楊玉建

摘 要：基于B/S架構(gòu)的土壤-茶系統(tǒng)的集成開發(fā)選用開源的Eclipse平臺，其數(shù)據(jù)庫和有關(guān)表格運用MySQL管理。Spring+Struts+Hibernate（SSH）集成框架下研發(fā)土壤-茶系統(tǒng)，實現(xiàn)了輕量級包裝和3層業(yè)務(wù)的分離管理：基于Struts框架執(zhí)行表現(xiàn)層的業(yè)務(wù)，Spring負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)層的操作，Hibernate進(jìn)行數(shù)據(jù)層的管理。該系統(tǒng)涵蓋了土壤GPS定位信息系統(tǒng)、茶樹病蟲害診斷系統(tǒng)、養(yǎng)分和水分系統(tǒng)的 Web服務(wù)內(nèi)容，實現(xiàn)了土壤-茶系統(tǒng)信息的智能化管理和定量決策。研究結(jié)果表明，基于SSH整合技術(shù)的多層土壤-茶應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)有效地提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可維護(hù)性、穩(wěn)定性及開發(fā)效率。

關(guān)鍵詞：土壤-茶系統(tǒng)； Hibernate； Struts； Spring； SSH集成框架

中圖分類號：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2014）04-0016-05

1 引言

在我國農(nóng)業(yè)邁入智慧農(nóng)業(yè)的進(jìn)程中，基于B/S架構(gòu)的涉農(nóng)應(yīng)用系統(tǒng)研究[1～5]逐漸成為熱點。其中，SSH技術(shù)支持下的涉農(nóng)應(yīng)用系統(tǒng)是B/S架構(gòu)應(yīng)用的一個重要亮點。SSH是三個開源框架Struts、Spring和Hibernate的簡稱，是在軟件開發(fā)和架構(gòu)過程中產(chǎn)生的中間件系統(tǒng)。使用Struts開源軟件開發(fā)Web應(yīng)用可縮短系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計用時，Spring促進(jìn)了Struts的發(fā)展，而Hibernate作為對象持久化框架，能提高軟件開發(fā)效率。三者的整合應(yīng)用，發(fā)揮了各自優(yōu)勢，使軟件開發(fā)更加快速與便捷[1～7]。

茶是我國的特色經(jīng)濟(jì)作物，其生產(chǎn)與分布受自然條件影響較大，在茶園合理采摘、病蟲草害有效防控及品種因素確定后，肥水管理成為茶葉優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的關(guān)鍵?；实倪^量使用、土壤有機質(zhì)缺乏和旱澇不均等問題一直困擾著北方茶，尤其是山東茶的生產(chǎn)。開展肥水高效利用及水肥一體化計算機系統(tǒng)研究，有利于智能化調(diào)控茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)[8，9]。目前有關(guān)茶計算機信息系統(tǒng)研發(fā)還只是零星的研究[10，11]，亟待深入研究以提高土壤-茶系統(tǒng)信息的定量化、智能化。

運用一些開發(fā)性語言，如VB、Delphi、C++、PHP等進(jìn)行COM組件開發(fā)及功能模塊的程序設(shè)計，雖縮短了開發(fā)時間，但由于程序底層不具有開源性，導(dǎo)致對商用平臺架構(gòu)的依賴性和應(yīng)用成本的高額性，這促使研發(fā)者選用開源系統(tǒng)。隨著軟件開源性以及軟件生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，為迅速提升北方茶尤其是山東茶的土壤水肥產(chǎn)出效益，從底層開源，進(jìn)行模塊的設(shè)計以及系統(tǒng)事件的無縫連接，開發(fā)具備高可靠性與伸縮性的土壤-茶水肥決策系統(tǒng)程序迫在眉睫。本項目立足于B/S軟件并基于軟件發(fā)展的最新成果，基于SSH底層開源性架構(gòu)，對土壤-茶系統(tǒng)中影響茶葉優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的因素進(jìn)行條理化、系統(tǒng)化，設(shè)計北方茶品種特性、生態(tài)條件及栽培技術(shù)的Web服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)土壤-茶系統(tǒng)信息的智能化管理和決策。

