基于B/S架構(gòu)的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：利用氣象、小氣候、土壤等農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和專家總結(jié)的農(nóng)業(yè)知識(shí)數(shù)據(jù)庫，采用B/S架構(gòu)，遵循前后端分離的MVC模式，以SpringBoot+MybatisPlus+VUE的前后端框架和分層架構(gòu)模式為基礎(chǔ)，運(yùn)用HTML5、CSS3、JavaScript、AJAX、ECharts、云端存儲(chǔ)OSS等前端技術(shù)。結(jié)果表明，成功構(gòu)建了“高內(nèi)聚低耦合”的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，有效提高農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率，促進(jìn)耕地資源利用效率，助力中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)振興。

關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)業(yè)；B/S架構(gòu)；數(shù)據(jù)融合；分層架構(gòu)；阿里云

中圖分類號(hào)：S126；TP274" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2025）01-0154-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.01.025 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Design and implementation of smart agriculture management system based on B/S architecture

FU Shi-jun1， LU Song-yan1，LI Meng1，HE Zhen2， YUAN Jia-yang2， BI Chun-lan3， LIU Li4

（1.Nanchong Meteorological Office， Nanchong" 637000， Sichuan， China； 2.Nanchong Fruit Tree Technology Guidance Station， Nanchong" 637000， Sichuan， China； 3.Nanchong Plant Protection and Inspection Station，Nanchong" 637000， Sichuan， China； 4.Seed Administrative Station of Nanchong，Nanchong" 637000， Sichuan， China）

Abstract： Agricultural big data from weather， microclimate and soil， and the agricultural knowledge database summarized by experts were utilized. The B/S architecture and the MVC pattern of front-end and back-end separation were adopted. Based on the front-end and back-end framework and layered architecture pattern of SpringBoot+MybatisPlus+VUE， front-end technologies such as HTML5， CSS3， JavaScript， AJAX， ECharts， and cloud storage OSS were used. Results showed that the intelligent agriculture management system with “high cohesion and low coupling” has been successfully constructed. It could effectively improve agricultural labor productivity， promote the utilization efficiency of cultivated land resources， and help the revitalization of China’s rural economy at the present stage.

Key words： smart agriculture； B/S architecture； data fusion； tiered architecture； Ali cloud

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，中國已由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)時(shí)代逐步邁入到智慧農(nóng)業(yè)時(shí)代［1］。2019年，中國的人口數(shù)約為14億人，其中農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人口約為1.94億人，即一個(gè)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者的產(chǎn)出能夠滿足7.2個(gè)人的實(shí)際糧食需求；預(yù)估到2050年，中國人口數(shù)約為13.64億人，而中國的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人口比例將不足10%［2］。為實(shí)現(xiàn)2050年全面完成農(nóng)業(yè)3.0的計(jì)劃，中國正在全面發(fā)展和普及以信息化為基礎(chǔ)，以農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)智能化、管理自動(dòng)化為特色的農(nóng)業(yè)新方向。相關(guān)管理部門也發(fā)布了一系列關(guān)于發(fā)展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、數(shù)字農(nóng)業(yè)等文件［3］，表明中國在全面發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)上的決心。國外發(fā)達(dá)國家的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，如美國約有超過85%的大農(nóng)場將3S、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于涉農(nóng)資訊獲取、農(nóng)業(yè)耕作播種、灌溉施肥等以提高工作效率［4］ ，通過全流程的信息精準(zhǔn)控制，節(jié)約水、肥、農(nóng)藥等投入，提高規(guī)?；?jīng)營效益［5］；被廣泛商業(yè)化應(yīng)用的德國農(nóng)場管理信息系統(tǒng)（FMIS），其功能包括農(nóng)田作業(yè)管理、農(nóng)業(yè)機(jī)械管理、最佳生產(chǎn)條件配置、農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出估算、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程記錄、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提醒、農(nóng)產(chǎn)品追溯管理、農(nóng)產(chǎn)品銷售管理、質(zhì)量控制等，其信息服務(wù)已覆蓋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、銷售等全過程［6］；日本國家農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)協(xié)作平臺(tái)（WAGRI）通過對(duì)農(nóng)業(yè)氣象、土壤、地形、作物生長監(jiān)測、農(nóng)機(jī)資源利用等數(shù)據(jù)的匯聚和共享，提供基于大數(shù)據(jù)的智慧農(nóng)業(yè)信息服務(wù)［7］。在國內(nèi)，黃曉艷［8］提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)方案，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法精準(zhǔn)預(yù)測農(nóng)田所需的水量，并根據(jù)農(nóng)田的需求自動(dòng)識(shí)別害蟲；柴西林等［9］基于無線傳感自組網(wǎng)及邊緣網(wǎng)關(guān)，應(yīng)用邊緣計(jì)算設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)；黃星科等［10］針對(duì)貴州山地農(nóng)業(yè)缺少現(xiàn)代化設(shè)施設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)落后、靠經(jīng)驗(yàn)學(xué)技術(shù)等問題，提出基于貴州山地特點(diǎn)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；西藏、四川、江蘇和內(nèi)蒙古等地也相繼開展了類似研究和探索［11-13］。

