基于計算機Web 3D和Java程序開發的農機信息系統

陳亞莉

(洛陽職業技術學院 信息技術與城建學院,河南 洛陽 471000)

0 引言

農機管理系統包括農機綜合信息和農機綜合監管兩大服務,通過建立農機監理、農機管理、農機推廣和農機化服務等農機業務管理信息系統,使農機業務管理和社會服務完成有效融合,能夠實現包括對農田、農機生產企業、農機專業合作社、維修服務站、農機大戶及培訓機構等的數據采集、存儲、管理、查詢分析,實現政府部門對農機組織的快速管理。本文采用計算機Web3D和Java程序相結合的方式,設計了農機信息系統。

1 計算機Web 3D技術

1.1 Web 3D技術概述

隨著計算機、互聯網和軟件技術的快速發展,虛擬技術也快速發展起來,未來也將會有更多的3D技術改變人們的日常生活。Web 3D技術是一種能夠在網頁中進行虛擬實現的技術,人們可以通過該技術感知新的世界。作為一種能夠實現可視化的技術,Web 3D必須要能夠解決場景內多個物體的碰撞問題,而采用普通Web 3D的矩陣模型可以很好地避免這種界址溢出情況。矩陣模型主要采用圖論和笛卡爾距離能方法進行理論計算和處理。

計算機Web 3D技術采用XML(可擴展標記語言)作為配置文件,啟動一個Web項目時,WEB容器會去讀取它的配置文件web.xml,讀取和兩個結點,實現系統的初始化。計算機Web 3D技術文件框架如圖1所示。

Web 3D的核心是進行可視化場景(Scene)的設計和搭建,主要包括場景、派生場景,以及Appearance和Sphere兩個節點,如圖2所示。

圖2 Web 3D可視化場景框架Fig.2 Web 3D Visualization Scene Framework

1.2 Web 3D技術體系結構

Web 3D通常采用3層B/S數據傳輸結構,即Client、數據Server和通信介質的應用Server等。實現Web 3D的可視化農機管理系統,一般是采用兩層或者多層的瀏覽器/Sever體系架構。

1)兩層B/S體系架構。兩層B/S體系架構比較簡單,也是目前Web 3D應用最多的體系結構。現在較多的三維可視化都采用VRML(虛擬現實模型)進行設計,可視化場景應用中一般會采用3DMAX等軟件畫圖,然后將其以VRML格式保存在Sever端;客戶端在進行訪問的時候需要利用VMRL插件進行解析以后,才能正常顯示。兩層B/S體系架構如圖3所示。

采用兩層B/S架構的三維可視化模型,開發比較簡單,重點主要在三維模型的搭建,然后將模型保存在Server端即可。Client端首次進行訪問時,需要先安裝插件,然后便可以顯示三維環境。在該模式下,Server只是簡單地充當Web Sever,而對網絡連接和數據下載請求要求較低;Client端則是通過渲染插件實現三維場景逼真展現,無法實現過多的交互功能。

2)多層B/S體系架構。多層B/S體系架構是最主流的網絡服務架構,應用最廣的是3層體系架構,較多的大型應用都采用這種模型。多層B/S體系架構如圖4所示。

圖4 多層B/S體系架構圖Fig.4 The multilayer B/S architecture diagram

由圖4可以看出:3層B/S架構是在兩層基礎上,添加了數據下載和查詢等交互應用。在3層B/S架構基礎上,通過VRML實現Web的可視化操作,實現用戶下載和查詢功能,只需要采用Java語言,即可實現和VRML場景的交互。因此,為了實現農機信息系統的開發和設計,本文采用計算機Web 3D和Java程序開發將結合的方式。

2 農機管理系統架構與設計

2.1 農機管理系統總體架構設計

本文研究的農機管理系統,主要是基于互聯網技術,實現對人機、作業、調度、農機綜合信息等管理,實現農機數據信息的共享,并利用共享信息,使多方用戶對農機進行高效的管理,實現互聯網和大數據的農機管理時代。基于計算機Web 3D和Java程序開發的農機信息系統如圖5所示。

圖5 農機信息系統總體架構圖Fig.5 The overall architecture of agricultural machinery information system

2.2 農機管理系統網絡架構設計

農機管理系統主要是為了實現多用戶、多網絡間的數據信息共享,核心是實現網絡通訊模塊。農機管理系統網絡架構如圖6所示。

圖6 農機管理系統網絡架構Fig.6 The network architecture of agricultural machinery management system

