呂雄杰， 劉恒一， 王翔宇， 王建春， 徐義鑫， 錢(qián)春陽(yáng)

(1.天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院信息研究所，天津 300192； 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北京 100083； 3.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京 100083)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對(duì)健康的日益重視，蔬菜已經(jīng)成為人們?nèi)粘２妥郎显絹?lái)越重要的食品。設(shè)施農(nóng)業(yè)是一項(xiàng)隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化及農(nóng)村種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整而發(fā)展起來(lái)的新型產(chǎn)業(yè)[1]，如遼寧省朝陽(yáng)縣通過(guò)設(shè)施農(nóng)業(yè)來(lái)突破干旱制約、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)方式[2]。隨著我國(guó)社會(huì)的進(jìn)步，都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)成為發(fā)展的主要方向，設(shè)施農(nóng)業(yè)正逐步成為城市郊區(qū)蔬菜生產(chǎn)的最重要形式?！安嘶@子工程”是我國(guó)重大民生工程，其目標(biāo)為保障食品安全，滿足食品高品質(zhì)及多樣化的消費(fèi)需求。我國(guó)是世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，截至2010年年底，我國(guó)設(shè)施蔬菜種植面積達(dá)466.7萬(wàn)hm2，分別占我國(guó)設(shè)施栽培的95%和世界設(shè)施園藝80%的面積[3]，設(shè)施蔬菜已經(jīng)成為“菜籃子工程”的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。

蔬菜在栽培過(guò)程中因受到環(huán)境脅迫以及微生物、病毒、細(xì)菌等影響會(huì)產(chǎn)生各種病害，造成其品質(zhì)下降，影響其質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，造成難以估量的損失。如連作導(dǎo)致土壤障礙發(fā)生，使土壤發(fā)生了理化性質(zhì)的改變，高溫高濕或低溫高濕以及通風(fēng)不暢為病原菌的孳生創(chuàng)造了有利條件。設(shè)施蔬菜栽培通常在溫室或大棚中進(jìn)行，其生長(zhǎng)會(huì)受到溫室環(huán)境條件的影響，而溫室雖然提供了一個(gè)適合蔬菜生長(zhǎng)的環(huán)境，但由于溫室獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境也造成了生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。研究表明，大棚、溫室中的有害細(xì)菌、真菌等病原菌的數(shù)量均大于露地[4]，因此使蔬菜病蟲(chóng)災(zāi)害發(fā)生的概率大為增加。溫室蔬菜病害預(yù)警是保護(hù)溫室生態(tài)環(huán)境和蔬菜質(zhì)量安全的重要途徑[5]。蔬菜病害是制約蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一[6]，如2008年重慶市番茄煤霉病迅速暴發(fā)導(dǎo)致?lián)p失嚴(yán)重[7]，2005—2006年新疆地區(qū)出現(xiàn)的根腐病給農(nóng)民造成了巨大的損失[8]。

近年來(lái)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)也獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并被廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的許多方面。馮圣東等研究了蔬菜土壤的安全環(huán)境[9]；代秀蓮等從農(nóng)業(yè)防治、物理防治、化學(xué)防治等方面提出具體的防治對(duì)策[10]；紀(jì)恩琪等用學(xué)習(xí)向量量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法來(lái)構(gòu)建設(shè)施蔬菜病害靜態(tài)預(yù)警模型[11]；柏立新等對(duì)棉鈴蟲(chóng)災(zāi)害與我國(guó)農(nóng)區(qū)水體進(jìn)行分級(jí)確定預(yù)警等級(jí)[12-13]；于合龍等設(shè)計(jì)出基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的人參生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)及環(huán)境關(guān)系敏感型病害自動(dòng)化預(yù)警系統(tǒng)[14]；康曉慧等研究3種時(shí)間序列分析模型對(duì)水稻稻瘟病的預(yù)測(cè)效果，為該病害的預(yù)測(cè)提供參考[15]；陸軍等通過(guò)對(duì)河蟹病害的流行和發(fā)生進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在河蟹生態(tài)養(yǎng)殖過(guò)程中開(kāi)展病害防控工作[16]；李毅等用臭氧對(duì)病蟲(chóng)害進(jìn)行防治[17]；徐婉莉從空間、地面、地下等3個(gè)方面構(gòu)建立體的無(wú)害化治理生態(tài)模式管理[18]；馮淵博等從農(nóng)業(yè)、化學(xué)、生物、物理等不同方面總結(jié)綠色防控技術(shù)[19]及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的營(yíng)養(yǎng)液自適應(yīng)灌溉控制等方法[20]對(duì)設(shè)施蔬菜病害進(jìn)行防治。