本研究結(jié)合中國實(shí)際農(nóng)業(yè)實(shí)施場景中的實(shí)際需求，利用來源于氣象、小氣候、土壤等農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和農(nóng)業(yè)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行整合，結(jié)合多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，開發(fā)了一套包含系統(tǒng)首頁、農(nóng)事信息管理、農(nóng)資信息管理、災(zāi)害信息管理、業(yè)主信息管理、專家知識(shí)六大模塊的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)可行性和需求分析

基于B/S架構(gòu)的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)是使用規(guī)范化的建模方式對(duì)系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行總體建模規(guī)劃。在設(shè)計(jì)過程中，需要進(jìn)行可行性分析和需求分析管理。需求分析與管理工作貫穿整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段。

1.1 系統(tǒng)可行性分析

1.1.1 技術(shù)可行性分析 系統(tǒng)選用的語言為Java，數(shù)據(jù)庫選取MySQL，開發(fā)框架選取SpringBoot+MybatisPlus+VUE，開發(fā)工具選取IDEA和VSCode。其中，所使用到的MySQL是目前應(yīng)用廣泛的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，SpringBoot+MybatisPlus是目前流行的后端框架，VUE是目前流行的前端框架，利用VUE開發(fā)框架實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)在技術(shù)上是可行的。

1.1.2 操作可行性分析 智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)，用戶的所有操作都是通過訪問Web瀏覽器頁面實(shí)現(xiàn)，無需下載專門的應(yīng)用程序。系統(tǒng)的功能劃分符合邏輯且簡單、易懂，界面設(shè)計(jì)上清晰明了且易于操作，智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)在操作上是可行的。

1.1.3 經(jīng)濟(jì)可行性分析 智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)在開發(fā)階段使用的軟件多為免費(fèi)版本，軟件架構(gòu)是單體架構(gòu)，所有功能都在一臺(tái)服務(wù)器上，管理和部署都比較簡單，后期運(yùn)維的人力成本也較低，智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是可行的。

1.2 系統(tǒng)需求分析

在開發(fā)此智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)前，按照軟件開發(fā)流程需要先完成系統(tǒng)的需求分析，需求分析的目的在于明確系統(tǒng)所需要完成的任務(wù)，依據(jù)系統(tǒng)所針對(duì)的用戶人群設(shè)計(jì)符合需求場景的特定功能。在智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)中，用戶是使用系統(tǒng)的主體，系統(tǒng)的用戶主要為農(nóng)業(yè)種植和管理人員。目前，中國農(nóng)業(yè)種植人員的普遍文化程度不高，沿用傳統(tǒng)方法進(jìn)行農(nóng)業(yè)作業(yè)，效率較低，而在農(nóng)業(yè)管理上也十分混亂，沒有針對(duì)農(nóng)業(yè)操作全過程的管理系統(tǒng)。通過對(duì)實(shí)際問題的分析，設(shè)計(jì)一套能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)實(shí)施和管理各方面且簡單易操作的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，使農(nóng)業(yè)種植人員的工作效率得到提升，農(nóng)業(yè)管理也變得簡單、全面、細(xì)致。

