基于大數(shù)據(jù)挖掘的云端種植

李同樂 楊丹 方芳

摘要：云端種植作為當(dāng)今社會(huì)中草藥種植發(fā)展的趨勢(shì)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，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(zhǎng)周期生成植物生長(zhǎng)各項(xiàng)指標(biāo)的增長(zhǎng)情況，用戶調(diào)整種植因素，可改變中草藥生長(zhǎng)情況。在這一過(guò)程中用戶可以了解到自己所種植的中草藥生長(zhǎng)狀態(tài)、生長(zhǎng)過(guò)程，加強(qiáng)了對(duì)中草藥的認(rèn)識(shí)。實(shí)現(xiàn)了中草藥生長(zhǎng)培養(yǎng)過(guò)程化、個(gè)性化、智能化。對(duì)基于大數(shù)據(jù)挖掘的云端種植進(jìn)行探討，以期能夠助力我國(guó)中草藥種植的發(fā)展與中草藥常識(shí)的普及。

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

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(xué)生以及中草藥愛好者開創(chuàng)一個(gè)安全的學(xué)習(xí)和分享的模擬種植中草藥云端平臺(tái)。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(zhǎng)條件苛刻，生長(zhǎng)環(huán)境人類不便實(shí)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(shí)地種植和辨別難度加大。對(duì)一些中草藥相關(guān)專業(yè)和中草藥種植愛好者的初步學(xué)習(xí)造成一定的辨別阻礙。對(duì)于上述問題，同時(shí)也為了符合當(dāng)今中醫(yī)藥發(fā)展潮流。本文通過(guò)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(lái)展現(xiàn)中草藥種植。使用較低的成本來(lái)普及藥物種植與認(rèn)知，推進(jìn)中國(guó)藥物種植和培育的現(xiàn)代化。

同時(shí)用戶可以看到植物生長(zhǎng)的全過(guò)程，在實(shí)踐中更好的學(xué)習(xí)中草藥文化知識(shí)。草藥種植成功后，會(huì)向用戶展示該草藥的藥用價(jià)值等信息，也可以通過(guò)云端共享上傳自己種植全過(guò)程供其他用戶觀看學(xué)習(xí)。同時(shí)也是一種宣傳中國(guó)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(jì)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(shí)現(xiàn)，特對(duì)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(shí)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(duì)于中草藥的生長(zhǎng)有不同的速率;2）中草藥種類設(shè)計(jì)精準(zhǔn)，設(shè)計(jì)中草藥的種類和數(shù)量足以滿足用戶需求;3）通過(guò)大量問卷調(diào)查的方式，統(tǒng)計(jì)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(cè)個(gè)人賬號(hào)選定一個(gè)或多個(gè)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(diǎn);2）可自定義草藥生長(zhǎng)的環(huán)境因素，包括生態(tài)因素（光照強(qiáng)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(huì)向用戶展示該草藥的藥用價(jià)值等信息，對(duì)了解學(xué)習(xí)中醫(yī)藥都有深刻意義;4）將中草藥生長(zhǎng)信息與解決方法更準(zhǔn)確、更及時(shí)、更有效地反饋給用戶。

系統(tǒng)功能：1）中草藥虛擬種植體驗(yàn)功能;用戶注冊(cè)個(gè)人信息后可自定義領(lǐng)取一顆中草藥種子，在種植過(guò)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(zhǎng)階段進(jìn)行相應(yīng)環(huán)境因子的更改，便于用戶更好體驗(yàn)虛擬中草藥的過(guò)程;2）3D全景觀測(cè)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(cè)此中草藥的生長(zhǎng)環(huán)境和生長(zhǎng)狀況。3D全景功能可以解決用戶不能實(shí)地勘察的和無(wú)法到達(dá)實(shí)地種植等問題;3）大數(shù)據(jù)背景下的共享學(xué)習(xí)中草藥;系統(tǒng)前期通過(guò)大數(shù)據(jù)收集并注入相關(guān)中草藥方面的信息。同時(shí)系統(tǒng)提供相應(yīng)的論壇平臺(tái)，用戶可在此論壇上可交流種植經(jīng)驗(yàn)和感想。通過(guò)大數(shù)據(jù)將用戶種植成功的中草藥種植過(guò)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(xué)習(xí);4）了解中草藥相關(guān)知識(shí)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(shí)信息，方便用戶查找和學(xué)習(xí);5）供高校教學(xué)使用;用戶可綁定相關(guān)學(xué)校賬號(hào)信息，選定學(xué)生或教師端登錄，通過(guò)此系統(tǒng)可進(jìn)行教學(xué)互動(dòng)體驗(yàn);6）云計(jì)算后更加精準(zhǔn)的中草藥生長(zhǎng)反饋;此系統(tǒng)可通過(guò)海量數(shù)據(jù)計(jì)算本草藥生長(zhǎng)各項(xiàng)指標(biāo)，為用戶提供更精確且真實(shí)的生長(zhǎng)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(shè)計(jì)