2 SSH 整合框架技術(shù)分析

SSH（Struts+Spring+Hibernate）是Web 層最成熟穩(wěn)定的技術(shù)之一，也是一種常見的開源解決方案。B/S技術(shù)支持下的土壤-茶系統(tǒng)架構(gòu)減輕了客戶端處理的負(fù)載，從而使業(yè)務(wù)開發(fā)能在服務(wù)器端集中管理。SSH集成的J2EEE開源框架，不僅簡化了系統(tǒng)開發(fā)過程，而且解決了系統(tǒng)開發(fā)和整合過程中出現(xiàn)的代碼冗余問題，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性和擴(kuò)展性。

Struts面向?qū)ο笤O(shè)計，采用MVC（Model， View， Controller Design）設(shè)計模式進(jìn)行應(yīng)用程序的輸入、處理和輸出，提高了系統(tǒng)開發(fā)的靈活性、可重用性和健壯性。Hibernate作為J2EE的持久層框架和開源對象關(guān)系映射（ORM）框架工具，可對JDBC進(jìn)行輕量級的對象封裝，用HQL語句進(jìn)行對象操作，調(diào)用API操作數(shù)據(jù)，避免了邏輯層直接寫SQL語句，完成了數(shù)據(jù)持久化。并通過對hibernate.cfg.xml文件配置連接數(shù)據(jù)庫，同時加載*.hbm.xml文件，在程序中可通過操作*.java類來操作數(shù)據(jù)庫。Spring與Hibernate整合的過程，指把Hibernate代碼委托給Spring管理。Spring貫穿表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)持久層，核心集中于IOC（控制反轉(zhuǎn)，又稱依賴注入，用反射的方式調(diào)用get和set方法）方面，主要運用該框架的依賴注入實現(xiàn)Hibernate持久化任務(wù)的托管，完成Dao層的管理。

在SSH 整合框架中，Struts主要把業(yè)務(wù)邏輯層和表現(xiàn)層分開，并不涉及業(yè)務(wù)層與持久層的關(guān)聯(lián)。Spring主要對業(yè)務(wù)層進(jìn)行細(xì)化，即更深層次地降低耦合程度，并利用延時注入思想組裝代碼，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性和靈活性。Hibernate主要負(fù)責(zé)Java對象和關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的映射，本質(zhì)是數(shù)據(jù)庫服務(wù)的中間件，利用數(shù)據(jù)庫及配置文件（如hibernate.cfg.xml）為應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)持久化服務(wù)。SSH 整合框架結(jié)合了3個框架各自特點及Web應(yīng)用分層思想，為Web應(yīng)用各層提供了相應(yīng)的整合策略。整合框架以Spring框架為核心，向下整合Hibernate 進(jìn)行數(shù)據(jù)持久化訪問，向上整合Struts使用MVC模式控制，可清晰劃分應(yīng)用層次；同時采用依賴注入思想，降低了層間耦合；并通過XML配置文件裝配組件，使各模塊之間的調(diào)用從代碼中分離出來，從而降低了系統(tǒng)各層的耦合度，易于維護(hù)和擴(kuò)展。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 運行環(huán)境及開發(fā)程序包

在Tomcat6.0 Web服務(wù)器和IE6.0瀏覽器的運行環(huán)境下，選用Windows XP操作系統(tǒng)，MySQL 5.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，JDK開發(fā)工具包，Eclipse3.6開發(fā)集成環(huán)境及相關(guān)插件進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

3.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.2.1 土壤-茶B/S系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)對系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能的分析，可抽象出系統(tǒng)所管理的主要實體關(guān)系表，并形成如圖1所示的土壤-茶B/S系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)。

該土壤-茶系統(tǒng)包括三層：表現(xiàn)層（Presentation Layer）、業(yè)務(wù)層（Bussiness Layer）和數(shù)據(jù)層（Data source Layer）。表現(xiàn)層，即網(wǎng)頁，與業(yè)務(wù)層之間的接口是網(wǎng)頁和Action接口，由Struts處理并實現(xiàn)。Struts負(fù)責(zé)為用戶管理請求和響應(yīng)，提供一個控制器代理調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯和其他上層處理，處理Action異常，為顯示提供模型，執(zhí)行用戶接口驗證等方面任務(wù)。業(yè)務(wù)層，包括業(yè)務(wù)邏輯和事

