基于Web的植保無人機(jī)共享平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

谷秀艷 李梓鋒

摘? 要：植保無人機(jī)共享平臺是基于Web技術(shù)，為解決農(nóng)戶和無人機(jī)企業(yè)供需問題而設(shè)計(jì)的共享平臺，圍繞管理員和用戶兩種身份，每種身份對應(yīng)相應(yīng)的功能模塊及功能屬性，包括注冊、登錄、查詢、預(yù)定、反饋評價(jià)等。該平臺界面簡單易懂，操作系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，平臺的推廣與應(yīng)用可充分發(fā)揮社會共享資源，解決植保無人機(jī)價(jià)格昂貴、操作技術(shù)難、閑置率高等問題。

關(guān)鍵詞：植保無人機(jī);共享平臺;Web

中圖分類號：TP273;S252.3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）17-0030-05

Abstract：Plant protection UAV sharing platform is based on Web technology and designed to solve the supply and demand problems of farmers and UAV enterprises，the platform consists of two modules：administrator and user. Each module contains a variety of functional attributes，including registration，login，query，reservation，feedback and evaluation. The interface of the platform is simple and easy to understand，and the operating system runs stably.The promotion and application of the platform can give full play to the social shared resources，and solve the problems of high price，difficult operation technology and high idle rate of plant protection UAV.

Keywords：plant protection UAV;sharing platform;Web

0? 引? 言

由于作業(yè)效率高、效果好、不受作業(yè)環(huán)境影響等特點(diǎn)，近年來我國植保無人機(jī)發(fā)展十分迅速。但是對于個(gè)體農(nóng)戶，植保無人機(jī)價(jià)格昂貴、操作技術(shù)難、閑置率高、經(jīng)濟(jì)效益低等問題阻礙其大規(guī)模推廣應(yīng)用;雖部分地區(qū)設(shè)有植保無人機(jī)服務(wù)隊(duì)，但由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)低頻次高密度的規(guī)律，服務(wù)隊(duì)并不能同時(shí)滿足所有農(nóng)戶的農(nóng)時(shí)需求，并且由于服務(wù)隊(duì)的作業(yè)機(jī)型限制，農(nóng)戶并不能選擇適宜的機(jī)型滿足自己作物的作業(yè)需求。因此，亟須搭建植保無人機(jī)共享平臺，為農(nóng)戶和無人機(jī)企業(yè)的植保無人機(jī)供需搭建橋梁。

信息技術(shù)與工程學(xué)院智能技術(shù)與科學(xué)專業(yè)設(shè)有人工智能與機(jī)器識別、智能應(yīng)用技術(shù)等研究方向，開設(shè)“智能機(jī)器人（無人機(jī)）相關(guān)課題綜合實(shí)踐”等課程，畢業(yè)設(shè)計(jì)題目包含多種智能程序設(shè)計(jì)與研究。該共享平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是我院重點(diǎn)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題之一，作者為指導(dǎo)教師，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過對華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、廣州極飛科技、深圳大疆創(chuàng)新等植保無人機(jī)相關(guān)高校、企事業(yè)單位進(jìn)行調(diào)研，了解目前植保無人機(jī)實(shí)際應(yīng)用情況，發(fā)揮我院信息管理、程序設(shè)計(jì)等智能技術(shù)方向的絕對優(yōu)勢，對該系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。

本文擬通過Java、Web、MySQL、JSP技術(shù)等構(gòu)建了一套植保無人機(jī)共享平臺，基于該平臺管理員可以對系統(tǒng)進(jìn)行管理、對預(yù)定信息進(jìn)行受理等。用戶只需支付服務(wù)費(fèi)便可預(yù)定合適的飛手和無人機(jī)進(jìn)行作業(yè)，無須購買植保無人機(jī)、進(jìn)行操作培訓(xùn)。該平臺的應(yīng)用和推廣可以充分發(fā)揮社會上的共享資源，提高經(jīng)濟(jì)效益，對我國推廣植保無人機(jī)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用起到了極大的促進(jìn)作用。

1? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1? 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

通過本人前期調(diào)研情況，結(jié)合實(shí)際需求，對系統(tǒng)整體功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。植保無人機(jī)共享平臺主要分為管理員與用戶兩個(gè)角色，管理員主要針對用戶管理、公告管理、無人機(jī)信息管理、預(yù)定信息管理、無人機(jī)保修管理、評價(jià)反饋管理等功能模塊進(jìn)行維護(hù)和修改等操作，用戶主要是通過該系統(tǒng)進(jìn)行查看公告信息、無人機(jī)信息、無人機(jī)預(yù)定信息、無人機(jī)保修信息以及作業(yè)后進(jìn)行評價(jià)反饋等操作。該平臺結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.2? 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)實(shí)體

E-R圖可以看作是關(guān)系模型的原型。每個(gè)實(shí)體都是一個(gè)表，實(shí)體之間的關(guān)系可以合并到一個(gè)實(shí)體中，也可以是另一個(gè)表，關(guān)系表和相關(guān)實(shí)體表是要聯(lián)系的主鍵或外鍵。根據(jù)需求分析，本平臺包括管理員和用戶兩種身份以及無人機(jī)信息模塊、預(yù)定模塊、評價(jià)模塊、保修模塊、公告模塊這些實(shí)體，實(shí)體與實(shí)體之間緊密相連，且每個(gè)實(shí)體擁有自己的屬性，本文通過實(shí)體關(guān)系圖表示在信息系統(tǒng)中概念模型的數(shù)據(jù)存儲。該平臺E-R關(guān)系實(shí)體圖如圖2所示。

1.3? 數(shù)據(jù)表

數(shù)據(jù)表表示一個(gè)內(nèi)存內(nèi)關(guān)系數(shù)據(jù)的表，作為Data Set的成員使用。使用相應(yīng)的數(shù)據(jù)表構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)表對象，使用Add方法將其添加到數(shù)據(jù)表對象的表集合中，再將其添加到數(shù)據(jù)庫中。初次創(chuàng)建數(shù)據(jù)表要定義表的架構(gòu)，創(chuàng)建數(shù)據(jù)列對象并將其添加到表的列集合中。表中的列可以映射到數(shù)據(jù)源中的列、包含從表達(dá)式計(jì)算所得的值、自動遞增它們的值或包含主鍵值。在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建數(shù)據(jù)表之后執(zhí)行的活動與使用數(shù)據(jù)庫中的表時(shí)執(zhí)行的活動相同。管理員可以添加、查看、編輯和刪除表中的數(shù)據(jù)，可以監(jiān)視錯(cuò)誤和事件，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)要求、輸入和輸出數(shù)據(jù)量要求進(jìn)行分析，將數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)關(guān)系由數(shù)據(jù)表組成，表的結(jié)構(gòu)在表的字段中表示。本平臺包括t_baoxiu表、t_gonggao表、t_leixing表、t_pingjia表、t_user表、t_wurenji表、t_yuding表等數(shù)據(jù)表，以t_user表為例，如表1所示。

2? 系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)

2.1? 管理員功能模塊

2.1.1? 登錄模塊

管理員輸入正確的賬號、密碼及驗(yàn)證碼，通過登錄界面登錄系統(tǒng)，登錄成功后系統(tǒng)自動識別身份，如圖3所示。

管理員登錄成功后進(jìn)入系統(tǒng)操作界面，可對用戶管理、公告管理、無人機(jī)信息管理、預(yù)定信息管理、無人機(jī)保修管理、評價(jià)反饋管理等功能模塊進(jìn)行修改和維護(hù)等相應(yīng)的操作，以管理員查看“未受理”預(yù)定信息為例，如圖4所示。

2.1.2? 用戶管理模塊

管理員通過列表可查看、修改、添加及刪除用戶信息，包括用戶名、密碼、姓名、聯(lián)系方式、家庭住址、緊急聯(lián)系人、備注，用戶的信息從數(shù)據(jù)庫表1 t_user表取出，然后進(jìn)行渲染顯示在頁面上。如果管理員進(jìn)行數(shù)據(jù)上的修改，那么所修改的信息也會保存到數(shù)據(jù)庫表1 t_user表中。