設(shè)施栽培所造就的獨(dú)特環(huán)境是引起設(shè)施蔬菜病害發(fā)生與流行的一個(gè)重要因素，如何根據(jù)設(shè)施環(huán)境的變化來(lái)完善設(shè)施蔬菜的病害預(yù)警，是一個(gè)急須解決的問(wèn)題。以蔬菜病害產(chǎn)生的環(huán)境機(jī)制為理論基礎(chǔ)，以物聯(lián)網(wǎng)為技術(shù)支撐，構(gòu)建適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)模型，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境信息來(lái)完成對(duì)蔬菜病害的及時(shí)預(yù)警。之前有Web形式的病害預(yù)警系統(tǒng)[21]，但隨著智能手機(jī)普及率的提高，基于Android系統(tǒng)面向病害的設(shè)施蔬菜環(huán)境信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)也能對(duì)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的普及起到良好的推進(jìn)作用。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

面向病害預(yù)警的設(shè)施蔬菜環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Android版)的開(kāi)發(fā)環(huán)境包括軟件和硬件2個(gè)部分。其中，硬件環(huán)境已經(jīng)在本項(xiàng)目的實(shí)踐基地——通州基地搭建好，因此本研究主要負(fù)責(zé)軟件環(huán)境的開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的軟件環(huán)境包括開(kāi)發(fā)時(shí)所用操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)代碼開(kāi)發(fā)和調(diào)試工具等，本研究選用Java作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，該語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)在于其跨平臺(tái)性，在編寫(xiě)成功后，可以方便地在各個(gè)平臺(tái)運(yùn)行，使得系統(tǒng)移植與平臺(tái)變遷更加便捷。語(yǔ)言運(yùn)行環(huán)境為運(yùn)行于Windows 7 64 bit操作系統(tǒng)上的Java語(yǔ)言工具開(kāi)發(fā)包(Java development kit，簡(jiǎn)稱JDK)1.6 64位版本。開(kāi)發(fā)時(shí)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境為集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(integrated development environment，簡(jiǎn)稱IDE)：Eclipse 3.4和安卓開(kāi)發(fā)插件for Eclipse[抽象數(shù)據(jù)類型(abstract data type，簡(jiǎn)稱ADT)]，安卓開(kāi)發(fā)庫(kù)為Android軟件開(kāi)發(fā)工具包(software development kit，簡(jiǎn)稱SDK)，包含Android 1.5以上版本的類庫(kù)和Android運(yùn)行虛擬設(shè)備(Android virtual device，簡(jiǎn)稱AVD)模擬器。本系統(tǒng)采用Oracle進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，主要由于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)處理數(shù)據(jù)速度快且安全級(jí)別高，能支持快閃及完美恢復(fù)。

1.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)、功能、性能、運(yùn)行等方面的需求分析，以及對(duì)用戶角色的定義，本系統(tǒng)的操作流程如圖1所示。

根據(jù)系統(tǒng)所須實(shí)現(xiàn)的功能，具體的系統(tǒng)模塊(界面)由以下部分組成：(1)主界面，用于顯示系統(tǒng)名稱；(2)注冊(cè)登錄界面，用于用戶注冊(cè)賬號(hào)或登錄系統(tǒng)；(3)實(shí)時(shí)監(jiān)控界面，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控溫室內(nèi)的空氣溫濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度、光照度等環(huán)境指標(biāo)；(4)短信報(bào)警界面，用于環(huán)境預(yù)警，當(dāng)溫室環(huán)境超出所設(shè)定的監(jiān)測(cè)閾值時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)給用戶發(fā)送預(yù)警短信；(5)遠(yuǎn)程控制界面，用于對(duì)溫室內(nèi)的相關(guān)設(shè)備(補(bǔ)光燈、增氧機(jī)等)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控；(6)歷史數(shù)據(jù)界面，用于訪問(wèn)歷史數(shù)據(jù)，如空氣溫濕度數(shù)據(jù)等；(7)系統(tǒng)管理界面，用于管理用戶信息、監(jiān)測(cè)信息以及病害信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