基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，現(xiàn)對(duì)于云端種植系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如下：數(shù)據(jù)收集層、數(shù)據(jù)傳輸層、云端服務(wù)、大數(shù)據(jù)計(jì)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(guò)感知種植區(qū)域的環(huán)境天氣數(shù)據(jù)信息，對(duì)影響到中草藥生長(zhǎng)狀態(tài)的各種外界因素在云端數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行比較與判斷，或按照不同中草藥的不同生長(zhǎng)階段需求，調(diào)整相關(guān)種植區(qū)域的外界環(huán)境因素來(lái)有助于中草藥更好的健康生長(zhǎng)。

將感知器（攝像頭）放置在種植區(qū)域，以收集相關(guān)實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)的天氣、溫度、濕度、光照等環(huán)境條件上傳至云端服務(wù)器中?？墒褂肰R技術(shù)來(lái)模擬草藥的生長(zhǎng)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(zhǎng)狀況。對(duì)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(zhǎng)數(shù)據(jù)提供給用戶以供其判斷。

3.2前端開發(fā)

通過(guò)每天觀察自己種植中草藥各項(xiàng)指標(biāo)的增減情況，更加直觀地體驗(yàn)到中草藥種植過(guò)程中各種環(huán)境因子對(duì)其生長(zhǎng)的影響，方便用戶去學(xué)習(xí)了解中草藥并加深對(duì)中草藥學(xué)習(xí)的興趣。草藥種植成活后顯示此草藥的各項(xiàng)基本信息，并且用戶可領(lǐng)取下一種植難度稍大的中草藥。種植草藥的過(guò)程中用戶可至App論壇發(fā)表或搜索相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，互相交流互相學(xué)習(xí)，提高對(duì)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(jìn)行登錄系統(tǒng)的操作，同時(shí)在此系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)中草藥虛擬種植、生長(zhǎng)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(shí)學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)的中草藥生長(zhǎng)信息反饋、用戶可在提供的討論區(qū)進(jìn)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(zhǎng)狀態(tài)與應(yīng)對(duì)方法等功能。

3.3 云端服務(wù)

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

通過(guò)測(cè)試應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)相對(duì)于最終用戶的地理位置、云中、云內(nèi)外以及計(jì)算機(jī)層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)多層次之間的I/O訪問速度等方法來(lái)度量和評(píng)估云計(jì)算所能為用戶提供服務(wù)的性能。以滿足用戶更及時(shí)、更準(zhǔn)確、更快速地獲取有關(guān)生長(zhǎng)信息與解決方案。

3.4 大數(shù)據(jù)計(jì)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(jià)值的技術(shù)，根據(jù)特定目標(biāo)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)收集與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)篩選、算法分析與預(yù)測(cè)、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(guò)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(guò)對(duì)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(shí)際需求，設(shè)計(jì)出符合用戶需求的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能，同時(shí)將大量有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，為后期有關(guān)系統(tǒng)功能的維護(hù)提供保障。

3.5數(shù)據(jù)傳輸層

運(yùn)用支持Android的軟件服務(wù)平臺(tái)，設(shè)計(jì)與其有關(guān)的人機(jī)交互界面，用戶從系統(tǒng)登錄界面輸入相關(guān)信息進(jìn)入;平臺(tái)獲取用戶輸入信息，發(fā)送用戶請(qǐng)求;將需求數(shù)據(jù)傳送到Tomcat服務(wù)器;可與其他終端產(chǎn)品相結(jié)合，增強(qiáng)平臺(tái)數(shù)據(jù)的可靠性。使用大數(shù)據(jù)云計(jì)算等技術(shù)提供更為真實(shí)的虛擬中草藥生長(zhǎng)過(guò)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(xué)生定制專門的服務(wù)端，達(dá)到更效益化成本。使用Servlet服務(wù)器開發(fā)技術(shù)，從客戶端提出相關(guān)數(shù)據(jù)或請(qǐng)求，將用戶信息與需求數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中或?qū)?shù)據(jù)庫(kù)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(biāo)