圖1 土壤-茶B/S系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖

務(wù)管理等，由Spring管理，處理應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)驗證、管理事務(wù)、預(yù)留與其他層交互的接口、管理業(yè)務(wù)層對象之間的依賴、增加在表現(xiàn)層和持久化對象操作之間的靈活性、從表現(xiàn)層中提供一個上下文給業(yè)務(wù)層獲得業(yè)務(wù)服務(wù)、管理從業(yè)務(wù)邏輯到持久化對象操作的實現(xiàn)。數(shù)據(jù)層，負(fù)責(zé)存放和管理應(yīng)用的持久性業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)持久層之間由數(shù)據(jù)訪問對象Dao處理，對于數(shù)據(jù)的持久化操作由Hibernate處理，可完成使查詢數(shù)據(jù)條目對象化處理，并保存、更新、刪除儲存在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息等任務(wù)。

3.2 表現(xiàn)層設(shè)計

在Struts框架下，常規(guī)的Servlet被拆分為ActionServlet、FormBean、ActionBean三部分。ActionServlet配合Struts-config.xml完成頁面導(dǎo)航，而具體的數(shù)據(jù)獲取與相應(yīng)邏輯則由FormBean和ActionBean來完成。Struts的核心是Controller，即ActionServlet，而ActionServlet的核心就是Struts-config.xml。Struts和Spring整合的實質(zhì)是讓Struts能訪問交給Spring進(jìn)行托管的類。

3.3 業(yè)務(wù)層設(shè)計

業(yè)務(wù)層設(shè)計通過Spring框架來完成。為了將控制層與業(yè)務(wù)層分開，又將業(yè)務(wù)層分為Dao層、業(yè)務(wù)邏輯層、Web層[2]。Dao層完成與持久化對象的交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的增、刪、改、查操作。Dao層首先定義Dao接口，編寫Dao接口的實現(xiàn)類（JavaBean），類中利用Hibernate提供的接口編寫實現(xiàn)Dao接口中定義的方法，該層中的方法供Service層調(diào)用，以實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯；業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，以Dao層為基礎(chǔ)，通過對Dao組件的調(diào)用、封裝完成操作，首先定義Service接口，并定義實現(xiàn)系統(tǒng)所需的業(yè)務(wù)邏輯方法，編寫Service接口的實現(xiàn)類（JavaBean），該類中要實現(xiàn)Service 接口中定義的方法，該層的方法供控制器（Action） 調(diào)用。Web 層包括MVC 模式中的控制層和表現(xiàn)層，由Struts 完成?？刂茖泳帉慉ction首先根據(jù)系統(tǒng)具體需求定義一系列方法，這些方法通過調(diào)用Service 層來實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，并通過提供私有變量get、set 方法從前臺表現(xiàn)層接收用戶輸入的數(shù)據(jù)或?qū)⒔?jīng)過處理的數(shù)據(jù)傳到表現(xiàn)層展示給用戶。在Struts 機制中該組件作為分控制器供主控制器調(diào)用。

3.4 數(shù)據(jù)層持久化設(shè)計

該層通過Hibernate框架來完成。首先根據(jù)上述數(shù)據(jù)庫設(shè)計在DBMS中創(chuàng)建關(guān)系表，然后創(chuàng)建Hibernate的配置文件hibernate.cfg.xml，配置連接數(shù)據(jù)庫和所操作實體類對應(yīng)配置文件的Hibernate參數(shù)，利用Eclipse的插件MyEclipse的“反轉(zhuǎn)工程”工具生成相應(yīng)的實體類和實體映射文件*.hbm.xml，實體類和實體關(guān)系表一一對應(yīng)。

3.5 系統(tǒng)模塊和應(yīng)用

MySQL數(shù)據(jù)庫主要設(shè)置本系統(tǒng)的土壤位置和GPS定位信息、茶樹病蟲害診斷、養(yǎng)分和水分等系統(tǒng)欄目。土壤-茶B/S決策系統(tǒng)登錄界面如圖2所示，輸入用戶名和密碼后點擊登錄按鈕，通過驗證后進(jìn)入B/S內(nèi)容模塊系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫名稱為Soil_TeaDB，數(shù)據(jù)庫包括茶園地塊信息表、茶園環(huán)境信息表、茶園土壤水分養(yǎng)分和障礙信息表、茶樹生長和病蟲害表，這4張表構(gòu)成了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。根據(jù)ID編號，進(jìn)行茶園培土、施肥、噴藥和茶生長過程中如剪枝信息的數(shù)據(jù)錄入，重點對土壤水分動態(tài)演變狀況進(jìn)行記錄，在數(shù)據(jù)錄入過程中強調(diào)障礙性因素數(shù)據(jù)的錄入和分析，如土壤酸堿度信息。

