李同樂 楊丹 方芳

摘要：云端種植作為當今社會中草藥種植發(fā)展的趨勢，利用計算機網(wǎng)絡，大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)。根據(jù)每種中草藥生長周期生成植物生長各項指標的增長情況，用戶調(diào)整種植因素，可改變中草藥生長情況。在這一過程中用戶可以了解到自己所種植的中草藥生長狀態(tài)、生長過程，加強了對中草藥的認識。實現(xiàn)了中草藥生長培養(yǎng)過程化、個性化、智能化。對基于大數(shù)據(jù)挖掘的云端種植進行探討，以期能夠助力我國中草藥種植的發(fā)展與中草藥常識的普及。

關(guān)鍵詞：中草藥;云端種植;大數(shù)據(jù)技術(shù);云計算

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）11-0038-03

1 概述

基于大數(shù)據(jù)挖掘的“云端種植”致力于為高校學生以及中草藥愛好者開創(chuàng)一個安全的學習和分享的模擬種植中草藥云端平臺。由于許多珍貴的中草藥種植需要很多外界環(huán)境條件的支持，且許多中草藥生長條件苛刻，生長環(huán)境人類不便實地勘察;目前中草藥種類繁多，某些同類藥材形狀差異不明顯，使得中草藥實地種植和辨別難度加大。對一些中草藥相關(guān)專業(yè)和中草藥種植愛好者的初步學習造成一定的辨別阻礙。對于上述問題，同時也為了符合當今中醫(yī)藥發(fā)展潮流。本文通過利用大數(shù)據(jù)挖掘的云端種植系統(tǒng)，打破傳統(tǒng)種植方式，以現(xiàn)代技術(shù)來展現(xiàn)中草藥種植。使用較低的成本來普及藥物種植與認知，推進中國藥物種植和培育的現(xiàn)代化。

同時用戶可以看到植物生長的全過程，在實踐中更好的學習中草藥文化知識。草藥種植成功后，會向用戶展示該草藥的藥用價值等信息，也可以通過云端共享上傳自己種植全過程供其他用戶觀看學習。同時也是一種宣傳中國文化和中草藥文化的方式

2 系統(tǒng)需求與功能

云端種植系統(tǒng)的開發(fā)主要使用大數(shù)據(jù)挖掘與云計算等一系列現(xiàn)代化技術(shù)，為滿足系統(tǒng)與相關(guān)功能的實現(xiàn)，特對云端種植系統(tǒng)提出以下相關(guān)要求

大數(shù)據(jù)挖掘的主要要求：1）實現(xiàn)不同的地形用以滿足特定的中草藥種植;不同的地區(qū)對于中草藥的生長有不同的速率;2）中草藥種類設計精準，設計中草藥的種類和數(shù)量足以滿足用戶需求;3）通過大量問卷調(diào)查的方式，統(tǒng)計分析大量數(shù)據(jù)能夠了解用戶的主觀需求。

滿足大數(shù)據(jù)挖掘的云端種植系統(tǒng)必須要：1）用戶可以根據(jù)自己的需求注冊個人賬號選定一個或多個中草藥品種，在系統(tǒng)提供的地圖范圍內(nèi)選中合適的種植地點;2）可自定義草藥生長的環(huán)境因素，包括生態(tài)因素（光照強度、溫度、濕度、水分、空氣、以及各種天氣變化），土壤因子、地形因子等。3）草藥種植成功后，會向用戶展示該草藥的藥用價值等信息，對了解學習中醫(yī)藥都有深刻意義;4）將中草藥生長信息與解決方法更準確、更及時、更有效地反饋給用戶。