1.2.1 系統(tǒng)功能需求 通過對(duì)農(nóng)業(yè)實(shí)施和管理的整個(gè)流程分析，使用系統(tǒng)用戶的功能需求主要有以下幾個(gè)方面。

1）當(dāng)日天氣信息提醒、每日農(nóng)事安排提醒、未來災(zāi)害預(yù)警。

2）歷史氣象數(shù)據(jù)的查看、增添、刪除、修改。

3）農(nóng)事安排信息和農(nóng)事記錄信息的查看、增添、刪除、修改。

4）農(nóng)資信息的查看、增添、刪除、修改、分類。

5）災(zāi)害記錄信息和災(zāi)害預(yù)測信息的查看、增添、刪除、修改。

6）業(yè)主信息與園區(qū)信息的查看、增添、刪除、修改。

7）農(nóng)作物專家知識(shí)庫的查看、增添、刪除、修改。

8）農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物品質(zhì)的預(yù)測分析。

1.2.2 系統(tǒng)非功能需求 除對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能的需求分析，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上還需要滿足一些非功能需求，智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)非功能需求主要包含兩方面。

1）界面簡潔：要求系統(tǒng)界面清晰明了，界面結(jié)構(gòu)符合邏輯。

2）操作簡單：要求系統(tǒng)操作方便快捷，各模塊功能的劃分明確且符合正常邏輯。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在對(duì)智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的需求分析后，對(duì)需求分析中提出的需求進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)。如圖1所示，本研究開發(fā)的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)可分為六大模塊。

2.1.1 系統(tǒng)首頁 系統(tǒng)首頁是進(jìn)入系統(tǒng)的第一個(gè)界面，其包含了首頁大屏和歷史氣象數(shù)據(jù)展示兩個(gè)子模塊。首頁大屏中需要展示實(shí)時(shí)時(shí)間和今天、明天、后天的天氣信息。首頁大屏中還需要展示用戶所管理園區(qū)的地圖信息、園區(qū)今日農(nóng)事安排、園區(qū)預(yù)警信息、園區(qū)圖像、園區(qū)所種作物的實(shí)際作物期分布情況與預(yù)計(jì)作物期分布情況。

2.1.2 農(nóng)事信息管理 農(nóng)事信息管理包含了農(nóng)事安排信息、農(nóng)事記錄信息兩個(gè)子模塊。農(nóng)事安排信息可以對(duì)園區(qū)的農(nóng)事安排進(jìn)行管理，用戶可以上傳未來需要執(zhí)行的農(nóng)事操作。農(nóng)事記錄信息是對(duì)園區(qū)已經(jīng)完成的農(nóng)事進(jìn)行記錄，記錄的信息包括園區(qū)名、作物名、農(nóng)事類型、操作人員、日期。

2.1.3 農(nóng)資信息管理 農(nóng)資信息管理是對(duì)農(nóng)業(yè)資產(chǎn)進(jìn)行管理，該模塊主要包含兩部分的信息管理，分別是投入物信息、農(nóng)機(jī)具信息。投入物信息包含種子、農(nóng)藥、化肥和其他四類，記錄購買投入物的日期以及投入物的具體信息。農(nóng)機(jī)具信息包含農(nóng)業(yè)機(jī)器、農(nóng)業(yè)工具和其他三類，也記錄購買農(nóng)機(jī)具的日期以及農(nóng)機(jī)具的具體信息。

2.1.4 災(zāi)害信息管理 災(zāi)害信息管理包含了災(zāi)害預(yù)測信息和災(zāi)害記錄信息兩個(gè)子模塊。災(zāi)害預(yù)測信息是對(duì)即將發(fā)生的災(zāi)害預(yù)警信息進(jìn)行記錄，可以接入全國氣象預(yù)警信息接口API，也可以手動(dòng)上傳災(zāi)害預(yù)警信息。災(zāi)害記錄信息是對(duì)園區(qū)已經(jīng)發(fā)生的災(zāi)害進(jìn)行記錄，包含氣象災(zāi)害、病蟲害和其他三類。