圖2 系統(tǒng)登錄界面

茶葉品種特性及其生育狀況、生態(tài)條件和栽培技術(shù)措施是影響茶葉優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的3個主要方面。其中，施肥對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)影響在栽培管理中居于首位，但目前山東茶園的氮磷鉀肥料利用率仍比較低，氮肥利用率在30%左右，施氮量高時僅10%，磷肥、鉀肥的利用率分別在20%和60%左右[8，9]。水分關(guān)系到茶樹新陳代謝強度和方向，影響茶葉中各種有機物的形成和積累，對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響也極大。土壤-茶系統(tǒng)綜合考慮了土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量狀況、不同樹齡茶樹的需肥特點及不同生長期需水、需肥規(guī)律等因素，在系統(tǒng)研發(fā)時提取了一些關(guān)鍵模塊，可通過各項數(shù)據(jù)的基本輸入及數(shù)據(jù)建庫、篩選和建模，形成專家決策，并把決策結(jié)果可視化，最終將水分、養(yǎng)分定時定量、按比例直接提供到茶樹根系最佳吸收位置。這些關(guān)鍵模塊主要包括：（1）土壤GPS定位模塊。該模塊的主要功能是基于GIS和GPS技術(shù)實時定位采樣機位置，并按照采樣設(shè)計模塊中規(guī)劃好的最優(yōu)路徑，引導(dǎo)采樣器到達(dá)預(yù)定采樣位置。（2）茶樹病蟲害診斷系統(tǒng)。該模塊可將茶樹主要病蟲害的生物學(xué)表現(xiàn)，通過文字、圖像、聲音、視頻等方式以簡便、快捷、直觀的方式體現(xiàn)在系統(tǒng)中，并針對病蟲害發(fā)生情況提出合理的防治措施。（3）養(yǎng)分和水分系統(tǒng)。該模塊主要是將采集、測定的土壤養(yǎng)分和水分?jǐn)?shù)據(jù)建立成數(shù)據(jù)庫。土壤養(yǎng)分屬性包括有機質(zhì)、全氮、速效氮等的含量，土壤水分含量由時域反射儀（TDR）測定。

4 小結(jié)

本研究基于SSH框架設(shè)計了北方土壤-茶系統(tǒng)，實現(xiàn)了土壤位置GPS定位系統(tǒng)、茶樹病蟲害診斷系統(tǒng)、養(yǎng)分和水分系統(tǒng)的B/S信息的實時更新及智能決策。SSH 整合框架可較好地實現(xiàn)表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層及數(shù)據(jù)層的分離，使系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。在今后的研究中，力求完善土壤-茶系統(tǒng)決策的功能，如集成空間GIS數(shù)據(jù)的管理和決策，進(jìn)行產(chǎn)品認(rèn)證和項目成果等信息公布，并提供產(chǎn)品交易、技術(shù)對接平臺服務(wù)，促進(jìn)茶生產(chǎn)、加工和銷售環(huán)節(jié)的信息化。該系統(tǒng)預(yù)留與山東省農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息化綜合服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)接口，可實現(xiàn)該系統(tǒng)內(nèi)容快速嵌入平臺，推送給用戶。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 劉之光，呂麗萍，丁桂玲，等. 基于JavaEE-Asp.net 技術(shù)的蜜蜂種質(zhì)資源信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立與應(yīng)用[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2012，14（3）：69-73.