2.1.3? 公告管理模塊

管理員可查看、修改、添加及刪除公告信息。包括公告類型、公告標(biāo)題、公告內(nèi)容、供稿人、有效期、備注。此模塊目的是為了發(fā)布無人機(jī)優(yōu)惠、無人機(jī)維護(hù)、無人機(jī)作業(yè)需求等信息。從而用戶可結(jié)合需要選擇合適的無人機(jī)進(jìn)行作業(yè)，大大提高用戶體驗(yàn)。

2.1.4? 無人機(jī)信息管理模塊

管理員可查看、修改、添加、刪除無人機(jī)信息。包括機(jī)型、生產(chǎn)廠家、續(xù)航時(shí)間、作業(yè)效率、操作飛手、數(shù)量、備注。

2.1.5? 預(yù)定信息管理模塊

管理員可查看、修改、受理、刪除預(yù)定信息。包括預(yù)定編號、預(yù)定人、預(yù)定日期、無人機(jī)型號、預(yù)定數(shù)量、預(yù)定飛手、備注。

2.1.6? 保修管理模塊

管理員可查看、修改、添加、刪除保修信息。包括保修機(jī)型、保修時(shí)間、保修原因、操作人員、保修記錄、維修結(jié)果、備注。當(dāng)用戶使用無人機(jī)出現(xiàn)故障或者出現(xiàn)損壞時(shí)，可立即與平臺管理員溝通。

2.1.7? 評價(jià)反饋管理模塊

管理員可查看、修改、添加、刪除評價(jià)反饋信息。包括反饋人員、反饋名稱、反饋日期、反饋類型、反饋內(nèi)容、備注等信息。

2.2? 用戶功能模塊

2.2.1? 用戶注冊模塊

未注冊的新用戶可以點(diǎn)擊注冊進(jìn)行新用戶注冊，如圖5所示。用戶填寫賬號、密碼及驗(yàn)證碼，通過腳本語言獲取用戶填寫的信息，若是已存在用戶則返回“已有用戶直接登錄”的相關(guān)提示。用戶成功注冊后通過JavaScript腳本語言上傳到數(shù)據(jù)庫保存。用戶登錄成功后進(jìn)入系統(tǒng)，可以對公告信息、無人機(jī)信息等進(jìn)行查看，對個(gè)人信息、預(yù)定信息、無人機(jī)保修、評價(jià)反饋進(jìn)行相應(yīng)操作。

2.2.2? 預(yù)定信息模塊

此模塊是系統(tǒng)的核心，用戶通過信息列表可新增預(yù)定及查詢預(yù)定狀態(tài)。增加預(yù)定時(shí)，用戶結(jié)合自身需求，如實(shí)填寫預(yù)定人、無人機(jī)名、作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)面積、預(yù)定時(shí)間、預(yù)定數(shù)量、備注等進(jìn)行預(yù)定，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)約作業(yè)，新增預(yù)定界面如圖6所示。預(yù)定后可通過“查詢預(yù)定狀態(tài)”實(shí)時(shí)關(guān)注預(yù)定結(jié)果，若為“已受理”則預(yù)定成功，并且可通過電話與聯(lián)系人進(jìn)行細(xì)節(jié)溝通，如圖7所示。

2.2.3? 評價(jià)反饋模塊

用戶通過信息列表可查看、添加評價(jià)反饋信息，包括反饋人員、反饋名稱、反饋日期、反饋類型、反饋內(nèi)容、備注等。用戶可在無人機(jī)作業(yè)后，對本次作業(yè)進(jìn)行評價(jià)及反饋，作業(yè)效率及作業(yè)效果是否滿意，以及機(jī)器是否有故障，是否需要報(bào)修等。

