芒果監(jiān)測預(yù)警云平臺的設(shè)計與研究

張霞

（成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院，四川 成都611130）

當今時代，計算機和人工智能技術(shù)日新月異。智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開計算機技術(shù)。目前，計算機信息技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。計算機技術(shù)與農(nóng)業(yè)的結(jié)合，不僅提高了農(nóng)業(yè)農(nóng)村的信息化手段，更主要的是農(nóng)民的生產(chǎn)種植更加智能化和科學(xué)化。能達到事半功倍的效果，充分的利用智能的便捷，可讓各項指標更準確實時的出現(xiàn)在用戶的面前，更直觀，更有利與管理。本芒果監(jiān)測預(yù)警云平臺一方面實現(xiàn)了芒果生長過程中進行生長環(huán)境和病蟲害的診斷，另一方面實現(xiàn)了病蟲害的預(yù)測預(yù)報以及生長環(huán)境數(shù)據(jù)采集和分析。具體分為用戶和管理員兩大模塊。用戶模塊實現(xiàn)芒果生長環(huán)境查詢、在線診斷和預(yù)警預(yù)測。管理員主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、用戶管理、專家問答及預(yù)警日志查詢等。每個模塊中可對數(shù)據(jù)進行增刪改查，采用分頁的形式展示數(shù)據(jù)。此預(yù)警平臺旨在能幫助更的農(nóng)村實現(xiàn)種植智能化，解決繁瑣的勞動力，讓人們過上更便捷、更智能、更綠色健康的生活。

芒果為漆樹科芒果屬植物。原產(chǎn)印度，全世界有70 多個國家生產(chǎn)芒果，90%集中在亞洲的印度、巴基斯坦、孟加拉、緬甸、馬亞西亞等國。非洲的東部和西部，坦桑尼亞、扎伊爾，美洲的巴西、墨西哥，美國的佛羅里達州和夏威夷州等均有栽培。我國的芒果種植主要分布在臺灣、廣東、廣西、海南和福建南部，云南南部、東南部和西南部。由于目前市面上種植的芒果病蟲害種類繁多，在種植過程中過度使用農(nóng)藥，使得成熟的芒果具有大量農(nóng)藥殘余，對人們健康有害。如何在種植過程中能夠預(yù)防預(yù)測芒果的病蟲害，加大芒果的生產(chǎn)量以及更加綠色天然，需要使用智能化監(jiān)測手段，不僅可以監(jiān)控芒果的生長情況，而且還可以實時監(jiān)測芒果的病理情況。

1 平臺的總體設(shè)計思路

平臺使用B/S 結(jié)構(gòu)開發(fā)，后端數(shù)據(jù)處理采用PHP+MYSQL開發(fā)語言, 前端JavaScript+CSS+JQuery+Bootstrap 的前端技術(shù)。平臺功能具備預(yù)報分析和服務(wù)操作、監(jiān)測預(yù)警信息顯示。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是專門設(shè)計的一個模塊來模擬現(xiàn)實種植中生長環(huán)境的數(shù)據(jù)，包括溫度、空氣濕度、水PH 值、土壤濕度和光照。隨機產(chǎn)生芒果專家知識庫中相關(guān)的數(shù)據(jù)，做到實時監(jiān)測。使用折線圖和曲線圖兩種方式預(yù)測在不同階段的生長環(huán)境變化。如果數(shù)據(jù)超出設(shè)計的閥值，則彈出警告框同時向手機發(fā)送信息進行提醒和處理。本監(jiān)測基地擬用廣西作為試點，使用百度地圖，同時提取當?shù)貙崟r氣象數(shù)據(jù)進行分析處理。在病蟲害診斷中，采用反向推理。以芒果細菌性黑斑病為例，先假設(shè)是芒果細菌性黑斑病，然后在知識庫中查找其結(jié)論部分為細菌性黑斑病的規(guī)則，驗證改規(guī)則的前提是否存在，或改前提能與事實庫中的已知現(xiàn)象事實相匹配，或是通過與用戶的對話得到滿足，則假設(shè)成立。否則把規(guī)則的前提作為一個新的子目標，重復(fù)上述推理過程，指導(dǎo)所有子目標被證明存在為止，若子目標不能被驗證，則假設(shè)病蟲害不存在，推理失敗，需重新提出假設(shè)病蟲害。

2 需求與設(shè)計概述

本平臺分為前臺和后臺兩部分。前臺有、查詢?nèi)罩尽崟r監(jiān)測、提問專家、推理機查詢、監(jiān)測日志記錄、直線圖的各項指標數(shù)據(jù)展示、種植基地天氣展示、簽到打卡記錄、種植基地衛(wèi)星地圖展示、預(yù)警報警。重點在于實時預(yù)測和病蟲害在線診斷。