該土壤-茶系統(tǒng)包括三層：表現(xiàn)層（Presentation Layer）、業(yè)務(wù)層（Bussiness Layer）和數(shù)據(jù)層（Data source Layer）。表現(xiàn)層，即網(wǎng)頁，與業(yè)務(wù)層之間的接口是網(wǎng)頁和Action接口，由Struts處理并實現(xiàn)。Struts負(fù)責(zé)為用戶管理請求和響應(yīng)，提供一個控制器代理調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯和其他上層處理，處理Action異常，為顯示提供模型，執(zhí)行用戶接口驗證等方面任務(wù)。業(yè)務(wù)層，包括業(yè)務(wù)邏輯和事

圖1 土壤-茶B/S系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖

務(wù)管理等，由Spring管理，處理應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)驗證、管理事務(wù)、預(yù)留與其他層交互的接口、管理業(yè)務(wù)層對象之間的依賴、增加在表現(xiàn)層和持久化對象操作之間的靈活性、從表現(xiàn)層中提供一個上下文給業(yè)務(wù)層獲得業(yè)務(wù)服務(wù)、管理從業(yè)務(wù)邏輯到持久化對象操作的實現(xiàn)。數(shù)據(jù)層，負(fù)責(zé)存放和管理應(yīng)用的持久性業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)持久層之間由數(shù)據(jù)訪問對象Dao處理，對于數(shù)據(jù)的持久化操作由Hibernate處理，可完成使查詢數(shù)據(jù)條目對象化處理，并保存、更新、刪除儲存在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息等任務(wù)。

3.2 表現(xiàn)層設(shè)計

在Struts框架下，常規(guī)的Servlet被拆分為ActionServlet、FormBean、ActionBean三部分。ActionServlet配合Struts-config.xml完成頁面導(dǎo)航，而具體的數(shù)據(jù)獲取與相應(yīng)邏輯則由FormBean和ActionBean來完成。Struts的核心是Controller，即ActionServlet，而ActionServlet的核心就是Struts-config.xml。Struts和Spring整合的實質(zhì)是讓Struts能訪問交給Spring進(jìn)行托管的類。

3.3 業(yè)務(wù)層設(shè)計

業(yè)務(wù)層設(shè)計通過Spring框架來完成。為了將控制層與業(yè)務(wù)層分開，又將業(yè)務(wù)層分為Dao層、業(yè)務(wù)邏輯層、Web層[2]。Dao層完成與持久化對象的交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的增、刪、改、查操作。Dao層首先定義Dao接口，編寫Dao接口的實現(xiàn)類（JavaBean），類中利用Hibernate提供的接口編寫實現(xiàn)Dao接口中定義的方法，該層中的方法供Service層調(diào)用，以實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯；業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，以Dao層為基礎(chǔ)，通過對Dao組件的調(diào)用、封裝完成操作，首先定義Service接口，并定義實現(xiàn)系統(tǒng)所需的業(yè)務(wù)邏輯方法，編寫Service接口的實現(xiàn)類（JavaBean），該類中要實現(xiàn)Service 接口中定義的方法，該層的方法供控制器（Action） 調(diào)用。Web 層包括MVC 模式中的控制層和表現(xiàn)層，由Struts 完成。控制層編寫Action首先根據(jù)系統(tǒng)具體需求定義一系列方法，這些方法通過調(diào)用Service 層來實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，并通過提供私有變量get、set 方法從前臺表現(xiàn)層接收用戶輸入的數(shù)據(jù)或?qū)⒔?jīng)過處理的數(shù)據(jù)傳到表現(xiàn)層展示給用戶。在Struts 機制中該組件作為分控制器供主控制器調(diào)用。

3.4 數(shù)據(jù)層持久化設(shè)計

該層通過Hibernate框架來完成。首先根據(jù)上述數(shù)據(jù)庫設(shè)計在DBMS中創(chuàng)建關(guān)系表，然后創(chuàng)建Hibernate的配置文件hibernate.cfg.xml，配置連接數(shù)據(jù)庫和所操作實體類對應(yīng)配置文件的Hibernate參數(shù)，利用Eclipse的插件MyEclipse的“反轉(zhuǎn)工程”工具生成相應(yīng)的實體類和實體映射文件*.hbm.xml，實體類和實體關(guān)系表一一對應(yīng)。