2.1.5 業(yè)主信息管理 業(yè)主信息管理包含了業(yè)主信息和園區(qū)信息。業(yè)主信息是用來記錄園區(qū)業(yè)主的相關(guān)信息，包含名字、電話等。園區(qū)信息是記錄園區(qū)的具體信息，包含了園區(qū)名、園區(qū)地址以及園區(qū)使用年限。

2.1.6 專家知識(shí) 專家知識(shí)模塊包含專家知識(shí)信息和農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物質(zhì)品質(zhì)預(yù)測兩個(gè)子模塊。專家知識(shí)信息也是專家知識(shí)庫，首先其可以查看各種農(nóng)作物的簡介信息，還能查看農(nóng)作物在不同作物期下具體的適宜氣象條件、不適宜氣象條件和農(nóng)事管理建議。農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物質(zhì)品質(zhì)預(yù)測是對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物品質(zhì)預(yù)測兩級(jí)融合模型的應(yīng)用，可以查看對(duì)作物品質(zhì)等級(jí)預(yù)測的結(jié)果。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)并基于SpringBoot+MybatisPlus+VUE的前后端框架來構(gòu)建，整個(gè)系統(tǒng)遵循前后端分離的MVC模式進(jìn)行開發(fā)，軟件架構(gòu)模式采用分層架構(gòu)，其目的是為了實(shí)現(xiàn)“高內(nèi)聚低耦合”。智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

1）網(wǎng)絡(luò)層是指系統(tǒng)中通信所用到的技術(shù)，智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)使用Nginx服務(wù)器作為系統(tǒng)的反向代理服務(wù)器，所有的請(qǐng)求都先到達(dá)Nginx服務(wù)器，Nginx服務(wù)器將請(qǐng)求進(jìn)行分析后轉(zhuǎn)發(fā)給具體實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的服務(wù)器上。CDN的作用是服務(wù)加速。

2）表現(xiàn)層是指用戶與應(yīng)用程序之間的交互，智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)主要用到的包括HTML5、CSS3、JavaScript、AJAX等前端技術(shù)，并利用ECharts進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化展示。

3）NodeJSServer一般是指運(yùn)行在服務(wù)端的JavaScript程序，所應(yīng)用到的技術(shù)包括Node.js、NPM、Webpack、ES6、Vue.js。系統(tǒng)中還利用Vue-element-admin后臺(tái)管理系統(tǒng)集成方案來快速開發(fā)前端界面。

4）業(yè)務(wù)層是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的主要功能，智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)應(yīng)用阿里巴巴開發(fā)的EasyExcel進(jìn)行表格的數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出，還應(yīng)用阿里云對(duì)象存儲(chǔ)OSS進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的云端存儲(chǔ)。

5）后端開發(fā)框架主要使用的是SpringBoot+SpringMVC+MybatisPlus，并且應(yīng)用Swagger進(jìn)行Api調(diào)試和Api文檔管理。

6）持久層是負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫的讀寫和管理。智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)選用MySQL數(shù)據(jù)庫做數(shù)據(jù)持久化，保證即使系統(tǒng)崩潰也不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。阿里云OSS用來存儲(chǔ)圖片。系統(tǒng)日志記錄系統(tǒng)日志信息和系統(tǒng)問題信息。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)是智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的根基，對(duì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的CRUD操作都需要在數(shù)據(jù)庫的支持下進(jìn)行［14］。本研究實(shí)現(xiàn)的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)利用MySQL進(jìn)行數(shù)據(jù)持久化，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)一般包含概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)。

