武梅農(nóng)業(yè)合作社數(shù)據(jù)可視化技術(shù)應(yīng)用分析

□朱洪云，王金兵

（淮陰工學(xué)院 江蘇 淮安 223003）

1 武梅農(nóng)業(yè)合作社現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)合作社是以農(nóng)民為主體、家庭為單位，通過提供農(nóng)產(chǎn)品銷售、加工、運輸、貯藏等與經(jīng)營有關(guān)的服務(wù)來實現(xiàn)成員互助目的的經(jīng)濟性組織。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2019 年10 月，全國有220.3 萬家依法登記的農(nóng)業(yè)合作社，農(nóng)業(yè)合作社總體數(shù)量較2009 年初期增長近9 倍。

淮安市武梅農(nóng)業(yè)合作社起源于1987 年共產(chǎn)黨員劉桂蘭自費到蘇南取經(jīng)，學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)集約化經(jīng)營的經(jīng)驗，進行辣椒制種，逐步發(fā)展壯大。合作社成立以來，分別被評為“全國科普惠農(nóng)興村先進單位”“淮安市先進農(nóng)民合作組織”“淮安市合作示范社”“全國示范合作社”“巾幗示范基地”。

2010 年合作社的二代領(lǐng)導(dǎo)人獲得“淮安市三八紅旗手”稱號，2014 年獲得“全國三八紅旗手”稱號，2015 年獲得“江蘇帶頭致富優(yōu)秀企業(yè)家”稱號。第三代接班人轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)銷售和網(wǎng)下訂購，種植40 多種瓜果蔬菜，為“陶氏果業(yè)”“大熊水果店”和30 多家大型水果店供應(yīng)水果。

2012 年合作社整合建立了“農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)”，且成功注冊了“武梅”牌西瓜商標(biāo)，并先后于2014 年、2015 年獲得“淮安市知名商標(biāo)”“江蘇省著名商標(biāo)”和“綠色產(chǎn)品證書”等榮譽，“武梅西瓜”銷往上海、北京、徐州等地。

在現(xiàn)代社會，隨著科學(xué)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)越來越成熟，與人們的生活聯(lián)系越來越緊密。在這樣的大環(huán)境中，各行各業(yè)都利用大數(shù)據(jù)來擴大經(jīng)營范圍。

但就目前而言，農(nóng)業(yè)合作社由于其本身的特性，和大數(shù)據(jù)技術(shù)融合度不高。雖然有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)銷售方式，但隨著農(nóng)業(yè)合作社的逐步擴大，在合作社實際運行過程中，信息收集方面缺乏相應(yīng)機制，信息技術(shù)應(yīng)用能力低下，無法及時掌握行業(yè)的變化，產(chǎn)品調(diào)節(jié)滯后，產(chǎn)品反饋機制有待提高，難以發(fā)揮合作社的綜合效益等。

2 已有的研究

數(shù)字化已滲透到農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中，在農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用中，美國農(nóng)業(yè)部通過龐大、完整的農(nóng)業(yè)信息體系，及時、準(zhǔn)確地收集、整理和發(fā)布信息，不僅影響本國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還對世界上其他農(nóng)業(yè)大國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民收入產(chǎn)生影響[1]；韓國以傳感器和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的大數(shù)據(jù)收集和體系化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)、植物工廠技術(shù)是其主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)[2]。《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出，加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系，建設(shè)若干國家樞紐節(jié)點和大數(shù)據(jù)中心集群，加快發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)。我國農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展較快，“天空地”大數(shù)據(jù)獲取、大數(shù)據(jù)建模分析預(yù)測、數(shù)據(jù)驅(qū)動智慧決策等取得較大進展，大數(shù)據(jù)應(yīng)用正向農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈全過程覆蓋[3]。在農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的研究中，通過采集各種農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營提出指導(dǎo)性建議。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能時代的到來，基于信息流動態(tài)監(jiān)測的農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)經(jīng)濟將呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)工作，要突出品種導(dǎo)向，聚焦水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、油菜籽、糖料、橡膠、蘋果、柑橘、茶葉、蔬菜、生豬、牛羊、魚類等重要農(nóng)產(chǎn)品，進行重要農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)建設(shè)，構(gòu)建包括生產(chǎn)、消費、貿(mào)易、價格、成本、收益的重要農(nóng)產(chǎn)品單品種大數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)重要農(nóng)產(chǎn)品全程大數(shù)據(jù)管理[4]。