3.5 系統(tǒng)模塊和應(yīng)用

MySQL數(shù)據(jù)庫主要設(shè)置本系統(tǒng)的土壤位置和GPS定位信息、茶樹病蟲害診斷、養(yǎng)分和水分等系統(tǒng)欄目。土壤-茶B/S決策系統(tǒng)登錄界面如圖2所示，輸入用戶名和密碼后點擊登錄按鈕，通過驗證后進(jìn)入B/S內(nèi)容模塊系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫名稱為Soil_TeaDB，數(shù)據(jù)庫包括茶園地塊信息表、茶園環(huán)境信息表、茶園土壤水分養(yǎng)分和障礙信息表、茶樹生長和病蟲害表，這4張表構(gòu)成了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。根據(jù)ID編號，進(jìn)行茶園培土、施肥、噴藥和茶生長過程中如剪枝信息的數(shù)據(jù)錄入，重點對土壤水分動態(tài)演變狀況進(jìn)行記錄，在數(shù)據(jù)錄入過程中強調(diào)障礙性因素數(shù)據(jù)的錄入和分析，如土壤酸堿度信息。

圖2 系統(tǒng)登錄界面

茶葉品種特性及其生育狀況、生態(tài)條件和栽培技術(shù)措施是影響茶葉優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的3個主要方面。其中，施肥對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)影響在栽培管理中居于首位，但目前山東茶園的氮磷鉀肥料利用率仍比較低，氮肥利用率在30%左右，施氮量高時僅10%，磷肥、鉀肥的利用率分別在20%和60%左右[8，9]。水分關(guān)系到茶樹新陳代謝強度和方向，影響茶葉中各種有機物的形成和積累，對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響也極大。土壤-茶系統(tǒng)綜合考慮了土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量狀況、不同樹齡茶樹的需肥特點及不同生長期需水、需肥規(guī)律等因素，在系統(tǒng)研發(fā)時提取了一些關(guān)鍵模塊，可通過各項數(shù)據(jù)的基本輸入及數(shù)據(jù)建庫、篩選和建模，形成專家決策，并把決策結(jié)果可視化，最終將水分、養(yǎng)分定時定量、按比例直接提供到茶樹根系最佳吸收位置。這些關(guān)鍵模塊主要包括：（1）土壤GPS定位模塊。該模塊的主要功能是基于GIS和GPS技術(shù)實時定位采樣機位置，并按照采樣設(shè)計模塊中規(guī)劃好的最優(yōu)路徑，引導(dǎo)采樣器到達(dá)預(yù)定采樣位置。（2）茶樹病蟲害診斷系統(tǒng)。該模塊可將茶樹主要病蟲害的生物學(xué)表現(xiàn)，通過文字、圖像、聲音、視頻等方式以簡便、快捷、直觀的方式體現(xiàn)在系統(tǒng)中，并針對病蟲害發(fā)生情況提出合理的防治措施。（3）養(yǎng)分和水分系統(tǒng)。該模塊主要是將采集、測定的土壤養(yǎng)分和水分?jǐn)?shù)據(jù)建立成數(shù)據(jù)庫。土壤養(yǎng)分屬性包括有機質(zhì)、全氮、速效氮等的含量，土壤水分含量由時域反射儀（TDR）測定。

4 小結(jié)

本研究基于SSH框架設(shè)計了北方土壤-茶系統(tǒng)，實現(xiàn)了土壤位置GPS定位系統(tǒng)、茶樹病蟲害診斷系統(tǒng)、養(yǎng)分和水分系統(tǒng)的B/S信息的實時更新及智能決策。SSH 整合框架可較好地實現(xiàn)表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層及數(shù)據(jù)層的分離，使系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。在今后的研究中，力求完善土壤-茶系統(tǒng)決策的功能，如集成空間GIS數(shù)據(jù)的管理和決策，進(jìn)行產(chǎn)品認(rèn)證和項目成果等信息公布，并提供產(chǎn)品交易、技術(shù)對接平臺服務(wù)，促進(jìn)茶生產(chǎn)、加工和銷售環(huán)節(jié)的信息化。該系統(tǒng)預(yù)留與山東省農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息化綜合服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)接口，可實現(xiàn)該系統(tǒng)內(nèi)容快速嵌入平臺，推送給用戶。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 劉之光，呂麗萍，丁桂玲，等. 基于JavaEE-Asp.net 技術(shù)的蜜蜂種質(zhì)資源信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立與應(yīng)用[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2012，14（3）：69-73.

