何歡歡 韓鵬輝 孟兆娟 彭璐 張煜啟 逯玉蘭

摘? 要： 針對目前市場上大多數(shù)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺功能單一的缺點，設(shè)計了一款集專家在線答疑、智能識別病蟲害、農(nóng)業(yè)知識學(xué)習(xí)、農(nóng)友社交服務(wù)于一體的系統(tǒng)，旨在幫助農(nóng)戶解決生產(chǎn)過程中的難題，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。該系統(tǒng)采用前后端分離開發(fā)技術(shù)，后端使用Spring、SpringMVC、MyBatis框架搭建，前端使用Vue、Ajax技術(shù)開發(fā)，并采取SIFT算法實現(xiàn)圖像匹配。使用結(jié)果表明，該軟件功能全面，操作簡便，能夠滿足農(nóng)戶基本需求。

關(guān)鍵詞： 智慧農(nóng)業(yè); SSM框架; MySQL數(shù)據(jù)庫; 圖像識別

中圖分類號：TP368.1? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）12-41-04

Abstract： In view of the shortcoming of the single function of most agricultural information service platforms on the market at present， this paper designed a system which integrates experts' online question-answer， intelligent identification of diseases and pests， agricultural knowledge learning and social service of farmers， aiming at helping farmers solve the problems in the production process and promoting the development of agricultural production. The system adopted the development technology of front and back end separation， the back end used Spring， SpringMVC， MyBatis framework to build， the front end used Vue， AJAX technology for development， and SIFT algorithm was adopted to achieve image matching. The application results showe that the software has comprehensive functions and is easy to operate， and can meet the basic needs of farmers.

Key words： smart agriculture; SSM framework; MySQL database; image recognition

0 引言

目前，農(nóng)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為一種必然趨勢。為推動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型，促進農(nóng)村科技發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺應(yīng)運而生[1-3]。農(nóng)業(yè)信息化已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展方向，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前市場上雖然存在多款農(nóng)業(yè)軟件，例如，“我會種”和“農(nóng)醫(yī)生”App，但都存在功能單一的缺點，農(nóng)戶需要下載許多軟件，才能夠滿足其生產(chǎn)需求[4-5]。鑒于市場上功能齊全的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)較少，本文設(shè)計了一款集專家在線答疑、智能識別病蟲害、農(nóng)業(yè)知識學(xué)習(xí)、農(nóng)友社交服務(wù)于一體的系統(tǒng)，旨在幫助農(nóng)戶解決生產(chǎn)過程中的難題，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。

1 系統(tǒng)需求分析

為盡可能給農(nóng)技人員與農(nóng)戶提供更多幫助，豐富系統(tǒng)功能，本文在需求分析的基礎(chǔ)上將著重研究以下幾個方面：①幫助農(nóng)戶進行對病蟲草害的快速識別;②對農(nóng)戶遇到的病蟲草害問題及時提供專業(yè)意見;③開展學(xué)習(xí)交流，提升農(nóng)戶生產(chǎn)技能;④提供信息交流平臺，方便農(nóng)戶相互交流。

2 項目總體設(shè)計

為實現(xiàn)以上目標，系統(tǒng)需具備以下功能：①在線咨詢功能。農(nóng)戶將遇到的農(nóng)業(yè)問題進行描述后上傳，在線專家將會及時提供解決方案，降低農(nóng)作物的災(zāi)害損失。②病蟲害智能識別功能。農(nóng)戶將遇到的病蟲草害拍照上傳，系統(tǒng)將快速準確識別名稱，以便農(nóng)戶采取相應(yīng)控制措施。③專家將定期發(fā)布有關(guān)種植、生長、采摘的農(nóng)業(yè)文章，農(nóng)戶可瀏覽閱讀。④農(nóng)戶可以將農(nóng)場現(xiàn)狀拍照上傳，與周邊用戶進行交流，總結(jié)種植經(jīng)驗。

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.1 技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)采用傳統(tǒng)MVC模式進行開發(fā)，通過SSM[6-8]框架搭建項目，設(shè)計技術(shù)主要有Web服務(wù)器、開發(fā)環(huán)境和數(shù)據(jù)庫等，系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境如表1所示。

2.1.1 數(shù)據(jù)庫的連接

spring.datasource.driverClassName=com.mysql.cj.jdbc.Driver

spring.datasource.url=jdbc：mysql：//localhost：3306/briup？

useSSL=false&useUnicode=false&characterEncoding=utf8&serverTimezone=Asia/Shanghai

spring.datasource.username=root

spring.datasource.password=123456

mybatis.mapper-locations= classpath：/mapper/**/*.xml

server.port=8888

2.1.2 系統(tǒng)開發(fā)步驟

⑴ 后端開發(fā)

后端代碼編寫主要在IDEA中完成，使用三層架構(gòu)來完成，首先在generatorConfig中配置好所需要的文件及其屬性，利用mybatis-generator自動生成bean包和dao層，在service接口中聲明方法，并通過impl類實現(xiàn)，最后通過controller類調(diào)用impl類中的方法來實現(xiàn)增、刪、查、改操作。代碼編寫完成后，通過 swagger界面來測試檢查功能實現(xiàn)。