Swati Hira 和P.S.Deshpande（2015）[5]構(gòu)筑農(nóng)業(yè)參數(shù)、環(huán)境特性、地理特性等全方位分析、統(tǒng)計分析，進行相關(guān)數(shù)據(jù)的全方位使用模型和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的多維分析。楊凌雯（2016）[6]針對農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)站缺乏對數(shù)據(jù)進行動態(tài)的分析和預(yù)測功能，構(gòu)建基于數(shù)據(jù)挖掘的智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，以算法為核心，實現(xiàn)地力等級分析和產(chǎn)量預(yù)測等功能。徐勇（2017）[7]分析了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的主要技術(shù)，搭建了具有挖掘功能的大數(shù)據(jù)平臺，使用多維數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)，實現(xiàn)平臺的可視化功能。黃文秀（2018）[8]根據(jù)我國農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)多維動態(tài)、不完整和不確定性等特點，將NET、C#、Web 服務(wù)和SQL Server 技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)基于Web 農(nóng)產(chǎn)品市場數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，為企業(yè)決策者提供有價值的知識信息。侯亮等（2018）[9]認(rèn)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中出現(xiàn)了大量非關(guān)系型、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠挖掘出有助于探索農(nóng)業(yè)信息潛在的相關(guān)性和規(guī)律，并根據(jù)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的特征構(gòu)建了Hadoop 的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)。張澤等（2019）[10]認(rèn)為農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用將推動生產(chǎn)和銷售一體化、推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈各個環(huán)節(jié)的銜接，對利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)完善農(nóng)業(yè)管理結(jié)構(gòu)、優(yōu)化農(nóng)業(yè)信息化模式、普及農(nóng)業(yè)種植技術(shù)、改善種植環(huán)境具有關(guān)鍵作用。肖朋和（2019）[11]認(rèn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)普及和應(yīng)用，產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不盡相同。從海量數(shù)據(jù)到可用信息的轉(zhuǎn)換需要進行大量的統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)挖掘，設(shè)計基于web 的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，從大量、不完全、有噪聲、模糊和隨機的數(shù)據(jù)中提取有效的信息，通過可視化顯示，協(xié)助用戶進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策。孟國慶（2020）[12]利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)抓取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)采集，在數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)上，進行影響因子篩選，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)開發(fā)技術(shù)，利用django Web 框架進行設(shè)計，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)挖掘和可視化系統(tǒng)。Jie Wang 等（2016）[13]針對大部分農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)分散在不同信息系統(tǒng)中的現(xiàn)狀，采用JSoup 技術(shù)構(gòu)建一個用于農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的Web 爬蟲系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行有關(guān)挖掘和回歸分析，為用戶提供有價值的信息，提高數(shù)據(jù)深度處理能力。顧穎和祁小敏（2020）[14]構(gòu)建一種基于GIS 的南京市農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺，平臺可以根據(jù)用戶需求準(zhǔn)確聚類南京市農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，運用可視化操作界面進行反饋。劉海燕等（2021）[15]根據(jù)新疆不同地區(qū)及不同成熟度的棉花種植分區(qū)，建立我國典型棉田生態(tài)系統(tǒng)的微生物數(shù)據(jù)庫，建成包含土壤微生物多樣性的可視化分析流程。

綜上所述，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新起到重大作用。常用的數(shù)據(jù)挖掘方法有關(guān)聯(lián)規(guī)則、主成分分析法、灰色預(yù)測等。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)通過將挖掘算法和計算機技術(shù)結(jié)合，利用各種編程語言進行數(shù)據(jù)處理，挖掘信息，可以在海量數(shù)據(jù)中快速高效地獲取各種有用信息，還可以采用可視化手段展示挖掘結(jié)果以便于使用。對農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的挖掘和可視化應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、銷售等過程中的研究越來越具體、深入大數(shù)據(jù)技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的結(jié)合符合實踐發(fā)展的要求。

3 武梅農(nóng)業(yè)合作社可視化應(yīng)用優(yōu)勢

數(shù)據(jù)可視化涉及數(shù)據(jù)圖像化創(chuàng)建與展示，可用任何可用的技術(shù)和手段來制作圖表、圖片或動畫以進行交流、溝通，具體表現(xiàn)為統(tǒng)計圖形、圖表、信息表和其他工具的形式。目前，農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)利用互聯(lián)網(wǎng)進行生產(chǎn)、銷售、運作已成為常態(tài)，越來越多的企業(yè)通過數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用來節(jié)約成本，尋求利潤增長點，提高市場占有率。經(jīng)過調(diào)研分析，淮安市武梅農(nóng)業(yè)合作社可視化應(yīng)用水平較低，數(shù)據(jù)分析利用效率低，知名度不高。武梅農(nóng)業(yè)合作社通過收集、整理、分析用戶消費數(shù)據(jù)，利用可視化分析，可以獲得下列優(yōu)勢。

（1）供求趨于平衡。通過對比市場動態(tài)和用戶消費數(shù)據(jù)，進行相應(yīng)預(yù)測，根據(jù)客戶需求調(diào)整農(nóng)產(chǎn)品種植種類，使得農(nóng)產(chǎn)品供求在季節(jié)、供求量上趨于一致。