本系統以農機信息管理系統為研究方向,整合多個用戶群切實交互和查詢需求,通過平板、手機、筆記本電腦及臺式機電腦等多種終端對農機信息進行智能化管理和查詢。

2.3 農機管理系統功能結構框架設計

農機管理系統功能多且復雜,本文采用模塊法的設計方法,將基于計算機Web 3D和Java程序開發的農機信息系統分為人機、作業、綜合信息和調用4個管理子系統,其結構框架如圖7所示。在實際的研究和實現中,每個子系統又會被分為多個不用的管理模塊,每個管理模塊又會被分為多個功能應用模塊。這種模塊化的設計方法可以大大加大開發速度,也方便后期的升級、移植等,用戶體驗感也會明顯加強,完美地展示了系統開發中框架設計和系統優化的高效思維。

圖7 農機管理系統功能結構框架Fig.7 The functional structure framework of agricultural machinery management system

3 農機管理系統各子系統的實現

3.1 人機管理子系統的設計

農機管理系統人機管理子系統主要包括人員信息、農業機械設備信息和系統管理等3個子模塊,如圖8所示。將每個子模塊繼續細分,則人員信息管理包括農戶、機主、機手、維修人員、企業、專家和管理部門等多個小單元;農機管理系統包括包括農業機械設備的基本信息、維修與故障信息及政府補貼信息等;系統管理包括用戶、數據保存及系統記錄等信息管理單元。

圖8 人機管理子系統功能框架Fig.8 The functional framework of man-machine managementsubsystem

3.2 作業管理子系統的設計

農機管理系統作業管理子系統的功能框架如圖9所示。該模塊主要是對農機的作業信息和農業機械設備運行狀況等進行檢測和管理。作業管理子系統主要針對作業信息、農業機械設備和系統管理等進行監測和管理。其中,作業信息包括詳情和統計管理兩方面;農業機械設備包括運行參數監測和歷史運行狀態等參數信息的查看和檢測;系統管理包括用戶、數據保存及系統記錄等信息管理單元。

圖9 作業管理子系統功能框架Fig.9 The functional framework of job management subsystem

3.3 綜合信息管理子系統的設計

農機管理系統綜合信息管理子系統的功能框架如圖10所示。該模塊共有電子商務、培訓、公共信息和系統管理4個子模塊。其中,電子商務包括整機和零配件的銷售和推薦,方便企業、經銷商和用戶銷售購買;在線培訓是主要是對視頻和文檔等培訓資料的管理,方便新型農業機械設備的推廣;公共信息管理主要由新聞、政策法規、科技信息和新產品推薦等等子單元;系統管理則包括用戶、數據保存及系統記錄等信息管理單元。

圖10 綜合信息管理子系統功能框架Fig.10 The functional framework of integrated information management subsystem

3.4 調度管理子系統的設計

農機管理系統綜合調度管理子系統的功能框架如圖11所示。該模塊共有作業信息詳細和統計分析兩個子模塊,可以實現對農業機械設備當前作業和歷史運行狀態參數信息的查詢、管理和分析,以及對調度管理子系統還具有增、刪、改、查和打印的功能。

圖11 調度信息管理子系統功能框架Fig.11 The functional framework of scheduling information management subsystem

4 系統測試與分析

為了驗證基于計算機Web3D和Java程序開發的農機信息系統的穩定性、可靠性和準確性,針對數據管理和統計分析、在線監測對系統進行了實際的測試。由于系統龐大、模塊較多,本文只簡單舉例對測試內容進行分析說明。

1)農戶信息管理。以農戶信息管理為例,用戶進行管理系統后,可以根據農戶的姓名、性別、聯系方式等條件進行模糊查詢,而管理員則可以對數據信息進行增加、刪除、修改、查詢,農戶信息管理界面如圖12所示。

圖12 農戶信息管理界面Fig.12 The farmer information management interface

2)農機信息管理。該子系統具有訪問全選的用戶,可以根據姓名、車牌號、聯系方式等對農機信息進行查詢,并可以采用模糊搜索的方式進行查詢,管理員則具有對農機信息進行增加、刪除、修改、查詢的權限。農機信息管理界面如圖13所示。

圖13 農機信息管理界面Fig.13 Agricultural machinery information management interface

測試結果表明:基于計算機Web3D和Java程序開發的農機信息系統具有較高的穩定性、可靠性和準確性,能夠實現對農戶信息、農機信息、維護保養信息等數據參數的管理和維護(增加、刪除、修改、查詢),且可以提供移動終端和電腦終端的數據信息共享,對農業現代化具有重要意義。

5 結論

基于互聯網技術,采用Web 3D和Java程序開發相結合的方式,設計了農機管理系統,實現了對人機、作業、調度、農機綜合信息等管理功能,能夠利用共享信息,使多方用戶對農機進行高效的管理。測試結果表明:系統具有較高的穩定性、可靠性和準確性,能夠實現對農戶信息、農機信息、維護保養信息等數據參數的管理和維護(增加、刪除、修改、查詢),且可以提供移動終端和電腦終端的數據信息共享,對農業現代化具有重要意義。