紅火蟻防控科普系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

摘" 要：紅火蟻是一種危害性高、擴散速度快，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和公共安全具有重大危害的外來入侵害蟲。紅火蟻的入侵已嚴重地影響到人民群眾的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活，只有將各地防控數(shù)據(jù)實現(xiàn)一體化，農(nóng)民積極參與才能實現(xiàn)對紅火蟻的有效防控。平臺兼具蟻情科普、蟻情上報監(jiān)測和蟻情知識學習訓練，不僅可以給農(nóng)民科普拓展紅火蟻防控的專業(yè)知識，還可以向各級地區(qū)政府提供蟻情參考數(shù)據(jù)。平臺通過分析蟻情數(shù)據(jù)及統(tǒng)籌蟻情防控工作，對各級政府防控紅火蟻及提高農(nóng)民防范意識具有重要的意義，有助于實現(xiàn)“全民參與、共同防控”。

關(guān)鍵詞：紅火蟻；科普；系統(tǒng)設計；大數(shù)據(jù)；防控

中圖分類號：S43" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）07-0007-04

Abstract： Solenopsis invicta Buren（red imported fire ant， or RIFA） is a kind of invasive pest with high harmfulness， which have fast spreading speed and great harm to agricultural production and public safety. The invasion of Solenopsis invicta Buren has seriously affected the agricultural production and life of the people who in epidemic areas. The effective prevention and control of Solenopsis invicta Buren can be realized by participating of the whole farmers with the aid of the platform which integrates the prevention and control data of all disaster-stricken areas. This platform combines the science popularization of ant situation， the reporting and monitoring of ant situation， and the learning and training of ant situation knowledge， it can not only expand the scientific and professional knowledge of Solenopsis invicta Buren prevention， but can also provide the reference of ant situation for the local governments to help the farmers. The system， which analyzes the ant situation data and coordinating the ant situation of prevention and control work， is of great significance to the prevention and control of red fire ants， and improves of the farmers' awareness about joint prevention and control of the Solenopsis invicta Buren.

Keywords： Solenopsis invicta Buren; science popularization; system design; big data; prevention and control

紅火蟻是新傳入我國的一種危險性有害生物，是世界最危險的一百種入侵生物之一，由于紅火蟻能取食種子和直接危害植物，因此其對作物甚至家庭園林產(chǎn)生了嚴重的影響。紅火蟻不僅毀壞植物種子而且通過鉆蛀根和莖殺死植物，通過環(huán)剝幼小苗木和桔柑的不同部位造成其他危害。其鉆蛀水果和蔬菜而降低其品質(zhì)，咬食幼果引起畸形。還因為照顧和保護同翅目昆蟲，助長了植物病害的傳播。此外，紅火蟻還通過捕食有益生物而影響了生物防治的效果。紅火蟻的存在阻礙了作物收獲等農(nóng)事操作活動。對那些在農(nóng)場和家庭花園中用手工操作的人來講，紅火蟻不僅對其造成醫(yī)學和債務問題，而且還引起諸多的不便。在干旱季節(jié)由于土壤中的蟻丘變硬，因此，機械收割時必須升高收割機刀片的高度，從而導致作物收獲量的減少，否則將會損壞收割機增加修理支出[1]。紅火蟻已經(jīng)在我國12個省份發(fā)生危害，黨中央、國務院高度重視紅火蟻防控工作，九部委已經(jīng)聯(lián)合啟動全國紅火蟻聯(lián)合防控行動，同時還開展了百縣千鎮(zhèn)萬村基層培訓活動[2-4]。紅火蟻的毒性大且破壞力超強，不僅會大量啃食農(nóng)作物、破壞食物鏈生態(tài)系統(tǒng)，被其咬到后還會危及人們的生命安全。由于紅火蟻是重大外來入侵生物，且其傳播途徑多樣、傳播載體數(shù)量大，目前仍在我國南方加速擴展傳播，危害不斷顯現(xiàn)，防控壓力也在持續(xù)加大。入侵紅火蟻為雜食性、取食土棲的小型動物，危害嚴重的地區(qū)土壤中蚯蚓往往被取食殆盡。入侵紅火蟻甚至會取食哺乳類、鳥類及爬蟲類的幼雛，造成一些物種數(shù)量大幅減少，嚴重危害生態(tài)結(jié)構(gòu)[5]。為了實現(xiàn)紅火蟻防控“常態(tài)化、全民參與”的局面，本系統(tǒng)實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的紅火蟻防控知識科普及各地防控數(shù)據(jù)實現(xiàn)一體化顯示。由于公眾紅火蟻防控意識薄弱，對蟻情知識了解程度不高，需要給予相關(guān)措施加強教育；紅火蟻地區(qū)分布大，監(jiān)測范圍廣，不易捕捉其生活軌跡及入侵地區(qū)，所以提供相關(guān)平臺，為農(nóng)民提供可參與的防控平臺則是必不可少的。因此，基于紅火蟻防控相關(guān)網(wǎng)絡平臺系統(tǒng)的開發(fā)則是其中重要的防控措施。本系統(tǒng)主要分為小程序用戶端和系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理端，小程序用戶端提供蟻情數(shù)據(jù)上傳、科普文章視頻的瀏覽及科普知識功能，管理端則主要對小程序用戶上傳的紅火蟻蹤跡、巢穴數(shù)據(jù)和用戶科普訓練情況進行數(shù)據(jù)分析，管理科普文章或視頻的推送，用準確、直觀的方式在蟻情防控和加強對群眾科普等方面提供決策支持。