該土壤-茶系統(tǒng)包括三層：表現(xiàn)層（Presentation Layer）、業(yè)務(wù)層（Bussiness Layer）和數(shù)據(jù)層（Data source Layer）。表現(xiàn)層，即網(wǎng)頁，與業(yè)務(wù)層之間的接口是網(wǎng)頁和Action接口，由Struts處理并實現(xiàn)。Struts負(fù)責(zé)為用戶管理請求和響應(yīng)，提供一個控制器代理調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯和其他上層處理，處理Action異常，為顯示提供模型，執(zhí)行用戶接口驗證等方面任務(wù)。業(yè)務(wù)層，包括業(yè)務(wù)邏輯和事

圖1 土壤-茶B/S系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖

務(wù)管理等，由Spring管理，處理應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)驗證、管理事務(wù)、預(yù)留與其他層交互的接口、管理業(yè)務(wù)層對象之間的依賴、增加在表現(xiàn)層和持久化對象操作之間的靈活性、從表現(xiàn)層中提供一個上下文給業(yè)務(wù)層獲得業(yè)務(wù)服務(wù)、管理從業(yè)務(wù)邏輯到持久化對象操作的實現(xiàn)。數(shù)據(jù)層，負(fù)責(zé)存放和管理應(yīng)用的持久性業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)持久層之間由數(shù)據(jù)訪問對象Dao處理，對于數(shù)據(jù)的持久化操作由Hibernate處理，可完成使查詢數(shù)據(jù)條目對象化處理，并保存、更新、刪除儲存在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息等任務(wù)。

3.2 表現(xiàn)層設(shè)計

在Struts框架下，常規(guī)的Servlet被拆分為ActionServlet、FormBean、ActionBean三部分。ActionServlet配合Struts-config.xml完成頁面導(dǎo)航，而具體的數(shù)據(jù)獲取與相應(yīng)邏輯則由FormBean和ActionBean來完成。Struts的核心是Controller，即ActionServlet，而ActionServlet的核心就是Struts-config.xml。Struts和Spring整合的實質(zhì)是讓Struts能訪問交給Spring進(jìn)行托管的類。

3.3 業(yè)務(wù)層設(shè)計

業(yè)務(wù)層設(shè)計通過Spring框架來完成。為了將控制層與業(yè)務(wù)層分開，又將業(yè)務(wù)層分為Dao層、業(yè)務(wù)邏輯層、Web層[2]。Dao層完成與持久化對象的交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的增、刪、改、查操作。Dao層首先定義Dao接口，編寫Dao接口的實現(xiàn)類（JavaBean），類中利用Hibernate提供的接口編寫實現(xiàn)Dao接口中定義的方法，該層中的方法供Service層調(diào)用，以實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯；業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，以Dao層為基礎(chǔ)，通過對Dao組件的調(diào)用、封裝完成操作，首先定義Service接口，并定義實現(xiàn)系統(tǒng)所需的業(yè)務(wù)邏輯方法，編寫Service接口的實現(xiàn)類（JavaBean），該類中要實現(xiàn)Service 接口中定義的方法，該層的方法供控制器（Action） 調(diào)用。Web 層包括MVC 模式中的控制層和表現(xiàn)層，由Struts 完成?？刂茖泳帉慉ction首先根據(jù)系統(tǒng)具體需求定義一系列方法，這些方法通過調(diào)用Service 層來實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，并通過提供私有變量get、set 方法從前臺表現(xiàn)層接收用戶輸入的數(shù)據(jù)或?qū)⒔?jīng)過處理的數(shù)據(jù)傳到表現(xiàn)層展示給用戶。在Struts 機制中該組件作為分控制器供主控制器調(diào)用。

3.4 數(shù)據(jù)層持久化設(shè)計

該層通過Hibernate框架來完成。首先根據(jù)上述數(shù)據(jù)庫設(shè)計在DBMS中創(chuàng)建關(guān)系表，然后創(chuàng)建Hibernate的配置文件hibernate.cfg.xml，配置連接數(shù)據(jù)庫和所操作實體類對應(yīng)配置文件的Hibernate參數(shù)，利用Eclipse的插件MyEclipse的“反轉(zhuǎn)工程”工具生成相應(yīng)的實體類和實體映射文件*.hbm.xml，實體類和實體關(guān)系表一一對應(yīng)。