（2）登錄界面

4 開發(fā)應(yīng)用技術(shù)

VR虛擬技術(shù)。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱為三大前景最好的計(jì)算機(jī)技術(shù)，在越來(lái)越多的領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。而生命研究活動(dòng)又是全世界研究的重點(diǎn)，因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新技術(shù)被用到醫(yī)學(xué)科研活動(dòng)中成了必然的選擇。醫(yī)學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)包括仿真外科手術(shù)訓(xùn)練、中醫(yī)推拿按摩、運(yùn)動(dòng)理療與恢復(fù)等內(nèi)容。在醫(yī)學(xué)教育中廣泛合理地運(yùn)用仿真實(shí)踐教學(xué)，對(duì)學(xué)生鞏固理論基礎(chǔ)，掌握基本操作技能，提高獨(dú)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(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)分支，可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)三維業(yè)務(wù)，也適用于網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)領(lǐng)域。傳統(tǒng)三維技術(shù)及以vrml為代表的網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)都采用計(jì)算機(jī)生成圖像的方式來(lái)建立三維模型，而三維全景技術(shù)則是利用實(shí)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(chǎng)景的模式來(lái)完成虛擬現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)建，更為簡(jiǎn)單實(shí)用。

大數(shù)據(jù)背景。大數(shù)據(jù)（Big Data），指無(wú)法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)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(qiáng)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(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。

5大數(shù)據(jù)挖掘的優(yōu)勢(shì)

本篇所論述的云端種植系統(tǒng)主要使用云計(jì)算技術(shù)，將服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)部署在了云端數(shù)據(jù)平臺(tái)。同時(shí)直接將現(xiàn)場(chǎng)收集到的有關(guān)種植過(guò)程的環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)信息傳送至云端，而后從云端平臺(tái)接收指令。此舉利用了云計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，以相對(duì)較低的成本普及中草藥知識(shí)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(huì)的需求，更準(zhǔn)確地開發(fā)出符合社會(huì)需求的系統(tǒng)軟件。

當(dāng)前是大數(shù)據(jù)時(shí)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(jìn)行系統(tǒng)分析處理，挖掘用戶的潛在需求。App將用戶搜索過(guò)的中草藥相關(guān)知識(shí)，通過(guò)大數(shù)據(jù)將用戶種植成功的中草藥種植過(guò)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(xué)習(xí)。

通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘，從大量的數(shù)據(jù)中通過(guò)算法搜索出對(duì)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(biāo)。例如若發(fā)現(xiàn)多數(shù)用戶對(duì)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(xì)的中草藥知識(shí)。

6結(jié)束語(yǔ)

云端種植是當(dāng)今中藥種植發(fā)展的趨勢(shì)，為中草藥知識(shí)的推廣創(chuàng)造了有利條件，但是由于中國(guó)種植信息化的實(shí)際情況，云端種植還未能得到大規(guī)模普及。本篇通過(guò)論述基于數(shù)據(jù)挖掘的云端種植系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，探討了以大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來(lái)普及種植信息化和中草藥知識(shí)傳播的方案，對(duì)種植信息化和中草藥知識(shí)的普及有積極推動(dòng)作用。同時(shí)可獲取高端廣告費(fèi)用即利用廣告吸引廣告商，以廣告圖形被點(diǎn)擊并連接到相關(guān)網(wǎng)址或詳細(xì)內(nèi)容頁(yè)面1000次為基準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)廣告收費(fèi)模式。

此次新冠狀肺炎的突然爆發(fā)，中醫(yī)中藥再次走進(jìn)人們的視野，國(guó)民對(duì)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(zhǎng)條件苛刻、成活率低，市場(chǎng)極度稀缺種植中草藥人才?！霸贫朔N植”平臺(tái)可自定義調(diào)試中草藥生長(zhǎng)過(guò)程中各項(xiàng)影響因素，便于技術(shù)人員練習(xí)種植技術(shù)，熟練后可大大縮減種植成本，提高產(chǎn)業(yè)價(jià)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(jìn)的技術(shù)進(jìn)行有關(guān)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，完成對(duì)于藥物種植的全天候觀測(cè)，以此推動(dòng)我國(guó)中醫(yī)藥的發(fā)展進(jìn)程，并且對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生一定的積極影響。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】