1" 系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)采用SSM框架，Web服務器采用Apache，數(shù)據(jù)庫服務采用MySQL，系統(tǒng)使用了Springboot框架、Vue框架及采用集成Swagger管理API文檔，并且引用高性能的Redis對需要暫時緩存的數(shù)據(jù)進行處理。當客戶端向服務器發(fā)送請求，服務器接收到請求后，將會進行數(shù)據(jù)處理，頁面進行數(shù)據(jù)渲染，最終在客戶端展現(xiàn)出來。

紅火蟻防控科普系統(tǒng)主要由小程序用戶端及Web管理員端組成，本系統(tǒng)主要特點為可根據(jù)實時獲取到的數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整展示內(nèi)容及形式，基于小程序用戶的參與地區(qū)活躍度數(shù)據(jù)，科學驅(qū)動基層政府幫助當?shù)剞r(nóng)民進行紅火蟻防控；根據(jù)小程序用戶端蟻情上報動態(tài)數(shù)據(jù)，基層政府實時掌握蟻情數(shù)據(jù)和統(tǒng)籌防控措施，對重點地區(qū)加大防控力度，及時幫助當?shù)剞r(nóng)民防控紅火蟻，同時推出更適合本地農(nóng)民的科普內(nèi)容；基于小程序用戶端的動態(tài)學習數(shù)據(jù)，調(diào)整紅火蟻科普知識訓練的知識點側(cè)重范圍與訓練頻率，以及更好地了解農(nóng)民對紅火蟻的熟悉程度。在Web端可以對數(shù)據(jù)進行可視化分析及對小程序用戶端的數(shù)據(jù)進行增、刪、改和查。本系統(tǒng)要解決的重點在于科普系統(tǒng)與數(shù)據(jù)驅(qū)動的相輔相成，而科普系統(tǒng)主要面向用戶，數(shù)據(jù)驅(qū)動的目的則是面向基層政府，提供用戶對于紅火蟻各方面的重要分析數(shù)據(jù)及紅火蟻在我國各省的入侵情況[5]，并且通過考試系統(tǒng)及練習系統(tǒng)，掌握用戶對紅火蟻知識程度。通過設定考試功能練習功能，將用戶考試及練習的記錄保存并通過數(shù)據(jù)分析，分析用戶的知識掌握程度從而分析出用戶哪一塊知識掌握得比較薄弱，從而對此用戶推薦相關(guān)的內(nèi)容。