2.3.1 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過圖3可以清楚地了解到實(shí)體擁有的屬性和實(shí)體之間的關(guān)系，智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)中需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)有：園區(qū)信息數(shù)據(jù)、業(yè)主信息數(shù)據(jù)、農(nóng)事信息數(shù)據(jù)（包含農(nóng)事安排信息數(shù)據(jù)和農(nóng)事記錄信息數(shù)據(jù)）、災(zāi)害信息數(shù)據(jù)（包含災(zāi)害預(yù)測信息數(shù)據(jù)和災(zāi)害記錄信息數(shù)據(jù)）、農(nóng)資信息數(shù)據(jù)（包含投入物信息數(shù)據(jù)和農(nóng)機(jī)具信息數(shù)據(jù)）、作物數(shù)據(jù)、作物期數(shù)據(jù)、專家知識(shí)數(shù)據(jù)。依據(jù)需求分析的結(jié)果，數(shù)據(jù)庫共有8個(gè)實(shí)體，分別是園區(qū)、業(yè)主、作物、作物期、農(nóng)事、災(zāi)害、投入物、農(nóng)機(jī)具。

2.3.2 數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì) 對(duì)智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的10個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)（表1）。業(yè)主信息用來存儲(chǔ)業(yè)主的基本信息，包括了業(yè)主編號(hào)、姓名、性別、電話、郵箱、所屬公司、地址、業(yè)主性質(zhì)、錄入時(shí)間，該表的主鍵為業(yè)主編號(hào)。園區(qū)信息是對(duì)農(nóng)業(yè)園區(qū)的基本信息進(jìn)行存儲(chǔ)，包括了園區(qū)編號(hào)、業(yè)主編號(hào)、園區(qū)名、地址、租期開始時(shí)間、租期結(jié)束時(shí)間、錄入時(shí)間，該表的主鍵為園區(qū)編號(hào)。作物信息表是對(duì)園區(qū)所種植的作物基本信息進(jìn)行存儲(chǔ)，包括了作物編號(hào)、園區(qū)編號(hào)、作物名、作物類型，該表的主鍵為作物編號(hào)。作物期信息用來存儲(chǔ)作物所對(duì)應(yīng)作物期的基本信息，包括了作物期編號(hào)、作物期名、作物編號(hào)、作物期開始時(shí)間、作物期結(jié)束時(shí)間，該表的主鍵為作物期編號(hào)。農(nóng)事安排信息用來存儲(chǔ)農(nóng)事安排的基本信息，包括了農(nóng)事安排編號(hào)、園區(qū)編號(hào)、農(nóng)事名稱、操作方法與內(nèi)容、安排時(shí)間，該表的主鍵為農(nóng)事安排編號(hào)。農(nóng)事記錄信息用來存儲(chǔ)農(nóng)事記錄的基本信息，包括了農(nóng)事記錄編號(hào)、園區(qū)編號(hào)、農(nóng)事名稱、操作方法與內(nèi)容、農(nóng)事時(shí)間，該表的主鍵為農(nóng)事記錄編號(hào)。災(zāi)害預(yù)測信息用來存儲(chǔ)災(zāi)害預(yù)測的基本信息，包括了災(zāi)害預(yù)測編號(hào)、園區(qū)編號(hào)、災(zāi)害名稱、災(zāi)害類型、災(zāi)害預(yù)警時(shí)間，該表的主鍵為災(zāi)害預(yù)測編號(hào)。災(zāi)害記錄信息用來存儲(chǔ)災(zāi)害記錄的基本信息，包括了災(zāi)害記錄編號(hào)、園區(qū)編號(hào)、災(zāi)害名稱、災(zāi)害類型、災(zāi)害記錄時(shí)間，該表的主鍵為災(zāi)害記錄編號(hào)。投入物信息用來存儲(chǔ)投入物的基本信息，包括了投入物編號(hào)、園區(qū)編號(hào)、投入物名稱、投入物類型、購買時(shí)間，該表的主鍵為投入物編號(hào)。農(nóng)機(jī)具信息用來存儲(chǔ)農(nóng)機(jī)具的基本信息，包括了農(nóng)機(jī)具編號(hào)、園區(qū)編號(hào)、農(nóng)機(jī)具名稱、農(nóng)機(jī)具類型、購買時(shí)間，該表的主鍵為農(nóng)機(jī)具編號(hào)。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

依據(jù)對(duì)智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的功能模塊有系統(tǒng)首頁、農(nóng)事信息管理、農(nóng)資信息管理、災(zāi)害信息管理、業(yè)主信息管理、專家知識(shí)。