系統(tǒng)功能：1）中草藥虛擬種植體驗功能;用戶注冊個人信息后可自定義領取一顆中草藥種子，在種植過程中，根據(jù)需要選定環(huán)境因子（生態(tài)、土壤、地形等），并可在中草藥不同生長階段進行相應環(huán)境因子的更改，便于用戶更好體驗虛擬中草藥的過程;2）3D全景觀測功能;用戶登錄此系統(tǒng)后，可根據(jù)系統(tǒng)提供的地圖上自定義切換到3D模式，全景觀測此中草藥的生長環(huán)境和生長狀況。3D全景功能可以解決用戶不能實地勘察的和無法到達實地種植等問題;3）大數(shù)據(jù)背景下的共享學習中草藥;系統(tǒng)前期通過大數(shù)據(jù)收集并注入相關(guān)中草藥方面的信息。同時系統(tǒng)提供相應的論壇平臺，用戶可在此論壇上可交流種植經(jīng)驗和感想。通過大數(shù)據(jù)將用戶種植成功的中草藥種植過程形成云端記錄存檔，其他用戶可在云端根據(jù)需求選擇觀看并學習;4）了解中草藥相關(guān)知識的功能;此系統(tǒng)可作為中草藥掌上圖書館使用，為用戶提供大量中草藥相關(guān)知識信息，方便用戶查找和學習;5）供高校教學使用;用戶可綁定相關(guān)學校賬號信息，選定學生或教師端登錄，通過此系統(tǒng)可進行教學互動體驗;6）云計算后更加精準的中草藥生長反饋;此系統(tǒng)可通過海量數(shù)據(jù)計算本草藥生長各項指標，為用戶提供更精確且真實的生長狀況反饋。

3 基于大數(shù)據(jù)挖掘的云端系統(tǒng)總體架構(gòu)設計

基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，現(xiàn)對于云端種植系統(tǒng)的總體架構(gòu)設計如下：數(shù)據(jù)收集層、數(shù)據(jù)傳輸層、云端服務、大數(shù)據(jù)計算和前端開發(fā)等。

3.1數(shù)據(jù)收集層

由于外界環(huán)境因素的改變，通過感知種植區(qū)域的環(huán)境天氣數(shù)據(jù)信息，對影響到中草藥生長狀態(tài)的各種外界因素在云端數(shù)據(jù)庫中進行比較與判斷，或按照不同中草藥的不同生長階段需求，調(diào)整相關(guān)種植區(qū)域的外界環(huán)境因素來有助于中草藥更好的健康生長。

將感知器（攝像頭）放置在種植區(qū)域，以收集相關(guān)實時信息數(shù)據(jù)，將實時的天氣、溫度、濕度、光照等環(huán)境條件上傳至云端服務器中?？墒褂肰R技術(shù)來模擬草藥的生長情況，在虛擬的環(huán)境下全方位的觀察用戶種植的草藥生長狀況。對于不利的天氣和溫度因素等突發(fā)狀況，記錄后將非正常的生長數(shù)據(jù)提供給用戶以供其判斷。

3.2前端開發(fā)

通過每天觀察自己種植中草藥各項指標的增減情況，更加直觀地體驗到中草藥種植過程中各種環(huán)境因子對其生長的影響，方便用戶去學習了解中草藥并加深對中草藥學習的興趣。草藥種植成活后顯示此草藥的各項基本信息，并且用戶可領取下一種植難度稍大的中草藥。種植草藥的過程中用戶可至App論壇發(fā)表或搜索相關(guān)經(jīng)驗，互相交流互相學習，提高對中草藥的興趣。

用戶使用可以在系統(tǒng)登錄界面輸入相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行登錄系統(tǒng)的操作，同時在此系統(tǒng)中實現(xiàn)中草藥虛擬種植、生長狀態(tài)與外界環(huán)境因素的采集與查看、中草藥相關(guān)知識學習、精準的中草藥生長信息反饋、用戶可在提供的討論區(qū)進行交流溝通、給用戶發(fā)送有關(guān)所種植與培育的草藥生長狀態(tài)與應對方法等功能。

