智慧農業綜合信息服務系統的設計與開發

何歡歡 韓鵬輝 孟兆娟 彭璐 張煜啟 逯玉蘭

摘? 要： 針對目前市場上大多數農業信息服務平臺功能單一的缺點，設計了一款集專家在線答疑、智能識別病蟲害、農業知識學習、農友社交服務于一體的系統，旨在幫助農戶解決生產過程中的難題，推動農業生產發展。該系統采用前后端分離開發技術，后端使用Spring、SpringMVC、MyBatis框架搭建，前端使用Vue、Ajax技術開發，并采取SIFT算法實現圖像匹配。使用結果表明，該軟件功能全面，操作簡便，能夠滿足農戶基本需求。

關鍵詞： 智慧農業; SSM框架; MySQL數據庫; 圖像識別

中圖分類號：TP368.1? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：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，農業與互聯網技術的結合已經成為一種必然趨勢。為推動傳統農業向智慧農業的轉型，促進農村科技發展，農業信息服務平臺應運而生[1-3]。農業信息化已成為現代農業的主要發展方向，經調查發現，目前市場上雖然存在多款農業軟件，例如，“我會種”和“農醫生”App，但都存在功能單一的缺點，農戶需要下載許多軟件，才能夠滿足其生產需求[4-5]。鑒于市場上功能齊全的農業系統較少，本文設計了一款集專家在線答疑、智能識別病蟲害、農業知識學習、農友社交服務于一體的系統，旨在幫助農戶解決生產過程中的難題，推動農業生產發展。

1 系統需求分析

為盡可能給農技人員與農戶提供更多幫助，豐富系統功能，本文在需求分析的基礎上將著重研究以下幾個方面：①幫助農戶進行對病蟲草害的快速識別;②對農戶遇到的病蟲草害問題及時提供專業意見;③開展學習交流，提升農戶生產技能;④提供信息交流平臺，方便農戶相互交流。

2 項目總體設計

為實現以上目標，系統需具備以下功能：①在線咨詢功能。農戶將遇到的農業問題進行描述后上傳，在線專家將會及時提供解決方案，降低農作物的災害損失。②病蟲害智能識別功能。農戶將遇到的病蟲草害拍照上傳，系統將快速準確識別名稱，以便農戶采取相應控制措施。③專家將定期發布有關種植、生長、采摘的農業文章，農戶可瀏覽閱讀。④農戶可以將農場現狀拍照上傳，與周邊用戶進行交流，總結種植經驗。

系統功能結構圖如圖1所示。

2.1 技術架構

系統采用傳統MVC模式進行開發，通過SSM[6-8]框架搭建項目，設計技術主要有Web服務器、開發環境和數據庫等，系統開發環境如表1所示。

2.1.1 數據庫的連接

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 系統開發步驟

⑴ 后端開發

后端代碼編寫主要在IDEA中完成，使用三層架構來完成，首先在generatorConfig中配置好所需要的文件及其屬性，利用mybatis-generator自動生成bean包和dao層，在service接口中聲明方法，并通過impl類實現，最后通過controller類調用impl類中的方法來實現增、刪、查、改操作。代碼編寫完成后，通過 swagger界面來測試檢查功能實現。

⑵ 前端設計

前端設計在VScode中完成，通過配置路由實現與后臺的交互，采用Vue技術嵌套CSS實現前端頁面的數據展示以及外觀設計。

⑶ 代碼集成

小組成員分工合作，實現各個模塊的代碼編寫，編寫完成后，使用代碼集成工具，將代碼提交至gitee平臺，實現代碼集成。

2.2 系統設計與實現

根據對系統的分析與定義，可以將系統分為五大模塊，分別是注冊登錄模塊、在線答疑模塊、智能識別模塊、農業知識學習模塊、農友社交模塊。

⑴ 注冊登錄模塊

新用戶首先進行注冊，在注冊界面輸入手機號、密碼以及確認密碼，點擊確定后，系統將前端參數提交后臺，后臺判斷是否符合要求，若符合，則顯示注冊成功，系統進入登錄界面;若不符合，系統提示請重新輸入。注冊登錄流程圖如圖2所示。

⑵ 在線答疑模塊

本模塊的使用角色是農戶與專家。專家登錄系統后，點擊咨詢模塊，可看到農戶發布的問題，進行答復，及時提供意見。通過遠程在線答疑，第一時間對病蟲草害進行防治措施，將災害損失程度降到最低。農戶點擊咨詢模塊，可以填寫問題描述，進行上傳。

⑶ 智能識別模塊

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

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

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

⑷ 農業知識學習模塊

在該系統中，為農戶推送了相關的專業知識，農戶可以學習、查詢農業知識，科學種植，解決了農戶對農業知識無處了解、不夠了解的問題。

農戶登錄系統，進入農業知識學習模塊，可以看到專家發布的農業文章，點擊即可瀏覽閱讀。同時農戶可在該模塊進行檢索，查找需要的內容。專家則需在進入該模塊后，發布有關農業研究的文章。

⑸ 農友社交模塊

本模塊的使用者為農戶。農戶可以將農場種植情況發布在朋友圈，同周邊農友分享，交流技術經驗，互幫互助，共同提高農業生產。

3 結束語

本文設計的智慧農業信息綜合服務系統旨在為農戶提供優質服務，解決農戶在生產過程中遇到的困難，最大限度地開發和利用農業生產力，促進農業生產發展。

系統功能齊全，為農戶提供了生產過程中所需的多種服務。本文創新點如下：①引入百度AI智能識別插件，對農戶與專家上傳的圖像進行快速識別。②引入農友社交模塊，以發布動態的方式，促進農戶信息交流，技術詢問。智慧農業信息綜合服務系統仍存在一些問題，如農業知識的全網覆蓋、農業標準的制定等問題，還有待進一步解決。

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