3.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

本研究設(shè)計(jì)的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境如表2所示。

3.2 系統(tǒng)首頁模塊的實(shí)現(xiàn)

用戶在進(jìn)入系統(tǒng)后便會(huì)首先進(jìn)入到系統(tǒng)的首頁界面，系統(tǒng)首頁模塊包含兩個(gè)子模塊，分別是首頁和歷史氣象數(shù)據(jù)展示。首頁中能顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和基于智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)的未來3 d天氣信息，在對(duì)園區(qū)進(jìn)行選擇以后能出現(xiàn)園區(qū)在地圖上的具體地理位置情況、園區(qū)名、業(yè)主名、園區(qū)今日農(nóng)事安排、園區(qū)預(yù)警信息、園區(qū)圖像和作物期分布情況。

歷史氣象數(shù)據(jù)展示中能通過對(duì)園區(qū)、要素類別、時(shí)間范圍進(jìn)行條件查詢，查詢到所對(duì)應(yīng)的歷史氣象數(shù)據(jù)，界面下方會(huì)顯示所選園區(qū)最近24 h溫度、濕度、降水量、風(fēng)速數(shù)值的曲線圖。歷史氣象數(shù)據(jù)支持txt、csv、excel類型文件對(duì)過去的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳。

3.3 農(nóng)事信息管理模塊的實(shí)現(xiàn)

農(nóng)事信息管理模塊包含農(nóng)事安排信息和農(nóng)事記錄信息。農(nóng)事安排信息子模塊是對(duì)未來需要完成的農(nóng)事安排進(jìn)行查看，其中可以查詢到具體的農(nóng)事安排表單，表單內(nèi)容包括園區(qū)名、作物名、農(nóng)事事務(wù)、日期，支持條件查詢，支持文件上傳。點(diǎn)擊編輯按鈕可以對(duì)農(nóng)事安排信息進(jìn)行添加和刪除處理。農(nóng)事記錄信息子模塊是對(duì)已完成的農(nóng)事記錄進(jìn)行查看，其可以查詢到具體的農(nóng)事記錄表單，表單內(nèi)容同樣支持文件上傳和表單的條件查詢和編輯。

3.4 農(nóng)資信息管理模塊的實(shí)現(xiàn)

農(nóng)資信息管理模塊包含投入物信息和農(nóng)機(jī)具信息兩個(gè)子模塊。投入物信息子模塊可以查詢到具體的投入物信息表單，表單內(nèi)容包括園區(qū)名、投入物種類、投入物名稱、購買時(shí)間，支持條件查詢，支持文件上傳。點(diǎn)擊編輯按鈕可以對(duì)投入物信息進(jìn)行添加和刪除處理。農(nóng)機(jī)具信息子模塊可以查詢到具體的農(nóng)機(jī)具信息表單，表單內(nèi)容同樣支持文件上傳和表單的條件查詢和編輯。

3.5 災(zāi)害信息管理模塊的實(shí)現(xiàn)

災(zāi)害信息管理模塊包含災(zāi)害預(yù)測信息和災(zāi)害記錄信息兩個(gè)子模塊。災(zāi)害預(yù)測信息子模塊的數(shù)據(jù)來源于全國氣象預(yù)警信息接口API，該子模塊能查詢到具體的災(zāi)害預(yù)測信息表單，表單內(nèi)容包括園區(qū)名、災(zāi)害種類、災(zāi)害名稱、災(zāi)害預(yù)測時(shí)間，支持條件查詢，支持手動(dòng)上傳災(zāi)害文件。點(diǎn)擊編輯按鈕可以對(duì)災(zāi)害預(yù)測信息進(jìn)行添加和刪除處理。災(zāi)害記錄信息子模塊是對(duì)園區(qū)已經(jīng)發(fā)生的災(zāi)害進(jìn)行記錄，可以查詢到具體的災(zāi)害記錄信息表單，表單內(nèi)容同樣支持條件查詢和編輯。

3.6 業(yè)主信息管理模塊的實(shí)現(xiàn)

