基于大數據挖掘的云端種植

李同樂 楊丹 方芳

摘要：云端種植作為當今社會中草藥種植發展的趨勢，利用計算機網絡，大數據等現代化信息技術。根據每種中草藥生長周期生成植物生長各項指標的增長情況，用戶調整種植因素，可改變中草藥生長情況。在這一過程中用戶可以了解到自己所種植的中草藥生長狀態、生長過程，加強了對中草藥的認識。實現了中草藥生長培養過程化、個性化、智能化。對基于大數據挖掘的云端種植進行探討，以期能夠助力我國中草藥種植的發展與中草藥常識的普及。

關鍵詞：中草藥;云端種植;大數據技術;云計算

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）11-0038-03

1 概述

基于大數據挖掘的“云端種植”致力于為高校學生以及中草藥愛好者開創一個安全的學習和分享的模擬種植中草藥云端平臺。由于許多珍貴的中草藥種植需要很多外界環境條件的支持，且許多中草藥生長條件苛刻，生長環境人類不便實地勘察;目前中草藥種類繁多，某些同類藥材形狀差異不明顯，使得中草藥實地種植和辨別難度加大。對一些中草藥相關專業和中草藥種植愛好者的初步學習造成一定的辨別阻礙。對于上述問題，同時也為了符合當今中醫藥發展潮流。本文通過利用大數據挖掘的云端種植系統，打破傳統種植方式，以現代技術來展現中草藥種植。使用較低的成本來普及藥物種植與認知，推進中國藥物種植和培育的現代化。

同時用戶可以看到植物生長的全過程，在實踐中更好的學習中草藥文化知識。草藥種植成功后，會向用戶展示該草藥的藥用價值等信息，也可以通過云端共享上傳自己種植全過程供其他用戶觀看學習。同時也是一種宣傳中國文化和中草藥文化的方式

2 系統需求與功能

云端種植系統的開發主要使用大數據挖掘與云計算等一系列現代化技術，為滿足系統與相關功能的實現，特對云端種植系統提出以下相關要求

大數據挖掘的主要要求：1）實現不同的地形用以滿足特定的中草藥種植;不同的地區對于中草藥的生長有不同的速率;2）中草藥種類設計精準，設計中草藥的種類和數量足以滿足用戶需求;3）通過大量問卷調查的方式，統計分析大量數據能夠了解用戶的主觀需求。

滿足大數據挖掘的云端種植系統必須要：1）用戶可以根據自己的需求注冊個人賬號選定一個或多個中草藥品種，在系統提供的地圖范圍內選中合適的種植地點;2）可自定義草藥生長的環境因素，包括生態因素（光照強度、溫度、濕度、水分、空氣、以及各種天氣變化），土壤因子、地形因子等。3）草藥種植成功后，會向用戶展示該草藥的藥用價值等信息，對了解學習中醫藥都有深刻意義;4）將中草藥生長信息與解決方法更準確、更及時、更有效地反饋給用戶。

系統功能：1）中草藥虛擬種植體驗功能;用戶注冊個人信息后可自定義領取一顆中草藥種子，在種植過程中，根據需要選定環境因子（生態、土壤、地形等），并可在中草藥不同生長階段進行相應環境因子的更改，便于用戶更好體驗虛擬中草藥的過程;2）3D全景觀測功能;用戶登錄此系統后，可根據系統提供的地圖上自定義切換到3D模式，全景觀測此中草藥的生長環境和生長狀況。3D全景功能可以解決用戶不能實地勘察的和無法到達實地種植等問題;3）大數據背景下的共享學習中草藥;系統前期通過大數據收集并注入相關中草藥方面的信息。同時系統提供相應的論壇平臺，用戶可在此論壇上可交流種植經驗和感想。通過大數據將用戶種植成功的中草藥種植過程形成云端記錄存檔，其他用戶可在云端根據需求選擇觀看并學習;4）了解中草藥相關知識的功能;此系統可作為中草藥掌上圖書館使用，為用戶提供大量中草藥相關知識信息，方便用戶查找和學習;5）供高校教學使用;用戶可綁定相關學校賬號信息，選定學生或教師端登錄，通過此系統可進行教學互動體驗;6）云計算后更加精準的中草藥生長反饋;此系統可通過海量數據計算本草藥生長各項指標，為用戶提供更精確且真實的生長狀況反饋。