⑵ 前端設(shè)計

前端設(shè)計在VScode中完成，通過配置路由實現(xiàn)與后臺的交互，采用Vue技術(shù)嵌套CSS實現(xiàn)前端頁面的數(shù)據(jù)展示以及外觀設(shè)計。

⑶ 代碼集成

小組成員分工合作，實現(xiàn)各個模塊的代碼編寫，編寫完成后，使用代碼集成工具，將代碼提交至gitee平臺，實現(xiàn)代碼集成。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

根據(jù)對系統(tǒng)的分析與定義，可以將系統(tǒng)分為五大模塊，分別是注冊登錄模塊、在線答疑模塊、智能識別模塊、農(nóng)業(yè)知識學(xué)習(xí)模塊、農(nóng)友社交模塊。

⑴ 注冊登錄模塊

新用戶首先進行注冊，在注冊界面輸入手機號、密碼以及確認密碼，點擊確定后，系統(tǒng)將前端參數(shù)提交后臺，后臺判斷是否符合要求，若符合，則顯示注冊成功，系統(tǒng)進入登錄界面;若不符合，系統(tǒng)提示請重新輸入。注冊登錄流程圖如圖2所示。

⑵ 在線答疑模塊

本模塊的使用角色是農(nóng)戶與專家。專家登錄系統(tǒng)后，點擊咨詢模塊，可看到農(nóng)戶發(fā)布的問題，進行答復(fù)，及時提供意見。通過遠程在線答疑，第一時間對病蟲草害進行防治措施，將災(zāi)害損失程度降到最低。農(nóng)戶點擊咨詢模塊，可以填寫問題描述，進行上傳。

⑶ 智能識別模塊

引入百度AI智能識別插件，為農(nóng)戶提供作物識別功能。具體獲取步驟為：登錄百度AI開放平臺，下載SDK工具包，獲取API Key，Secret Key，調(diào)用植物識別接口。

鑒于SIFT對圖像旋轉(zhuǎn)、縮放等具有不變性，因此使用SIFT算法[9-10]進行特征提取，通過將圖像與高斯函數(shù)卷積，得到高斯差分空間。對DoG空間進行極值檢測，若DoG中某點的像素值是其周圍相鄰DoG中的極值，則該點是一個SIFT特征點。

智能識別模塊包括作物種類識別和病蟲害識別。本模塊的使用角色包括農(nóng)戶與專家。農(nóng)戶通過該系統(tǒng)，將病蟲草害、農(nóng)作物的照片拍照上傳，即可知曉其物種名稱，加深對病蟲草害、農(nóng)作物的認識與辨別，并對病蟲害采取及時防治措施。專家也可使用該功能，在科學(xué)研究中起到一定的輔助作用。咨詢模塊界面展示和作物識別界面展示如圖3和圖4所示。

⑷ 農(nóng)業(yè)知識學(xué)習(xí)模塊

在該系統(tǒng)中，為農(nóng)戶推送了相關(guān)的專業(yè)知識，農(nóng)戶可以學(xué)習(xí)、查詢農(nóng)業(yè)知識，科學(xué)種植，解決了農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)知識無處了解、不夠了解的問題。

農(nóng)戶登錄系統(tǒng)，進入農(nóng)業(yè)知識學(xué)習(xí)模塊，可以看到專家發(fā)布的農(nóng)業(yè)文章，點擊即可瀏覽閱讀。同時農(nóng)戶可在該模塊進行檢索，查找需要的內(nèi)容。專家則需在進入該模塊后，發(fā)布有關(guān)農(nóng)業(yè)研究的文章。

⑸ 農(nóng)友社交模塊

本模塊的使用者為農(nóng)戶。農(nóng)戶可以將農(nóng)場種植情況發(fā)布在朋友圈，同周邊農(nóng)友分享，交流技術(shù)經(jīng)驗，互幫互助，共同提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計的智慧農(nóng)業(yè)信息綜合服務(wù)系統(tǒng)旨在為農(nóng)戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，解決農(nóng)戶在生產(chǎn)過程中遇到的困難，最大限度地開發(fā)和利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。

系統(tǒng)功能齊全，為農(nóng)戶提供了生產(chǎn)過程中所需的多種服務(wù)。本文創(chuàng)新點如下：①引入百度AI智能識別插件，對農(nóng)戶與專家上傳的圖像進行快速識別。②引入農(nóng)友社交模塊，以發(fā)布動態(tài)的方式，促進農(nóng)戶信息交流，技術(shù)詢問。智慧農(nóng)業(yè)信息綜合服務(wù)系統(tǒng)仍存在一些問題，如農(nóng)業(yè)知識的全網(wǎng)覆蓋、農(nóng)業(yè)標準的制定等問題，還有待進一步解決。

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