業(yè)主信息管理模塊包含業(yè)主信息和園區(qū)信息兩個(gè)子模塊。業(yè)主信息子模塊可以查詢到具體的業(yè)主信息表單，表單內(nèi)容包括業(yè)主名字、園區(qū)名、業(yè)主電話、業(yè)主居住地址、記錄日期，支持條件查詢，支持文件上傳。點(diǎn)擊編輯按鈕可以對(duì)業(yè)主信息進(jìn)行添加和刪除處理。園區(qū)信息子模塊可以查詢到具體的園區(qū)信息表單，表單內(nèi)容同樣支持文件上傳、表單的條件查詢和編輯。

3.7 專家知識(shí)模塊的實(shí)現(xiàn)

專家知識(shí)模塊包含專家知識(shí)信息和品質(zhì)預(yù)測兩個(gè)子模塊。專家知識(shí)信息子模塊首先是一張專家知識(shí)簡介信息的表單，表單內(nèi)容包括作物類型、作物名、作物簡介、操作，支持條件查詢和新增。點(diǎn)擊表單中作物所對(duì)應(yīng)的查看按鈕可以進(jìn)入到所選作物的詳細(xì)專家知識(shí)信息，其中包含作物期的具體分期時(shí)間、作物期內(nèi)適宜氣象條件、作物期內(nèi)不適宜氣象條件、作物期的農(nóng)事管理建議，專家知識(shí)信息的最下方提供了刪除和編輯按鈕能對(duì)具體專家知識(shí)信息進(jìn)行編輯。點(diǎn)擊專家知識(shí)簡介信息界面中的新增按鈕，可以進(jìn)入到專家信息編輯界面，編輯界面首先是填寫作物名稱、作物類別、作物簡介、作物期分類四類信息，點(diǎn)擊界面中的下一步能根據(jù)已經(jīng)選擇好的作物期分類填寫具體的作物期時(shí)間、作物期內(nèi)適宜氣象條件、作物期內(nèi)不適宜氣象條件、作物期內(nèi)的農(nóng)事管理建議，填寫完成且無誤后點(diǎn)擊提交就能將編輯好的專家知識(shí)信息新增到專家知識(shí)庫中。

農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物品質(zhì)預(yù)測子模塊結(jié)合了兩級(jí)融合模型進(jìn)行農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物品質(zhì)的預(yù)測，首先需要選擇作物，然后按照模板要求上傳氣象數(shù)據(jù)的txt、xls、xlsx、csv類型文件，點(diǎn)擊預(yù)測后系統(tǒng)就會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測。彈出預(yù)測成功的提示后點(diǎn)擊結(jié)果查看可以查看到預(yù)測結(jié)果。農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物品質(zhì)預(yù)測成功后點(diǎn)擊查看結(jié)果按鈕就能進(jìn)入品質(zhì)預(yù)測結(jié)果界面。結(jié)果界面中有對(duì)總體品質(zhì)認(rèn)證的等級(jí)，其結(jié)果是來源于農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物品質(zhì)預(yù)測兩級(jí)融合模型所計(jì)算得出的結(jié)論，結(jié)果界面中還有對(duì)每個(gè)作物期的品質(zhì)認(rèn)證等級(jí)，是根據(jù)專家知識(shí)信息中的內(nèi)容對(duì)每個(gè)作物期氣象條件進(jìn)行打分得到的結(jié)果。

智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)在正式投入使用前，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了軟件測試［15］，包括對(duì)系統(tǒng)功能模塊下各功能點(diǎn)進(jìn)行所有細(xì)節(jié)的測試。通過黑盒測試的方法來設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能測試的測試用例，測試內(nèi)容包括：功能點(diǎn)、測試點(diǎn)、預(yù)期結(jié)果與測試結(jié)果。本研究實(shí)現(xiàn)的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的主要測試用例有系統(tǒng)首頁、農(nóng)事信息管理、農(nóng)資信息管理、災(zāi)害信息管理、業(yè)主信息管理和專家知識(shí)模塊共6個(gè)，測試結(jié)果均為通過。