普通民眾可以通過小程序用戶端了解紅火蟻對農(nóng)業(yè)的危害，并且可以通過小程序及時上報在農(nóng)作或其他時候發(fā)現(xiàn)的紅火蟻蟻巢，實現(xiàn)群防；同時基層政府基于農(nóng)民提交的上報數(shù)據(jù)，可以及時了解地方紅火蟻發(fā)生的面積、程度，科學制定紅火蟻防控策略、防控用藥統(tǒng)籌。通過小程序的聯(lián)結(jié)，農(nóng)民、政府共同打贏紅火蟻防控的攻堅戰(zhàn)。

類似于科普APP功能，對上傳文章及視頻供廣大用戶使用，每篇文章視頻有其閱讀量、點擊量的記錄，從而分析哪篇文章對于用戶的吸引程度高及當前的熱點文章，把熱點文章或需求量高的文章放置推薦內(nèi)容，使得用戶能夠?qū)崟r快速地獲取到熱點文章并了解。

2" 系統(tǒng)功能

2.1" 系統(tǒng)總體功能設計

本系統(tǒng)主要是用戶端蟻情科普系統(tǒng)及蟻情數(shù)據(jù)的分析與管理。系統(tǒng)的具體實現(xiàn)為基于小程序終端用戶的動態(tài)學習數(shù)據(jù)，自動調(diào)整紅火蟻科普知識訓練的知識點側(cè)重范圍與訓練頻率；基于小程序終端用戶的動態(tài)學習數(shù)據(jù)，驅(qū)動系統(tǒng)中科普內(nèi)容展現(xiàn)形式的動態(tài)調(diào)整；基于小程序終端用戶的參與地區(qū)動態(tài)活躍度數(shù)據(jù)，以及小程序終端用戶的蟻情上報動態(tài)數(shù)據(jù)，進行動態(tài)調(diào)整。

本系統(tǒng)模塊總體分為小程序用戶端及系統(tǒng)管理端。其中小程序用戶端的功能設計為蟻情數(shù)據(jù)上傳、展示資訊文章、展示科普文章及科普訓練、個人中心幾大模塊。系統(tǒng)管理端的功能為對用戶端的功能模塊進行管理，以及對用戶使用小程序時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行各類可視化的分析與展示[6]。系統(tǒng)總體功能設計圖如圖1所示。

2.2" 系統(tǒng)功能模塊

1）蟻情數(shù)據(jù)上傳。用戶通過小程序端的蟻情上傳功能，對蟻情進行上傳，包括蟻情發(fā)現(xiàn)地址、經(jīng)緯度、上報時間和上報者對位置的描述、現(xiàn)場照片。如圖2所示。用戶點擊提交后，這些信息將會提交到服務器并且被存儲到數(shù)據(jù)庫中。管理員可以通過系統(tǒng)管理端對數(shù)據(jù)進行查看及管理。系統(tǒng)管理端能夠?qū)崟r獲取數(shù)據(jù)并渲染到頁面上，并且會對數(shù)據(jù)進行可視化分析，進入數(shù)據(jù)統(tǒng)計頁面可以查看關(guān)于蟻情上傳的各種數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)上傳地點分布地圖直觀地查看到哪個省份的蟻情較嚴重，獲取紅火蟻在全國各個地區(qū)的入侵程度、蟻情高發(fā)的省份數(shù)據(jù)，從而調(diào)整系統(tǒng)的科普熱點，更有效地向普通民眾科普紅火蟻相關(guān)知識。通過對2個月的上傳數(shù)據(jù)進行對比可以得出蟻情的發(fā)生頻率，小程序端設有關(guān)于紅火蟻防控的考試及測試功能，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計頁面可以得出參與考試、測試功能的用戶量，還可以查看到近7 d的上報數(shù)據(jù)量，在此頁面還可以直接得出數(shù)據(jù)總上報次數(shù)及當前年份的上報次數(shù)。