3.3 云端服務

使用云服務器在云端搭建系統(tǒng)云端服務平臺，可為用戶提供查看中草藥的生長狀態(tài)與信息服務，大大降低生產(chǎn)成本。主要以單一網(wǎng)絡為主導，即Software-as-a-Service（SaaS），讓用戶無須購買此軟件，只要想提供商租用基于Web的軟件。用戶在手機端即可虛擬中草藥種植的全過程。

通過測試應用程序與數(shù)據(jù)相對于最終用戶的地理位置、云中、云內(nèi)外以及計算機層和數(shù)據(jù)存儲多層次之間的I/O訪問速度等方法來度量和評估云計算所能為用戶提供服務的性能。以滿足用戶更及時、更準確、更快速地獲取有關(guān)生長信息與解決方案。

3.4 大數(shù)據(jù)計算

系統(tǒng)使用有關(guān)現(xiàn)代信息技術(shù)，包括提取大數(shù)據(jù)價值的技術(shù)，根據(jù)特定目標，經(jīng)過數(shù)據(jù)收集與存儲、數(shù)據(jù)篩選、算法分析與預測、數(shù)據(jù)分析結(jié)果展示等，為做出正確決策提供依據(jù)。通過保存和分析用戶的云端種植信息數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)挖掘和輔助決策提供支持。

通過對大量問卷調(diào)查的數(shù)據(jù)分析，提取出大多數(shù)用戶的實際需求，設計出符合用戶需求的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能，同時將大量有效的數(shù)據(jù)進行保存，為后期有關(guān)系統(tǒng)功能的維護提供保障。

3.5數(shù)據(jù)傳輸層

運用支持Android的軟件服務平臺，設計與其有關(guān)的人機交互界面，用戶從系統(tǒng)登錄界面輸入相關(guān)信息進入;平臺獲取用戶輸入信息，發(fā)送用戶請求;將需求數(shù)據(jù)傳送到Tomcat服務器;可與其他終端產(chǎn)品相結(jié)合，增強平臺數(shù)據(jù)的可靠性。使用大數(shù)據(jù)云計算等技術(shù)提供更為真實的虛擬中草藥生長過程，提供更人性化和全面的高質(zhì)量技術(shù)支持。建立軟件開發(fā)的模板，用便捷的方法為各高校學生定制專門的服務端，達到更效益化成本。使用Servlet服務器開發(fā)技術(shù)，從客戶端提出相關(guān)數(shù)據(jù)或請求，將用戶信息與需求數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中或?qū)?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)返回到客戶端。下圖為此系統(tǒng)的開發(fā)流程。

3.6界面功能及表現(xiàn)形式

（1） App圖標

（2）登錄界面

4 開發(fā)應用技術(shù)

VR虛擬技術(shù)。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)與多媒體、網(wǎng)絡技術(shù)并稱為三大前景最好的計算機技術(shù)，在越來越多的領域中得到廣泛的應用。而生命研究活動又是全世界研究的重點，因此虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為新技術(shù)被用到醫(yī)學科研活動中成了必然的選擇。醫(yī)學虛擬仿真系統(tǒng)包括仿真外科手術(shù)訓練、中醫(yī)推拿按摩、運動理療與恢復等內(nèi)容。在醫(yī)學教育中廣泛合理地運用仿真實踐教學，對學生鞏固理論基礎，掌握基本操作技能，提高獨立操作能力及分析問題和解決問題的能力是最有效的手段。

3D全景技術(shù)。三維全景技術(shù)是目前迅速發(fā)展并逐步流行的一個虛擬現(xiàn)實分支，可廣泛應用于網(wǎng)絡三維業(yè)務，也適用于網(wǎng)絡虛擬教學領域。傳統(tǒng)三維技術(shù)及以vrml為代表的網(wǎng)絡三維技術(shù)都采用計算機生成圖像的方式來建立三維模型，而三維全景技術(shù)則是利用實景照片建立虛擬環(huán)境，按照照片拍攝→數(shù)字化→圖像拼接→生成場景的模式來完成虛擬現(xiàn)實的創(chuàng)建，更為簡單實用。