4 結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于SpringBoot+MybatisPlus+VUE架構(gòu)的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。根據(jù)軟件開發(fā)流程，首先分析了智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的可行性與實(shí)際需求，接著對(duì)智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的功能、架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后對(duì)智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)每個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行概述，最后對(duì)開發(fā)完成的智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)進(jìn)行了功能測試，確保系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求。

該系統(tǒng)可塑性強(qiáng)，能根據(jù)用戶需求進(jìn)行精細(xì)化定制服務(wù)（根據(jù)該園區(qū)高精GIS地理信息進(jìn)行農(nóng)作物種類分區(qū)，利用公里級(jí)的智能網(wǎng)格天氣預(yù)報(bào)和實(shí)況格點(diǎn)場氣象數(shù)據(jù)，分作物錄入農(nóng)事、農(nóng)資、業(yè)主和專家等信息后，根據(jù)歷史農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物品質(zhì)和氣象數(shù)據(jù)，對(duì)典型特征因子值提取，使用基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兩級(jí)融合模型進(jìn)行農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物品質(zhì)的預(yù)測。科學(xué)規(guī)范全流程農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理，結(jié)合專家知識(shí)庫，提前應(yīng)對(duì)管理各種災(zāi)害，減少物質(zhì)（人員）投入和災(zāi)損。使用D-S證據(jù)理論的兩級(jí)融合模型［16］ ，對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物的品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，最終得出品質(zhì)等級(jí)評(píng)價(jià)，有助打造本地特色農(nóng)作物地理標(biāo)志，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和收益，助力鄉(xiāng)村振興。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中共中央國務(wù)院關(guān)于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見［N］.人民日?qǐng)?bào)，2018-02-05.

［2］ 羅錫文，廖 娟，臧 英，等. 我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向：從機(jī)械化到智慧化［J］.中國工程科學(xué)，2022，24（1）：46-54.

［3］ 林偉君，高 飛，黃紅星，等. 基于知識(shí)圖譜分析的我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與提升對(duì)策研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，47（12）：183-192.

［4］ 鞠曉暉，朱玉東，陳雨生. 美國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)服務(wù)體系建設(shè)及對(duì)中國的啟示［J］. 世界農(nóng)業(yè)，2016（7）：39-43.

［5］ 李 瑾，馮 獻(xiàn)，郭美榮，等 .“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的國際比較與借鑒［J］. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2018，39（2）：194-202.

［6］ FOUNTAS S，CARLI G，S?RENSEN C G， et al. Farm management information systems： current situation and future perspectives［J］. Comput Electron Agric， 2015， 115（7）：40-50.

［7］ 董春巖，劉佳佳，王小兵. 日本農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)協(xié)作平臺(tái)建設(shè)運(yùn)營的做法與啟示［J］. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2020，41（1）：212-216.

［8］ 黃曉艷.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)分析［J］.智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊，2024，4（5）：9-12.

［9］ 柴西林，張 婧，邵照勇，等. 基于無線傳感網(wǎng)及邊緣網(wǎng)關(guān)的智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2024（1）：13-17，33.

［10］ 黃星科，鄒中妃，胡 勒，等. 基于貴州山地特點(diǎn)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究［J］.山西農(nóng)經(jīng)，2024（2）：51-53，69.

［11］ 徐 東，徐 一，郭小文. 智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在達(dá)州市達(dá)川區(qū)蔬菜種植中的應(yīng)用［J］.四川農(nóng)業(yè)與農(nóng)機(jī)，2022（3）：49-50.

［12］ 魯旭濤，張麗娜，劉 昊，等. 智慧農(nóng)業(yè)水田作物網(wǎng)絡(luò)化精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2021，37（17）：71-81.

［13］ 彭麗娜，陳 慧，李景良，等. 包頭市智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.農(nóng)業(yè)科技與信息，2021（9）：76-77.

［14］ 陳慶奎.數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009.

［15］ 朱少民. 軟件測試方法和技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

［16］ 付世軍，李 夢(mèng)，楊曉兵，等. 基于D-S證據(jù)理論的農(nóng)作物氣候品質(zhì)預(yù)測方法研究：以晚熟雜交柑橘春見為例［J］. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，52（5）：122-132.