基于互聯網+模式下云端農場的設計與開發＊

楊丹婷，于澤正，李章源，侯明亮，汪曉航

(武昌首義學院，湖北 武漢 430064)

0 引言

基于互聯網新時代的日益發展，農村人口不斷向城市遷移導致如今的農村存在勞動力嚴重外流與土地荒蕪的問題，針對此問題我國出臺了相關農業政策——如“職業農民”與“三農政策”。為了響應國家政策，我們創建了“云端農場”這一平臺，使得農耕文化更好的傳承延續與發展突破。該平臺基于傳統農業運營模式下，以線下農場為基礎，包含了土地租賃、種子買賣、蔬菜代種、農作物銷售、遠程監控等功能，采用互聯網、物聯網、遠程監控等技術，設計一個基于Web 平臺、可定制的云農場數字化管控系統平臺，分軟件和硬件兩部分實現。

1 系統需求分析

該平臺幫助農民針對家庭自留地和農村閑置的土地資源進行一體化合理運用，售賣農產品，也盡可能滿足都市人群對于綠色蔬菜生長透明化的需求。

2 項目總體設計

為了實現上述的目標，系統需具備以下功能：①視頻實時監控功能。用戶可以隨時隨地通過視頻來監控自己農作物的生長，也可以操控攝像頭查看農場的環境，以及觀看農民的勞動過程等等。②土地的租賃以及合理運用。用戶可以將自家的閑置土地開發成農業土地，對土地的資源進行合理化利用，通過我們設計的平臺進行土地的回收利用，上傳到商店里進行土地租賃。系統功能結構圖如圖1所示。

圖1 系統功能結構圖

2.1 技術架構

本平臺使用前后端分離模式開發，前端使用Visual Studio Code 1.63 編譯器編寫Vue 語言，Node.js 版本為14.16。后端Java 代碼編寫由IntelliJ IDEA 2021.2完成，借助Maven工具進行項目的Jar包管理。開發框架使用SSM 框架進行構建，其中SpringMVC模塊使用注解開發，JDK 版本為11。平臺整體使用axios 技術進行前后端之間的參數傳遞，傳參數據格式為Json格式。另外平臺使用MySQL5.7 數據庫來存儲數據，設計多張數據表相互映射，最后搭配Linux3.10服務器完成項目部署。

2.2 數據庫設計

本平臺數據庫中含有以下表：

⑴User 用戶表：存儲用戶的賬戶個人信息，包括賬號，密碼，手機號，郵箱，余額等。

⑵Land 土地信息表：存儲土地產品的相關信息，包括土地名稱，土地類型，土地面積，單價，介紹，圖片路徑，購買狀態，購買期限等。

⑶Seed 種子信息表：存儲種子產品的相關信息，包括種子名稱，種子類型，種子的介紹及作物的營養價值，以及種子的價格數量等。

⑷Commodity商品信息表：用戶購買作物產品后相應的產品會轉換為為商品狀態，用來存儲購買的產品ID，購買人ID，購買信息與商品訂單號。

⑸Order商品訂單表：用戶購買商品后，存儲相應的訂單信息，包括訂單流水號，成交金額，優惠金額，購買人ID，交易時間等。

⑹Coupons 優惠券表：存儲用戶領取的優惠券信息，包括優惠券類型，優惠券折扣，用戶ID，到期時間與使用狀態。

⑺Essay 文章信息表：存儲用戶在論壇發布的內容，包括帖子標題，帖子內容，發布人的ID、姓名，發布時間與喜歡數量。

⑻Reply 回復文章表：存儲用戶在論壇中回復帖子的內容，包括帖子的ID，回復人ID，回復時間與回復內容。

2.3 系統開發步驟

SSM 是由Spring，SpringMVC 與MyBatis 三大開源框架集成一體的主流輕量級框架。因其結構清晰分明，可以更加合理的分配資源，而被本文采用。Spring 借助IOC 的控制反轉與依賴注入，良好實現了“高內聚，低耦合”作用，降低了系統開發的復雜性，提高了后期的可維護性。SpringMVC 集Model（模塊）View（視圖）Controller（控制器）于一體，使用XML 文件即可對SpringMVC 進行相關配置，例如可配置視圖解析器，掃描控制器，事務管理器與攔截器等，統一進行資源配置，提高效率。Mybatis作為支持自定義SQL及存儲過程的優秀持久層框架，只需在資源包下加載相關驅動，便可在Dao 層中統一使用XML 配置文件對MySQL 數據庫進行增刪改查操作，設計規范，易于維護。

前端總體設計在VScode 中完成，采用的框架是Vue.js 漸進式框架，響應和復合視圖組件的數據綁定可以通過最簡單的API實現。Vue提供的官方cli還用于快速構建單頁應用程序(spa)的復雜腳手架。UI 布局中使用了Vuetify官方提供的精美材料設計框架，使得頁面更加大方簡美。