3? 系統(tǒng)模塊運(yùn)行測試

為確保系統(tǒng)能正常運(yùn)行和對功能模塊進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行系統(tǒng)模塊的運(yùn)行測試。本系統(tǒng)通過對用戶注冊模塊、登錄模塊、查詢模塊、評價(jià)反饋模塊、無人機(jī)預(yù)定模塊等系統(tǒng)功能性、可靠性、易使用性等進(jìn)行了測試，以確保操作系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定的運(yùn)行，更好服務(wù)植保無人機(jī)共享平臺。

3.1? 注冊模塊測試

輸入注冊賬號、密碼時(shí)檢測用戶名是否被注冊，如賬號已注冊，注冊失敗，返回登陸;如果注冊成功則自動登錄。注冊模塊用例表如表2所示。

3.2? 登錄模塊測試

用戶使用注冊時(shí)填寫的用戶名登錄。登錄需要使用Spring開源框架來發(fā)送用戶對應(yīng)賬號密碼，直接從數(shù)據(jù)庫中校驗(yàn)，成功登錄后跳轉(zhuǎn)到主頁。測試登錄模塊用例表如表3所示。

3.3? 查詢模塊測試

用戶可以在搜索欄里輸入自己所要的信息后點(diǎn)擊查詢，便可在頁面查看相關(guān)信息。測試主要包括模糊查詢、默認(rèn)查詢、有空格等情況下能否順利查詢。測試后該模塊功能正常運(yùn)行，如表4所示。

3.4? 反饋模塊測試

訂單完成后用戶可以對無人機(jī)及作業(yè)情況進(jìn)行評價(jià)反饋，保存提交后管理員可查看。測試主要包括反饋日期、反饋人員、反饋內(nèi)容等是否可以正常顯示。測試后該模塊功能正常運(yùn)行。

3.5? 預(yù)定模塊測試

為了保證系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用性，與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，以其增城試驗(yàn)田水稻作物為例，試驗(yàn)田負(fù)責(zé)人進(jìn)行線上預(yù)定測試，管理員對預(yù)定信息進(jìn)行受理，受理后進(jìn)行實(shí)際作業(yè)，并進(jìn)行評價(jià)反饋，測試后該系統(tǒng)功能正常。

4? 結(jié)? 論

本文通過Java、Web、MySQL、JSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)了植保無人機(jī)共享平臺的設(shè)計(jì)，通過功能測試，系統(tǒng)運(yùn)作正常。系統(tǒng)主要包含管理員與用戶兩個(gè)角色，管理員適當(dāng)調(diào)配植保無人機(jī)及飛手，并對用戶管理、公告管理、無人機(jī)信息管理、預(yù)定信息管理、無人機(jī)保修管理、評價(jià)反饋管理等功能模塊進(jìn)行維護(hù)和修改等操作;用戶只需支付服務(wù)費(fèi)，無須購買昂貴的植保機(jī)器，無須進(jìn)行植保無人機(jī)操作培訓(xùn)，并且可以通過該系統(tǒng)查看公告信息、無人機(jī)信息、無人機(jī)保修信息、無人機(jī)在線預(yù)定以及作業(yè)后進(jìn)行評價(jià)反饋等操作。

該平臺可充分發(fā)揮社會上的共享資源，大大提高經(jīng)濟(jì)效益，但是本平臺對作業(yè)后的薪資結(jié)算部分尚未開發(fā)，且尚未投入市場使用，本團(tuán)隊(duì)教師會繼續(xù)努力，通過與合作單位的實(shí)際應(yīng)用情況對系統(tǒng)進(jìn)行升級完善，積極申報(bào)相關(guān)研究項(xiàng)目，并進(jìn)行市場推廣與應(yīng)用，期望本植保無人機(jī)共享平臺可為農(nóng)戶和無人機(jī)企業(yè)的供需搭建橋梁，對我國在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域推廣植保無人機(jī)起到促進(jìn)作用。

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作者簡介：谷秀艷（1990—），女，漢族，遼寧鐵嶺人，教師，碩士研究生，研究方向：智能科學(xué)與技術(shù)、無人智能技術(shù);李梓鋒（1998—），男，漢族，廣東廣州人，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、軟件開發(fā)。