大數(shù)據(jù)背景。大數(shù)據(jù)（Big Data），指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。

5大數(shù)據(jù)挖掘的優(yōu)勢

本篇所論述的云端種植系統(tǒng)主要使用云計算技術(shù)，將服務器和數(shù)據(jù)庫部署在了云端數(shù)據(jù)平臺。同時直接將現(xiàn)場收集到的有關(guān)種植過程的環(huán)境因素數(shù)據(jù)信息傳送至云端，而后從云端平臺接收指令。此舉利用了云計算的優(yōu)點，以相對較低的成本普及中草藥知識和云端種植的有關(guān)信息。在大量的數(shù)據(jù)分析下更好地把握用戶與社會的需求，更準確地開發(fā)出符合社會需求的系統(tǒng)軟件。

當前是大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)的重要性不言而喻。數(shù)據(jù)挖掘分析等技術(shù)，可以將用戶數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析處理，挖掘用戶的潛在需求。App將用戶搜索過的中草藥相關(guān)知識，通過大數(shù)據(jù)將用戶種植成功的中草藥種植過程形成云端記錄存檔，其他用戶可在云端根據(jù)需求選擇觀看并學習。

通過大數(shù)據(jù)挖掘，從大量的數(shù)據(jù)中通過算法搜索出對于系統(tǒng)開發(fā)有用的信息?？筛玫伢w現(xiàn)出多數(shù)用戶的需求，更快的確定出系統(tǒng)功能與目標。例如若發(fā)現(xiàn)多數(shù)用戶對于某些特殊的中草藥類型較感興趣，為此在數(shù)量的分配上可提供較多的此種中草藥種植與詳細的中草藥知識。

6結(jié)束語

云端種植是當今中藥種植發(fā)展的趨勢，為中草藥知識的推廣創(chuàng)造了有利條件，但是由于中國種植信息化的實際情況，云端種植還未能得到大規(guī)模普及。本篇通過論述基于數(shù)據(jù)挖掘的云端種植系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，探討了以大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來普及種植信息化和中草藥知識傳播的方案，對種植信息化和中草藥知識的普及有積極推動作用。同時可獲取高端廣告費用即利用廣告吸引廣告商，以廣告圖形被點擊并連接到相關(guān)網(wǎng)址或詳細內(nèi)容頁面1000次為基準的網(wǎng)絡廣告收費模式。

此次新冠狀肺炎的突然爆發(fā)，中醫(yī)中藥再次走進人們的視野，國民對中草藥的信賴度不斷提高，中草藥種植行業(yè)愈發(fā)火熱。但由于珍稀中草藥種植難度大、生長條件苛刻、成活率低，市場極度稀缺種植中草藥人才?！霸贫朔N植”平臺可自定義調(diào)試中草藥生長過程中各項影響因素，便于技術(shù)人員練習種植技術(shù)，熟練后可大大縮減種植成本，提高產(chǎn)業(yè)價值。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，將以更低的成本與更先進的技術(shù)進行有關(guān)系統(tǒng)的實現(xiàn)，完成對于藥物種植的全天候觀測，以此推動我國中醫(yī)藥的發(fā)展進程，并且對社會發(fā)展產(chǎn)生一定的積極影響。

參考文獻：

[1] 蔡景葉.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)推廣[J].農(nóng)業(yè)機械，2019（3）：74-75.

[2] 余永紅，向曉軍，高陽，等.面向服務的云數(shù)據(jù)挖掘引擎的研究[J].計算機科學與探索，2012，6（1）：46-57.

[3] 辛西.信息技術(shù)與信息服務國際研討會論文集：A集[C].北京：中國社會出版社，1994.

[4] 黃博.我國農(nóng)村信息化現(xiàn)狀與改進建議[J].考試周刊，2013（95）：130-132.

【通聯(lián)編輯：光文玲】