雖然設(shè)施蔬菜作物生長(zhǎng)周期短，但設(shè)施內(nèi)高溫高濕環(huán)境常導(dǎo)致蔬菜病害多發(fā)，且在生產(chǎn)過(guò)程中空間分布廣、管理難度大，這對(duì)面向病害預(yù)警的設(shè)施蔬菜環(huán)境信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的時(shí)效性提出了較高的要求。如以上分析所述，為了使環(huán)境信息及時(shí)有效，系統(tǒng)生產(chǎn)部分的分工一定要細(xì)致，本研究首先在理論分析的基礎(chǔ)上對(duì)用戶角色權(quán)限進(jìn)行劃分，并依此進(jìn)行用戶角度的需求分析。

在本系統(tǒng)中，用戶權(quán)限共被劃分為4個(gè)級(jí)別，分別是游客、普通用戶、高級(jí)用戶、系統(tǒng)管理員。各級(jí)用戶的權(quán)限及需求分析如下：游客為本系統(tǒng)生產(chǎn)活動(dòng)以外的用戶，主要事務(wù)是通過(guò)面向病害預(yù)警的設(shè)施蔬菜環(huán)境信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)查詢?cè)O(shè)施蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)。普通用戶具有生產(chǎn)系統(tǒng)最基本的權(quán)限，在游客權(quán)限的基礎(chǔ)上，除了可以登錄修改密碼之外，還可以直接登錄系統(tǒng)查看當(dāng)前監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各類環(huán)境信息的匯總，包括空氣溫濕度、土壤水分含量、土壤溫度、二氧化碳濃度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的相關(guān)參數(shù)，但并不具有設(shè)置短信報(bào)警與修改遠(yuǎn)程控制參數(shù)的權(quán)限。高級(jí)用戶是參與整個(gè)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)流程的管理者，其主要權(quán)限和職責(zé)在于設(shè)置短信報(bào)警與修改遠(yuǎn)程控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施蔬菜環(huán)境信息的監(jiān)測(cè)，以及對(duì)設(shè)施蔬菜種植環(huán)境的管理。系統(tǒng)管理員是整個(gè)系統(tǒng)的最高級(jí)別管理者，擁有系統(tǒng)全部功能的權(quán)限。除了上述各級(jí)用戶的功能以外，系統(tǒng)管理員的最高權(quán)限還體現(xiàn)在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理上。系統(tǒng)管理員要負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行必需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括地塊信息、病害信息、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息、農(nóng)戶信息以及所有采集到的環(huán)境信息。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有效安全是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的首要條件，因此這些重要數(shù)據(jù)的維護(hù)權(quán)限不能下放給各級(jí)管理者，要由最高級(jí)別的系統(tǒng)管理員統(tǒng)一維護(hù)。另外，系統(tǒng)管理員還要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的用戶管理和各用戶的角色權(quán)限管理。

Android版的面向病害預(yù)警的設(shè)施蔬菜環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)充分利用其手機(jī)的便攜性和移動(dòng)性來(lái)查詢?cè)O(shè)施蔬菜種植環(huán)境的基本信息，管理設(shè)施蔬菜種植環(huán)境的相關(guān)參數(shù)并實(shí)時(shí)反饋設(shè)施蔬菜的種植情況，有效防治病蟲(chóng)害的發(fā)生。為了實(shí)現(xiàn)面向病害的設(shè)施蔬菜環(huán)境信息的監(jiān)測(cè)，手機(jī)端軟件主要有用戶登錄、短信報(bào)警、遠(yuǎn)程控制、查看歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理等功能，由這些功能構(gòu)成的手機(jī)端使用人員用例圖(用例圖是由參與者、用例、邊界以及它們之間的關(guān)系構(gòu)成的用于描述系統(tǒng)功能的視圖)如圖2所示。