Vue.js 使用axios 實現前后端數據交互。隨著平臺功能的增加，后端開發人員會在showdoc 平臺上實時更新接口API 文檔，文檔中的每個功能模塊均包含請求路徑，請求方式，請求參數，響應參數，返回示例與備注等。

本系統平臺配置了海康威視DS-IPC-B12V2-1攝像頭與Nginx服務器，使用FFmpeg程序進行視頻的推流過程。FFmpeg 是一款可以用來記錄轉化數字音視頻，并將其轉換為數據流的開源程序，其內部也包含非常強大的音視頻編解碼庫。在整個推拉流過程中，本平臺使用到了RTSP 協議與RTMP 協議。平臺前期利用FFmpeg 指令將本地攝像頭的RTSP 音視頻流數據推送到Nginx服務器上，服務器將RTSP流轉換為RTMP流，并且將視頻封裝為flv 格式，同時可提供給訪問的客戶端進行直播，用戶就可以在網頁上輸入IP 地址或點擊直播鏈接進行觀看。在確保利用FFmpeg命令可高效實現推拉流過程后，后期采用Java代碼封裝視頻推流過程，提高了平臺的使用性，良好實現視頻直播功能。

FFmpeg命令參數說明：

-vcodec libx264：指定生成視頻為x264編碼格式。

-f flv：指定視頻輸出格式為flv。

2.4 平臺設計與實現

根據對系統的分析和定義，可以將系統分為五大模塊：購物模塊、土地模塊、種子模塊、個人中心模塊和論壇模塊。

用戶在登入平臺之后，可以根據自己的需求在購物商城中購買相應的種子并租賃土地，用戶租賃土地的金額將按“購買時間*價格單價”計算，種子的價格將由購買的種類和數量決定。當確認購買心儀的商品后系統會從用戶余額中扣除相應購買費用，若余額不足則購買失敗，需要及時充值，用戶購買成功后即刻生成訂單與訂單流水號且該訂單將被存入個人中心模塊，以便用戶實時查看歷史訂單。

用戶可以在本模塊進行土地的租賃和農作物的購買。用戶登錄系統，點擊該模塊，可以查看到商品的詳細信息，例如土地的地理位置，土地使用期限，農作物產地和商品金額。在用戶對商品整體信息有所了解后可以選擇是否購買。用戶租賃土地后，可以對自己的土地進行實時地遠程查看，讓遠隔千里的農場用戶掌握自己土地和農作物的第一手信息，在查看到問題時，用戶可以及時對病蟲草害進行防治措施，將災害損失程度有效減少。土地商城頁面如圖2所示。

圖2 土地商城頁面

用戶可以在本模塊查看種子的詳細信息和進行種子的購買。用戶登錄系統，進入種子選購商城，點擊自己需要的種子，可以查看到種子的原產地，類別，金額以及種植技術說明。在用戶對種子整體信息有所了解后，可以選擇是否購買以及購買的數量。

用戶根據賬號密碼注冊登錄后進入農場平臺，可在個人中心頁進一步完善自己的相關信息，例如綁定手機號，郵箱，生日年齡等。用戶可以按不同需求分類查詢歷史訂單，其分類包括購買商品的種類、金額、下單時間與訂單流水號等。用戶還可以通過云平臺對自己租賃的土地進行監控管理。遠程直播界面如圖3所示。

圖3 遠程直播界面

用戶進行注冊登錄之后，點擊論壇，就可以看到各個用戶發布的帖子，在這里用戶可以進行經驗上的交流、分享種植故事，也可以在論壇里尋求幫助，等待其他用戶解答疑惑。論壇的實時性和互動性促進了用戶之間的學習、交流、共享和互動關系良好發展。

3 結束語

該項目不僅能讓都市人感受農耕樂趣，享受恬淡閑適的生活，體驗鄉土文化，也能針對家庭自留地和農村閑置的土地資源進行一體化合理運用，讓農民有更好的發展機會，同時有力地促進農業的發展。作為智慧農業產品，我們堅持以“健康綠色”為根本理念，在土地租賃蔬菜種植等主要功能下，輔以農場用戶的經驗交流、分享故事等模塊，提高消費者的體驗感。通過系統監控功能，用戶對農作物最優培育環境進行監測，實時監控和調整，使農作物保持在優良環境下健康生長。該項目以土地租賃和蔬菜種植為出發點，建立完善的營銷模式，滿足多方面需求，擴大產品市場，帶動農村地區經濟和個人發展。后期計劃結合地區的發展經濟、交通和資源，由點向面，帶動線下旅游業發展，實現畜牧園、采摘園、水產園、特色美食、農家樂一體化的商業模式，刺激消費者消費，帶動當地經濟全面發展。該項目使更多地區愿意與農場合作，響應國家新型職業農民政策的號召，也使新型職業農民有更多的發展機會。