3.5 系統(tǒng)模塊和應(yīng)用

MySQL數(shù)據(jù)庫主要設(shè)置本系統(tǒng)的土壤位置和GPS定位信息、茶樹病蟲害診斷、養(yǎng)分和水分等系統(tǒng)欄目。土壤-茶B/S決策系統(tǒng)登錄界面如圖2所示，輸入用戶名和密碼后點擊登錄按鈕，通過驗證后進(jìn)入B/S內(nèi)容模塊系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫名稱為Soil_TeaDB，數(shù)據(jù)庫包括茶園地塊信息表、茶園環(huán)境信息表、茶園土壤水分養(yǎng)分和障礙信息表、茶樹生長和病蟲害表，這4張表構(gòu)成了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。根據(jù)ID編號，進(jìn)行茶園培土、施肥、噴藥和茶生長過程中如剪枝信息的數(shù)據(jù)錄入，重點對土壤水分動態(tài)演變狀況進(jìn)行記錄，在數(shù)據(jù)錄入過程中強調(diào)障礙性因素數(shù)據(jù)的錄入和分析，如土壤酸堿度信息。

圖2 系統(tǒng)登錄界面

茶葉品種特性及其生育狀況、生態(tài)條件和栽培技術(shù)措施是影響茶葉優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的3個主要方面。其中，施肥對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)影響在栽培管理中居于首位，但目前山東茶園的氮磷鉀肥料利用率仍比較低，氮肥利用率在30%左右，施氮量高時僅10%，磷肥、鉀肥的利用率分別在20%和60%左右[8，9]。水分關(guān)系到茶樹新陳代謝強度和方向，影響茶葉中各種有機物的形成和積累，對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響也極大。土壤-茶系統(tǒng)綜合考慮了土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量狀況、不同樹齡茶樹的需肥特點及不同生長期需水、需肥規(guī)律等因素，在系統(tǒng)研發(fā)時提取了一些關(guān)鍵模塊，可通過各項數(shù)據(jù)的基本輸入及數(shù)據(jù)建庫、篩選和建模，形成專家決策，并把決策結(jié)果可視化，最終將水分、養(yǎng)分定時定量、按比例直接提供到茶樹根系最佳吸收位置。這些關(guān)鍵模塊主要包括：（1）土壤GPS定位模塊。該模塊的主要功能是基于GIS和GPS技術(shù)實時定位采樣機位置，并按照采樣設(shè)計模塊中規(guī)劃好的最優(yōu)路徑，引導(dǎo)采樣器到達(dá)預(yù)定采樣位置。（2）茶樹病蟲害診斷系統(tǒng)。該模塊可將茶樹主要病蟲害的生物學(xué)表現(xiàn)，通過文字、圖像、聲音、視頻等方式以簡便、快捷、直觀的方式體現(xiàn)在系統(tǒng)中，并針對病蟲害發(fā)生情況提出合理的防治措施。（3）養(yǎng)分和水分系統(tǒng)。該模塊主要是將采集、測定的土壤養(yǎng)分和水分?jǐn)?shù)據(jù)建立成數(shù)據(jù)庫。土壤養(yǎng)分屬性包括有機質(zhì)、全氮、速效氮等的含量，土壤水分含量由時域反射儀（TDR）測定。

4 小結(jié)

本研究基于SSH框架設(shè)計了北方土壤-茶系統(tǒng)，實現(xiàn)了土壤位置GPS定位系統(tǒng)、茶樹病蟲害診斷系統(tǒng)、養(yǎng)分和水分系統(tǒng)的B/S信息的實時更新及智能決策。SSH 整合框架可較好地實現(xiàn)表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層及數(shù)據(jù)層的分離，使系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。在今后的研究中，力求完善土壤-茶系統(tǒng)決策的功能，如集成空間GIS數(shù)據(jù)的管理和決策，進(jìn)行產(chǎn)品認(rèn)證和項目成果等信息公布，并提供產(chǎn)品交易、技術(shù)對接平臺服務(wù)，促進(jìn)茶生產(chǎn)、加工和銷售環(huán)節(jié)的信息化。該系統(tǒng)預(yù)留與山東省農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息化綜合服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)接口，可實現(xiàn)該系統(tǒng)內(nèi)容快速嵌入平臺，推送給用戶。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 劉之光，呂麗萍，丁桂玲，等. 基于JavaEE-Asp.net 技術(shù)的蜜蜂種質(zhì)資源信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立與應(yīng)用[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2012，14（3）：69-73.