3 基于大數據挖掘的云端系統總體架構設計

基于大數據挖掘技術，現對于云端種植系統的總體架構設計如下：數據收集層、數據傳輸層、云端服務、大數據計算和前端開發等。

3.1數據收集層

由于外界環境因素的改變，通過感知種植區域的環境天氣數據信息，對影響到中草藥生長狀態的各種外界因素在云端數據庫中進行比較與判斷，或按照不同中草藥的不同生長階段需求，調整相關種植區域的外界環境因素來有助于中草藥更好的健康生長。

將感知器（攝像頭）放置在種植區域，以收集相關實時信息數據，將實時的天氣、溫度、濕度、光照等環境條件上傳至云端服務器中。可使用VR技術來模擬草藥的生長情況，在虛擬的環境下全方位的觀察用戶種植的草藥生長狀況。對于不利的天氣和溫度因素等突發狀況，記錄后將非正常的生長數據提供給用戶以供其判斷。

3.2前端開發

通過每天觀察自己種植中草藥各項指標的增減情況，更加直觀地體驗到中草藥種植過程中各種環境因子對其生長的影響，方便用戶去學習了解中草藥并加深對中草藥學習的興趣。草藥種植成活后顯示此草藥的各項基本信息，并且用戶可領取下一種植難度稍大的中草藥。種植草藥的過程中用戶可至App論壇發表或搜索相關經驗，互相交流互相學習，提高對中草藥的興趣。

用戶使用可以在系統登錄界面輸入相關數據信息進行登錄系統的操作，同時在此系統中實現中草藥虛擬種植、生長狀態與外界環境因素的采集與查看、中草藥相關知識學習、精準的中草藥生長信息反饋、用戶可在提供的討論區進行交流溝通、給用戶發送有關所種植與培育的草藥生長狀態與應對方法等功能。

3.3 云端服務

使用云服務器在云端搭建系統云端服務平臺，可為用戶提供查看中草藥的生長狀態與信息服務，大大降低生產成本。主要以單一網絡為主導，即Software-as-a-Service（SaaS），讓用戶無須購買此軟件，只要想提供商租用基于Web的軟件。用戶在手機端即可虛擬中草藥種植的全過程。

通過測試應用程序與數據相對于最終用戶的地理位置、云中、云內外以及計算機層和數據存儲多層次之間的I/O訪問速度等方法來度量和評估云計算所能為用戶提供服務的性能。以滿足用戶更及時、更準確、更快速地獲取有關生長信息與解決方案。

3.4 大數據計算

系統使用有關現代信息技術，包括提取大數據價值的技術，根據特定目標，經過數據收集與存儲、數據篩選、算法分析與預測、數據分析結果展示等，為做出正確決策提供依據。通過保存和分析用戶的云端種植信息數據，為數據挖掘和輔助決策提供支持。

通過對大量問卷調查的數據分析，提取出大多數用戶的實際需求，設計出符合用戶需求的系統結構功能，同時將大量有效的數據進行保存，為后期有關系統功能的維護提供保障。

3.5數據傳輸層

運用支持Android的軟件服務平臺，設計與其有關的人機交互界面，用戶從系統登錄界面輸入相關信息進入;平臺獲取用戶輸入信息，發送用戶請求;將需求數據傳送到Tomcat服務器;可與其他終端產品相結合，增強平臺數據的可靠性。使用大數據云計算等技術提供更為真實的虛擬中草藥生長過程，提供更人性化和全面的高質量技術支持。建立軟件開發的模板，用便捷的方法為各高校學生定制專門的服務端，達到更效益化成本。使用Servlet服務器開發技術，從客戶端提出相關數據或請求，將用戶信息與需求數據存放在數據庫中或將數據庫中的數據返回到客戶端。下圖為此系統的開發流程。