圖2" 小程序端蟻情上傳功能

2）資訊內(nèi)容。用戶登錄小程序后可以在首頁查看到近期資訊，也可以通過tabbar進入到資訊頁面查看更多的資訊，資訊分為科普資訊及培訓資訊，用戶查看資訊后，后臺會對數(shù)據(jù)進行分析，整合出最受歡迎的10篇資訊文章，并在可視化界面中進行滾動展示。管理員可以通過系統(tǒng)管理端對所展示的資訊內(nèi)容進行增、刪、改和查，并且查看數(shù)據(jù)用戶瀏覽量等。

3）科普內(nèi)容及科普訓練。在小程序用戶端可以進行科普內(nèi)容的瀏覽，并且通過科普訓練來檢驗用戶對科普內(nèi)容的掌握度，訓練模塊主要分為考試部分與練習部分，設置考試及測試功能有利于用戶學習完相關(guān)知識后進行相應的鞏固練習及考試，練習部分可以對題庫的習題進行逐條練習，數(shù)據(jù)庫會記錄用戶的相關(guān)練習情況，用戶可以重復練習，練習之后可以進行考試，考試題目從題庫隨機抽取。如圖3所示。其中考試將會發(fā)布相關(guān)的考試活動及其相應的比賽規(guī)則，參與的用戶將會在考試結(jié)束后獲得其相應的榮譽證書。在Web管理端可以對考試題目進行增加、刪除、修改及查看詳情，對考試及測試活動進行結(jié)束、發(fā)布、修改設置及增加考試、測試活動，點擊相應的測試活動可以查看用戶的考試情況包括排名、成績和ID等，在題目數(shù)據(jù)分析頁面可以查看每一道題的正確率，用不同顏色區(qū)分不同級別的正確率，點擊相應題號可以進入題目詳情頁面，可以查看到每一個選項的被選擇率等，如圖4所示，有利于管理員對知識點的題目數(shù)量、出現(xiàn)頻率進行相應的修改。并且可以基于用戶對科普內(nèi)容的掌握度以及喜愛度對科普內(nèi)容進行動態(tài)調(diào)整，可以對內(nèi)容進行增、刪、改和查。

圖3" 用戶考試模塊

4）個人中心。普通用戶可以在小程序的個人中心頁面，查看歷史蟻情上傳數(shù)據(jù)、歷史科普訓練記錄及更改個人信息。Web系統(tǒng)并不向大眾開放，本系統(tǒng)管理員分為超級管理員及普通管理員，只有超級管理員可以進入管理員中心對普通管理員進行管理，可以增加、刪除和修改普通管理員的登錄密碼。

5）數(shù)據(jù)可視化展示。系統(tǒng)使用ECharts開源可視化庫，展示與小程序端相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括小程序用戶量、小程序用戶分布、蟻情上傳數(shù)據(jù)量、文章/視頻閱讀量、科普文章喜愛度和科普訓練題目正確率，實時監(jiān)測紅火蟻在全國各個地區(qū)的入侵程度，動態(tài)更新蟻情高發(fā)的省份數(shù)據(jù)[7-8]，為紅火蟻的防控提供一定的參考價值。本系統(tǒng)對各方面采集的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)化分析，提供真實有用的參考數(shù)據(jù)價值，對紅火蟻的防控具有重要的作用。

3" 結(jié)論

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動的紅火蟻防控科普系統(tǒng)為集成用戶端功能開發(fā)及數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)驅(qū)動應用，目的在于向農(nóng)民普及紅火蟻知識，收集紅火蟻所處地數(shù)據(jù)，提供蟻情數(shù)據(jù)與統(tǒng)計分析，對紅火蟻在中國大陸地區(qū)可能適生分布的地區(qū)進行分析和預測，為基層政府幫助農(nóng)民進行紅火蟻防控科普決策、方法與重心的調(diào)整及提高農(nóng)民對紅火蟻知識的認知與防范意識具有重要的參考意義。

參考文獻：

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