管理系統建立并維護。數據庫設計過程中采用Micrsoft 公司的Visio 創作的設計圖、ER 圖。其中其登錄賬號、密碼都為root，端口號為3306。符合3 個范式：

主鍵外鍵關系、表間關系、表中字段是不可再分的屬性。

表的表示：描述單一信息，功能簡單實用、命名規范合理、表名多有英文中文拼音。

字段的類型，長度。

本平臺數據庫采用開源的mysql。數據庫的名稱為：kuku、ph、laravel-start， 有 user_infor、type、pest、desease、type_infor、alarming _log、alarming_value、timely_data、userb 共94 個數據表組成。如表1 所示。

表1 數據庫表的功能說明

4 核心功能實現

本平臺的核心是預警功能的實現，在預警模塊中，重點處理實時獲得的數據是否超過數據庫中設置閥值，如果超過，則彈出警告信息。

5 測試結

通過測試用例進行了功能和性能方面的測試。測試結果總體上時功能完善，性能高。前端設計各頁面布局美觀，友好，清晰明了。登錄注冊模塊無問題。網頁首頁，有網站特色，能讓用戶清晰的了解到自己所需要的數據。頁面的鏈接，跳轉速度快，無延遲，前端配色美觀。后端界面布局美觀，各項數據的增、刪、改、查都能實現，且反應速度快，無延遲現象。

本系統在功能上一方面實現的芒果進行生長環境和病蟲害在線診斷，另一方面通過模擬采集時時數據。隨機生成不同的數據，用圖的方式進行實時監測，設置閥值。在實際操作過程中，直接對接服務器端采集的實時數據，具有較強的實用性和推廣意義。改平臺二期可以增加智能控制、生產日志和實時的視頻監控功能模塊作為延伸拓展，跟實際的生產種植相結合具有更加廣闊的應用空間和現實意義。