3.6界面功能及表現形式

（1） App圖標

（2）登錄界面

4 開發應用技術

VR虛擬技術。目前，虛擬現實技術與多媒體、網絡技術并稱為三大前景最好的計算機技術，在越來越多的領域中得到廣泛的應用。而生命研究活動又是全世界研究的重點，因此虛擬現實技術作為新技術被用到醫學科研活動中成了必然的選擇。醫學虛擬仿真系統包括仿真外科手術訓練、中醫推拿按摩、運動理療與恢復等內容。在醫學教育中廣泛合理地運用仿真實踐教學，對學生鞏固理論基礎，掌握基本操作技能，提高獨立操作能力及分析問題和解決問題的能力是最有效的手段。

3D全景技術。三維全景技術是目前迅速發展并逐步流行的一個虛擬現實分支，可廣泛應用于網絡三維業務，也適用于網絡虛擬教學領域。傳統三維技術及以vrml為代表的網絡三維技術都采用計算機生成圖像的方式來建立三維模型，而三維全景技術則是利用實景照片建立虛擬環境，按照照片拍攝→數字化→圖像拼接→生成場景的模式來完成虛擬現實的創建，更為簡單實用。

大數據背景。大數據（Big Data），指無法在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產。

5大數據挖掘的優勢

本篇所論述的云端種植系統主要使用云計算技術，將服務器和數據庫部署在了云端數據平臺。同時直接將現場收集到的有關種植過程的環境因素數據信息傳送至云端，而后從云端平臺接收指令。此舉利用了云計算的優點，以相對較低的成本普及中草藥知識和云端種植的有關信息。在大量的數據分析下更好地把握用戶與社會的需求，更準確地開發出符合社會需求的系統軟件。

當前是大數據時代，數據的重要性不言而喻。數據挖掘分析等技術，可以將用戶數據進行系統分析處理，挖掘用戶的潛在需求。App將用戶搜索過的中草藥相關知識，通過大數據將用戶種植成功的中草藥種植過程形成云端記錄存檔，其他用戶可在云端根據需求選擇觀看并學習。

通過大數據挖掘，從大量的數據中通過算法搜索出對于系統開發有用的信息。可更好地體現出多數用戶的需求，更快的確定出系統功能與目標。例如若發現多數用戶對于某些特殊的中草藥類型較感興趣，為此在數量的分配上可提供較多的此種中草藥種植與詳細的中草藥知識。

6結束語

云端種植是當今中藥種植發展的趨勢，為中草藥知識的推廣創造了有利條件，但是由于中國種植信息化的實際情況，云端種植還未能得到大規模普及。本篇通過論述基于數據挖掘的云端種植系統的設計與實現，探討了以大數據挖掘技術來普及種植信息化和中草藥知識傳播的方案，對種植信息化和中草藥知識的普及有積極推動作用。同時可獲取高端廣告費用即利用廣告吸引廣告商，以廣告圖形被點擊并連接到相關網址或詳細內容頁面1000次為基準的網絡廣告收費模式。

此次新冠狀肺炎的突然爆發，中醫中藥再次走進人們的視野，國民對中草藥的信賴度不斷提高，中草藥種植行業愈發火熱。但由于珍稀中草藥種植難度大、生長條件苛刻、成活率低，市場極度稀缺種植中草藥人才。“云端種植”平臺可自定義調試中草藥生長過程中各項影響因素，便于技術人員練習種植技術，熟練后可大大縮減種植成本，提高產業價值。

隨著現代信息技術的不斷發展，將以更低的成本與更先進的技術進行有關系統的實現，完成對于藥物種植的全天候觀測，以此推動我國中醫藥的發展進程，并且對社會發展產生一定的積極影響。

參考文獻：

[1] 蔡景葉.基于“互聯網+”的農業種植技術推廣[J].農業機械，2019（3）：74-75.

[2] 余永紅，向曉軍，高陽，等.面向服務的云數據挖掘引擎的研究[J].計算機科學與探索，2012，6（1）：46-57.

[3] 辛西.信息技術與信息服務國際研討會論文集：A集[C].北京：中國社會出版社，1994.

[4] 黃博.我國農村信息化現狀與改進建議[J].考試周刊，2013（95）：130-132.

【通聯編輯：光文玲】