用戶登錄：專門(mén)供用戶登錄的登錄界面。用戶在該界面可以輸入用戶名及密碼，為保證機(jī)密性，其中密碼輸入時(shí)會(huì)以星號(hào)顯示，用戶若要點(diǎn)擊發(fā)送則須要對(duì)用戶名和密碼進(jìn)行規(guī)范性檢查，不能為空格且不能含有特殊字符，在發(fā)送時(shí)密碼會(huì)進(jìn)行加密。將用戶名發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器后，服務(wù)器要查詢數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行認(rèn)證，若認(rèn)證通過(guò)，就會(huì)返回用戶的用戶級(jí)別，接下來(lái)手機(jī)端軟件根據(jù)用戶級(jí)別開(kāi)放與其相對(duì)應(yīng)的功能，實(shí)現(xiàn)權(quán)限控制。

實(shí)時(shí)監(jiān)控：該功能對(duì)普通用戶及以上權(quán)限的用戶開(kāi)放，用戶可以實(shí)時(shí)查看不同溫室的環(huán)境信息，包括空氣濕度、空氣溫度、土壤水分、二氧化碳濃度及光照度等，且可以選擇不同的攝像頭以及采集點(diǎn)查看種植情況。

短信報(bào)警：該功能的設(shè)置僅對(duì)高級(jí)用戶及以上權(quán)限的用戶開(kāi)放，用戶可以設(shè)置環(huán)境信息異常值，當(dāng)實(shí)際環(huán)境信息處于異常值范圍時(shí)，服務(wù)器端自動(dòng)向手機(jī)端發(fā)送信息實(shí)現(xiàn)報(bào)警。此外，當(dāng)在設(shè)施蔬菜環(huán)境中監(jiān)測(cè)到病斑現(xiàn)象后，服務(wù)器會(huì)自動(dòng)向手機(jī)端發(fā)送信息(包括病害植株的圖像)實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

遠(yuǎn)程控制：該功能的設(shè)置僅對(duì)高級(jí)用戶及以上權(quán)限的用戶開(kāi)放，用戶根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控反饋的環(huán)境信息，遠(yuǎn)程操控設(shè)備增氧機(jī)、卷簾門(mén)、燈光的參數(shù)，改變環(huán)境參數(shù)，控制設(shè)施蔬菜的栽培環(huán)境維持穩(wěn)定。

歷史數(shù)據(jù)：用戶可以請(qǐng)求查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中種植蔬菜在某一階段中的環(huán)境信息與栽培情況的影像，通過(guò)發(fā)送查詢請(qǐng)求到服務(wù)器，服務(wù)器在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢后將結(jié)果返回到手機(jī)端，用戶可以在手機(jī)端查看并保存相關(guān)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)管理：系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行必需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)行統(tǒng)一維護(hù)，為確保數(shù)據(jù)安全，維護(hù)權(quán)限不下放給各級(jí)管理者，系統(tǒng)管理員還要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的用戶管理和各用戶的角色權(quán)限管理等工作。

1.3 核心算法模型設(shè)計(jì)

1.3.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)的確立 蔬菜病害的發(fā)生與環(huán)境有著密切關(guān)系，不同蔬菜具有不同的生活習(xí)性，受環(huán)境的影響不同，本研究的系統(tǒng)主要通過(guò)查閱文獻(xiàn)及實(shí)地調(diào)研來(lái)確定這些環(huán)境因子。根據(jù)所確定的環(huán)境因素，利用采樣時(shí)間間隔為 10 min 的傳感器采集數(shù)據(jù)，并計(jì)算該環(huán)境因素每小時(shí)的平均值。對(duì)于某個(gè)環(huán)境因素，傳感器每小時(shí)采集6個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算其平均值，公式如下：