監(jiān)測中心：種植基地環(huán)境監(jiān)測，利用折線圖展示。

預(yù)警中心：實時預(yù)警，根據(jù)種植基地返回的數(shù)據(jù)，實時與用戶設(shè)計的發(fā)值進行匹配，若超出發(fā)生報警。

數(shù)據(jù)中心：品種庫以及病蟲害的數(shù)據(jù)查詢。利用類似推理機的原理，根據(jù)用戶的所選信息進行匹配，然后給出解決方法以及詳情。

專家問答：可實時與專家進行問答。

后臺分為，種植基地天氣查詢，數(shù)據(jù)管理、管理員用戶賬號信息管理、專家回答問題。本芒果云監(jiān)測平臺設(shè)計Msql、php、laravel6、JavaScript、html+css、bootstrap、Ajax、jquery 等。

圖1 用戶用例圖

管理員管理數(shù)據(jù)：能增刪改插入各項品種數(shù)據(jù)，各項前端資料。

專家回答：能實時回答用戶提的問題。

虛擬機查詢：能根據(jù)用戶各項查詢，分析出用戶查詢問題的結(jié)果。實時監(jiān)測：能更具種植基地返回的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測。

報警系統(tǒng)：能根據(jù)獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)與用戶設(shè)置的閾值進行對比，當高出閾值是發(fā)生彈出框報警。

用戶模塊：

主頁：基本信息簡介、簽到天氣衛(wèi)星地圖展示。在頁面中能實時顯示當前氣候及當前所在地塊的地理位置，也可以搜索想要查詢的地理位置。

監(jiān)測中心：種植基地環(huán)境監(jiān)測，利用折線圖展示。主要監(jiān)測芒果的水、土壤、空氣等生長環(huán)境條件數(shù)據(jù)。

預(yù)警中心：實時預(yù)警，根據(jù)種植基地返回的數(shù)據(jù)，實時與用戶設(shè)計的知識庫中值以及推理機制，進行預(yù)警預(yù)報。

數(shù)據(jù)中心：品種庫以及病蟲害的數(shù)據(jù)查詢。利用奇案前向推理機制以及模式匹配，進行在線診斷品種選擇及是否患有病蟲害，同時給出診治方法。

專家問答：可實時與專家進行問答和咨詢，也可邀請專家進行現(xiàn)場指導(dǎo)。使用電話、微信、QQ、郵箱及論壇多種方式。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫采用mysql 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建立并維護。數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中采用Micrsoft 公司的Visio 創(chuàng)作的設(shè)計圖、ER 圖。其中其登錄賬號、密碼都為root，端口號為3306。符合3 個范式：

主鍵外鍵關(guān)系、表間關(guān)系、表中字段是不可再分的屬性。

表的表示：描述單一信息，功能簡單實用、命名規(guī)范合理、表名多有英文中文拼音。

字段的類型，長度。

本平臺數(shù)據(jù)庫采用開源的mysql。數(shù)據(jù)庫的名稱為：kuku、ph、laravel-start， 有 user_infor、type、pest、desease、type_infor、alarming _log、alarming_value、timely_data、userb 共94 個數(shù)據(jù)表組成。如表1 所示。

表1 數(shù)據(jù)庫表的功能說明

4 核心功能實現(xiàn)

本平臺的核心是預(yù)警功能的實現(xiàn)，在預(yù)警模塊中，重點處理實時獲得的數(shù)據(jù)是否超過數(shù)據(jù)庫中設(shè)置閥值，如果超過，則彈出警告信息。

5 測試結(jié)

通過測試用例進行了功能和性能方面的測試。測試結(jié)果總體上時功能完善，性能高。前端設(shè)計各頁面布局美觀，友好，清晰明了。登錄注冊模塊無問題。網(wǎng)頁首頁，有網(wǎng)站特色，能讓用戶清晰的了解到自己所需要的數(shù)據(jù)。頁面的鏈接，跳轉(zhuǎn)速度快，無延遲，前端配色美觀。后端界面布局美觀，各項數(shù)據(jù)的增、刪、改、查都能實現(xiàn)，且反應(yīng)速度快，無延遲現(xiàn)象。

本系統(tǒng)在功能上一方面實現(xiàn)的芒果進行生長環(huán)境和病蟲害在線診斷，另一方面通過模擬采集時時數(shù)據(jù)。隨機生成不同的數(shù)據(jù)，用圖的方式進行實時監(jiān)測，設(shè)置閥值。在實際操作過程中，直接對接服務(wù)器端采集的實時數(shù)據(jù)，具有較強的實用性和推廣意義。改平臺二期可以增加智能控制、生產(chǎn)日志和實時的視頻監(jiān)控功能模塊作為延伸拓展，跟實際的生產(chǎn)種植相結(jié)合具有更加廣闊的應(yīng)用空間和現(xiàn)實意義。