（2）有利于拓展?fàn)I銷渠道，擴大市場占有率。運用可視化技術(shù)可以根據(jù)客戶的需求進行相應(yīng)的促銷活動，提高市場占有率，擴大利潤空間。

（3）改善服務(wù)，提高服務(wù)質(zhì)量。利用可視化技術(shù)，更加及時準(zhǔn)確地預(yù)測客戶需求變化，進行數(shù)據(jù)挖掘分析，積極改善服務(wù)，提高售前、售中、售后全流程服務(wù)質(zhì)量。

（4）有利于武梅農(nóng)業(yè)合作社回饋社會。根據(jù)盈利狀況的可視化分析，武梅農(nóng)業(yè)合作社盡可能雇傭農(nóng)村閑散人員，充分利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的季節(jié)性特點，以散工形式增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟收入，銷售有余的農(nóng)產(chǎn)品免費分發(fā)給有需要的群體。

4 武梅農(nóng)業(yè)合作社可視化設(shè)計

武梅農(nóng)業(yè)合作社采用瀏覽器、服務(wù)器，用戶界面通過WWW 瀏覽器實現(xiàn)，采用開源MySQL 數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，利用爬蟲技術(shù)抓取數(shù)據(jù)，采用ECharts 展示爬取到的大量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)和其他銷售、訂單數(shù)據(jù)。武梅農(nóng)業(yè)合作社可視化設(shè)計具有農(nóng)產(chǎn)品市場趨勢的可視化、銷售數(shù)據(jù)的可視化和消費者偏好的可視化功能。除了功能需求以外，非功能需求分析包括性能需求、安全性、可維護性、可拓展性、可靠性、易用性等，這些特性影響系統(tǒng)能否持續(xù)、穩(wěn)定、高效地提供服務(wù)。

在數(shù)據(jù)整理和抽取過程中，從服務(wù)器端獲取網(wǎng)頁URL，URL 的獲得途徑有從客戶端獲得已形成的解析網(wǎng)站和獲得更新的URL 兩種方式。根據(jù)所獲取的URL 鏈接網(wǎng)頁，獲取網(wǎng)頁源代碼，再獲取網(wǎng)頁源代碼中標(biāo)簽、空格等內(nèi)容，形成XML 文檔。在爬取某些網(wǎng)頁時，需要注意一些網(wǎng)頁在設(shè)計時特意進行了防止惡意采集信息的反爬蟲設(shè)置。因此需要設(shè)置Headers 信息去模擬瀏覽器進行訪問，在數(shù)據(jù)公開的網(wǎng)站爬取數(shù)據(jù)時，不需要設(shè)置Headers 信息。

在農(nóng)產(chǎn)品市場趨勢的可視化設(shè)計中，選用中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部官網(wǎng)，其網(wǎng)站上公開全國各地農(nóng)產(chǎn)品價格。確定好數(shù)據(jù)爬取的網(wǎng)站和數(shù)據(jù)的關(guān)鍵詞后，對其URL 對應(yīng)的網(wǎng)站進行內(nèi)容的抓取，遍歷整個網(wǎng)頁的html 代碼，尋找需要的數(shù)據(jù)信息，包括產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)地名稱、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)品單位、最高價格、最低價格、均價等。完成數(shù)據(jù)爬取后，將抓取的內(nèi)容進行簡單的處理并保存到本地文件中，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計完成后，將爬取的數(shù)據(jù)內(nèi)容清洗、整理后放置到數(shù)據(jù)庫中。

在可視化具體模塊設(shè)計中梳理需求后，根據(jù)展示內(nèi)容，列出所有需要的數(shù)據(jù)。武梅農(nóng)業(yè)合作社數(shù)據(jù)可視化展示的內(nèi)容如表1 所示。

表1 展示內(nèi)容

在總體設(shè)計中，系統(tǒng)進入界面，登錄初始界面后，在信息一欄中點擊產(chǎn)品名稱，即可進入價格趨勢可視化展示界面。以圖1 和圖2 為例，比較了草莓、無花果、蘿卜這三種農(nóng)作物在2020 年3 個月內(nèi)銷售量和單價變化趨勢。根據(jù)趨勢圖，武梅農(nóng)業(yè)合作社可以及時調(diào)整種植產(chǎn)品和種植量，減少潛在風(fēng)險帶來的損失。

5 結(jié)束語

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、可視化技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)的融合日益深入，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化離不開信息技術(shù)的應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)具有獨特的特點，也有數(shù)據(jù)的共性。有效挖掘數(shù)據(jù)隱藏信息，提煉出有價值的知識信息，可以提高農(nóng)業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)效益和決策效率。在后期研究中，可以從自然條件、企業(yè)發(fā)展水平等方面建立多因素預(yù)測模型，對各種作物的種植面積進行預(yù)測，從供給側(cè)角度優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，采用完全集成的方式構(gòu)建出“預(yù)測—種植—銷售”一體化模型。