同樣利用采樣時(shí)間間隔為10 min的傳感器采集的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算該環(huán)境因素在1 d中的最大值、最小值、平均值。1 d共采集空氣溫度數(shù)據(jù)和空氣相對(duì)濕度數(shù)據(jù)各144個(gè)，對(duì)1 d所采集的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出該環(huán)境因素每天的最大值(Xmax)、最小值(Xmin)、平均值(Xmean)。

1.3.2 預(yù)警類別的確定 由于蔬菜病害是在適當(dāng)環(huán)境下由病原菌侵染引起的，病原包括細(xì)菌、病毒、真菌等，不同病原菌在不同環(huán)境下完成侵染的時(shí)間也是不同的。根據(jù)病原菌入侵蔬菜時(shí)間的長(zhǎng)短，分別采用即時(shí)預(yù)警、積時(shí)預(yù)警、短期預(yù)警結(jié)合的分類預(yù)警方法進(jìn)行預(yù)警。

(1)即時(shí)預(yù)警：病毒、細(xì)菌在適當(dāng)條件下可以迅速侵入植物，需要的時(shí)間極短，數(shù)分鐘內(nèi)即可完成，因此對(duì)于由病毒和細(xì)菌引起的蔬菜病害進(jìn)行即時(shí)預(yù)警，即當(dāng)環(huán)境條件達(dá)到細(xì)菌、病毒適合侵染的環(huán)境閾值時(shí)，立刻進(jìn)行預(yù)警。

(2)積時(shí)預(yù)警：真菌侵染植物時(shí)，孢子在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下須要萌發(fā)并生長(zhǎng)出芽管才可以對(duì)蔬菜進(jìn)行侵染，一般為 3～6 h，很少超過(guò)1 d，因此對(duì)于由真菌引發(fā)的病害進(jìn)行積時(shí)預(yù)警，即根據(jù)每種真菌侵染時(shí)間的不同，連續(xù)統(tǒng)計(jì)每小時(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)，若這些環(huán)境數(shù)據(jù)在持續(xù)一段時(shí)間(若干小時(shí))內(nèi)均在易引發(fā)真菌病害的環(huán)境閾值之內(nèi)時(shí)，則進(jìn)行積時(shí)預(yù)警。

(3)短期預(yù)警：病原菌一旦完成侵染，則會(huì)進(jìn)入潛育期，潛育期是病原侵入寄主到出現(xiàn)病癥的一段時(shí)期，潛育期的長(zhǎng)短與蔬菜的抗性及環(huán)境條件有關(guān)，抗性強(qiáng)的蔬菜，其潛育期較長(zhǎng)，有可能最終并不表現(xiàn)出病害，對(duì)于不同病原和不同蔬菜，潛育期的時(shí)間也不同，一般為3～15 d，因此對(duì)于已進(jìn)入潛育期的蔬菜，通過(guò)短期預(yù)警來(lái)完成病害情況的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)，即根據(jù)歷史環(huán)境數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)第2天的環(huán)境數(shù)據(jù)，若預(yù)測(cè)結(jié)果在易引發(fā)蔬菜病害的環(huán)境閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)行短期預(yù)警。

無(wú)論是積時(shí)預(yù)警還是短期預(yù)警，本著預(yù)警的原則，預(yù)警須要提前進(jìn)行，因此選擇3 h作為積時(shí)預(yù)警的時(shí)限，選擇1 d作為短期預(yù)警的時(shí)限。對(duì)于短期預(yù)警，須要預(yù)測(cè)第2天的環(huán)境條件來(lái)為蔬菜病害預(yù)警作指導(dǎo)，其中短期預(yù)警通過(guò)支持向量機(jī)算法來(lái)完成對(duì)第2天環(huán)境條件的預(yù)測(cè)。

設(shè)xk(i)為預(yù)測(cè)樣本集，其中k表示環(huán)境指標(biāo)，如空氣溫度的最大值、空氣溫度的最小值等；i表示日期，即數(shù)據(jù)采集的日期?？紤]到各個(gè)預(yù)報(bào)因子之間的量綱有較大差異，因此對(duì)樣本的各個(gè)因子分別做歸一化處理，在本研究中則采用min-max歸一化的方法，使各因子歸一化后的數(shù)據(jù)均落入[0，1]區(qū)間內(nèi)，以消除量綱不同的影響，歸一化表達(dá)式為

式中：max[xk(i)]、min[xk(i)]分別表示第k個(gè)環(huán)境指標(biāo)的最大值、最小值。

本研究選用徑向基函數(shù)作為核函數(shù)來(lái)建立模型，徑向基函數(shù)形式為

則預(yù)測(cè)模型為

根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，并結(jié)合蔬菜的病害種類以及病害發(fā)生的環(huán)境條件，來(lái)判斷環(huán)境條件滿足哪一類預(yù)警，若滿足相應(yīng)類別的預(yù)警，則進(jìn)行報(bào)警。即時(shí)預(yù)警、積時(shí)預(yù)警、短期預(yù)警這3種類別預(yù)警的先后順序是不必限制的，在具體實(shí)踐中可以根據(jù)需要靈活調(diào)整即時(shí)預(yù)警、積時(shí)預(yù)警以及短期預(yù)警的順序，以達(dá)到更好的預(yù)警效果。具體情況如圖3所示。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)硬件與軟件平臺(tái)

2.1.1 硬件平臺(tái) 服務(wù)器類型：5 U塔式；中央處理器型號(hào)：至強(qiáng)Xeon MP E7-3402，處理器頻率：400 MHz；標(biāo)配：中央處理器數(shù)/最大支持?jǐn)?shù)為4/4；內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)/最大：48 GB/48 GB PC2—5300全緩沖雙列直插式存儲(chǔ)模塊(ddr2-667，雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)；硬盤(pán)類型/個(gè)數(shù)：14 GB串行連接SCSI接口/最高可支持6塊3.5寸熱插拔硬盤(pán)；網(wǎng)絡(luò)：集成雙千兆以太網(wǎng)接口；推薦惠普Proliant DL580 G5機(jī)架式服務(wù)器2.5.2支持軟件。

2.1.2 軟件平臺(tái) 選用Java作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，語(yǔ)言運(yùn)行環(huán)境為運(yùn)行于Windows 7 64 bit操作系統(tǒng)上的JDK1.6 64位版本；集成開(kāi)發(fā)環(huán)境為IDE：Eclipse 3.4和安卓開(kāi)發(fā)插件for Eclipse(ADT)；安卓開(kāi)發(fā)庫(kù)：Android SDK(包含Android 1.5以上版本的類庫(kù)和AVD模擬器)，本系統(tǒng)采用Oracle進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。

2.2 系統(tǒng)界面

點(diǎn)開(kāi)應(yīng)用程序(application，簡(jiǎn)稱app)后顯示系統(tǒng)初始界面(圖4)，進(jìn)入系統(tǒng)后，顯示功能界面(圖5)，包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、短信報(bào)警、遠(yuǎn)程控制、歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理等功能，其中實(shí)時(shí)監(jiān)控功能包括空氣溫濕度、土壤水分含量、土壤溫度、二氧化碳濃度、太陽(yáng)輻射指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控狀況；選擇要觀察的溫室、攝像頭、采集點(diǎn)則會(huì)在手機(jī)界面上看到現(xiàn)場(chǎng)圖像(圖6)。選擇溫室進(jìn)行遠(yuǎn)程控制功能，包括增氧機(jī)、卷簾門(mén)、燈光等，能看到現(xiàn)場(chǎng)圖像(圖7)。

3 結(jié)論

通過(guò)查閱文獻(xiàn)及實(shí)地調(diào)研來(lái)確定影響設(shè)施蔬菜的環(huán)境因子，選用徑向基函數(shù)作為核函數(shù)來(lái)建立模型，從而建立預(yù)警模型。根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，并結(jié)合蔬菜的病害種類以及病害發(fā)生的環(huán)境條件，來(lái)判斷環(huán)境條件滿足哪一類預(yù)警。可通過(guò)靈活調(diào)整3種預(yù)警類別的順序，達(dá)到更好的預(yù)警效果。本系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)時(shí)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境為IDE：Eclipse 3.4和安卓開(kāi)發(fā)插件for Eclipse(ADT)，安卓開(kāi)發(fā)庫(kù)為Android SDK(包含Android 1.5以上版本的類庫(kù)和AVD模擬器)。本系統(tǒng)采用Oracle進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，主要由于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)處理數(shù)據(jù)速度快且安全級(jí)別高，能支持快閃及完美恢復(fù)。對(duì)用戶實(shí)行分類可提高效率，總體來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)具有安全簡(jiǎn)潔、實(shí)用的特點(diǎn)，具有較高的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]張 英，穆 楠，張雪清. 國(guó)外設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2008，28(2)：123-125.

[2]辛宗緒. 遼寧省朝陽(yáng)縣設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)策研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012.

[3]喻景權(quán). “十一五”我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)和科技進(jìn)展及其展望[J]. 中國(guó)蔬菜，2011(2)：11-23.

[4]趙彥杰. 中國(guó)北方設(shè)施蔬菜病害調(diào)查及其新病害的發(fā)現(xiàn)與研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2009.

[5]李 明，趙春江，楊信廷，等. 溫室蔬菜病害預(yù)警體系初探——以黃瓜霜霉病為例[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26(6)：324-331.

[6]周艷芳. 蔬菜真菌病害的調(diào)查研究與新病害的發(fā)現(xiàn)[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2011.

[7]楊琦鳳，尹賢貴，潘光輝，等. 重慶地區(qū)番茄煤霉病的發(fā)生與防治[J]. 南方農(nóng)業(yè)，2008，2(9)：30-31.

[8]周 黎，李國(guó)英，丁建軍. 新疆加工番茄根腐病病原的分離和鑒定[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，45(1)：130-134.

[9]馮圣東，賈海濱，張雪娜，等. 兩種設(shè)施蔬菜土壤重金屬與TOC的預(yù)測(cè)模型及環(huán)境預(yù)警值[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，16(2)：329-333.

[10]代秀蓮，劉 琴，申璐嵐. 設(shè)施蔬菜煙粉虱的發(fā)生及預(yù)警防控措施[J]. 中國(guó)園藝文摘，2015(3)：185，220.

[11]紀(jì)思琪，吳 芳. 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蔬菜病害靜態(tài)預(yù)警模型[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)，2016，12(10)：189-191.

[12]柏立新，孫以文. 棉鈴蟲(chóng)災(zāi)變監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)體系及其風(fēng)險(xiǎn)警級(jí)研究[J]. 棉花學(xué)報(bào)，2002，14(2)：99-103.

[13]王立剛，王迎春，邱建軍，等. 中國(guó)農(nóng)區(qū)水體環(huán)境質(zhì)量預(yù)警體系構(gòu)建的研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24(5)：217-220.

[14]于合龍，丁民權(quán)，黃 浦，等. 基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的人參生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)及病害預(yù)警[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，39(1)：120-126.

[15]康曉慧，陳 浩，張 梅. 3種時(shí)間序列分析模型在水稻稻瘟病預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，39(6)：173-177，184.

[16]陸 軍，董 娟，馮子慧. 河蟹生態(tài)養(yǎng)殖病害預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J]. 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2017(5)：63-66.

[17]李 毅，李英梅，張淑蓮，等. 臭氧對(duì)設(shè)施蔬菜病蟲(chóng)害的應(yīng)用效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程，2012，2(增刊1)：31-34.

[18]徐婉莉. 溫州地區(qū)設(shè)施栽培蔬菜病蟲(chóng)害調(diào)查及三個(gè)主要病蟲(chóng)害的防治試驗(yàn)[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[19]馮淵博，徐 進(jìn)，張 濤，等. 西安市設(shè)施蔬菜病蟲(chóng)害發(fā)生特點(diǎn)及綠色防控技術(shù)[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011(16)：142-143.

[20]袁洪波. 日光溫室封閉式栽培系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[21]孫 敏，羅衛(wèi)紅，馮萬(wàn)利，等. 基于Web的設(shè)施蔬菜作物病害診斷與防治管理專家系統(tǒng)[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，37(2)：7-14.