基于微信小程序的智慧農藥信息管理系統的研究與實現

張杭 朱紅梅 王婕 劉凱杰

摘? 要：針對目前基于Web和APP的農藥信息查詢系統存在的響應慢、存儲空間占用多、開發成本高和推廣困難等問題，根據微信小程序的跨平臺、無需下載安裝，響應快等特點，本文在微信小程序的基礎之上，實現了對農藥信息的智能化管理。系統主要采用微信小程序、本體、數據庫和Java語言等技術，通過構建農藥領域本體對農藥信息進行智能表示，通過微信小程序的接口實現前后端交互。用戶可以通過微信小程序查詢農藥名稱、農藥適用農作物、農藥防治對象、農藥毒性、農藥用量和農藥使用方法等用戶需要的信息。本系統具有開發成本低、智能化、響應速度快等特點，具有極高的研究價值。

關鍵詞：微信小程序;本體;數據庫;農藥管理

中圖分類號：TP311.56;S48? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）20-0085-04

Abstract：In order to solve the problems of slow response，large storage space，high development costs and difficulty in promotion of pesticide information query system based on Web and APP，an intelligent pesticide information management system based on WeChat applet was designed and implemented according to the characteristics of cross-platform，no download and installation，fast response and so on. The system mainly uses the technologies of WeChat applet，ontology，database，and Java. The pesticide information is expressed intelligently by building the ontology of pesticide and crops，and the front-end interacts with the back-end through the interface of the WeChat applet. Users can query the name of the pesticide，suitable crops，control objects，toxicity，dosage and using method through the WeChat applet. The system has the characteristics of low development costs，intellectualization and fast response，so it has extremely high value of research.

Keywords：WeChat applet;ontology;data base;pesticide administration

0? 引? 言

隨著智能手機的普及和手機通訊類軟件的發展，依賴于智能手機的微信[1]早已成為人們生活中不可或缺的一種通訊工具，內嵌于微信之中的小程序則給予了人們更加方便的用戶體驗，它無需下載，也無需占用內存[2]，具有與原有APP一樣流暢的優點。目前有關農藥的信息管理系統有著以下問題：專業性過強，不利于農戶使用;基于Web和APP的智能農藥信息管理系統用戶粘性低，無法實現大規模推廣;面向普通農戶且操作方便的智能農藥信息管理系統稀少，而針對農戶提供檢索農藥信息的微信小程序幾乎沒有;已有的大多數農藥信息管理系統都是基于關鍵字的查詢，較少結合本體技術提供智能化的農藥信息管理。針對以上問題，將智慧農藥信息管理與微信小程序有機結合，實現基于本體技術的智能農藥信息查詢就顯得尤為重要。

1? 微信小程序

微信小程序是一種輕量級的應用，以微信為載體，具有“即開即用，用完即走”的特點。無需下載安裝APP，免去了安裝步驟，有利于大規模推廣;以微信為載體，節省存儲空間;小程序前端代碼存放在云端，無需加載，系統響應速度快;安全性高、用戶體驗好;小程序需要審核才能發布，通信采用的是HTTPS訪問，SSL加密通信，樣式代碼都封裝在微信小程序里面[3]。強調UI界面的簡約設計，采用統一穩定的設計風格。微信小程序的技術架構簡單，分為邏輯層、系統層和視圖層三部分[4]，微信小程序的技術架構如圖1所示。

微信小程序開發使用前端技術棧JavaScript/WXML/WXSS，騰訊公司使用WXML和WXSS語言開發了一套基礎組件，開發者可以在此基礎上更加便捷地開發。每個微信小程序包含app.js、app.json、app.wxss三個文件，分別表示小程序的邏輯實現、公共設置和公共樣式表。每個頁面由四個文件構成，頁面名稱由開發者定義，主要包括js文件、wxml文件、wxss文件以及json文件[5]。js為頁面邏輯文件，也稱為腳本文件，通過調用微信提供的API實現業務邏輯;wxml文件設置頁面結構;wxss文件用于存儲wxss語言，它是由CSS語言擴展而來，主要用來設計頁面樣式;JSON文件用于數據交換，易于開發人員閱讀和編寫，同時也易于機器解析和生成。

2? 系統架構

智慧農藥信息管理微信小程序系統將前后端分離，使用JSON格式在前后端之間進行數據交換和傳輸，后端系統使用Java語言編寫，提供了基于HTTPS的API接口供前端調用，系統結構如圖2所示。智慧農藥信息管理微信小程序系統通過JSON進行數據交換，前端系統通過調用接口訪問本體數據庫（儲存農藥領域本體和農作物領域本體定義數據），結合關系型數據庫中存儲的農藥信息和農作物信息，將獲得的信息以JSON格式傳回微信小程序端，通過便捷的微信小程序的方式將農藥用途、農藥使用方法、農藥應用作物和農藥注意事項等信息呈現給普通農戶。智慧農藥信息管理微信小程序系統中用到的主要Web API接口主要有“http：//127.0.0.1：8089/nongyao/weChat/listnongyao”和“http：//127.0.0.1：8089/nongyao/weChat/listnongyao5”，分別實現用戶所要查詢的農藥或農作物信息系統前后端之間的信息交互。

3? 本體構建

本體是領域知識的規范表示，它定義了概念以及概念間的關系[6]，本體通過規范化地對概念、術語及其相互間關系進行語義描述，從而得到知識領域內的基本知識體系和描述語言，實現知識共享[7]。本體現在廣泛應用在對某一領域的知識描述，能夠很好地實現邏輯推理和概念層次化描述，方便信息語義化。通過建立領域本體知識庫，可以對知識進行擴展推理，完成隱性知識的挖掘并促進其顯性化[8]。基于領域本體技術的應用系統具有較高的知識推理能力，能夠顯示化概念與概念之間的潛在關系，具有一定智能性。

農藥和農作物領域本體的構建是本系統的核心部分，是實現農藥和農作物信息查詢智能化的關鍵。以農藥和農作物領域的本體組織領域知識，能夠顯示化農藥概念之間的隱式關系、農作物概念之間的隱式關系。該系統使用斯坦福大學開發的、具有本體編輯以及知識獲取功能的Protégé本體建模工具實現本體模型構建，Protégé 5.2.0具有構建簡單方便，可視化強等特點，屏蔽具體的本體描述語言。系統使用了Jena操作本體，結合自頂向下的本體構建的技術路線，采用“七步法”[9]來構建農藥和農作物相關領域本體并采用OWL描述語言進行形式化的表示。根據對農藥和農作物的分類特征構建的農藥和農作物領域本體片段如圖3所示。

4? 數據庫設計

智慧農藥信息管理微信小程序系統的數據庫E-R圖如圖4所示。

智慧農藥信息管理微信小程序系統中的農藥數據庫采用關系型數據庫MySQL數據庫，系統本身設計2個數據表，分別為登記農藥信息表和登記農藥作用信息表，其中每個表的詳細說明如表1和表2所示。

農藥信息表主要儲存農藥的編號、名稱、用途等基本信息。

農藥作用表主要儲存農藥的編號、名稱、毒性、針對作物、防治對象、用量和使用方法等信息。

5? 系統實現

微信小程序端以Stable Build 1.02.1902010為開發環境，農藥信息的存儲以MySQL作為數據庫，利用Protégé構建本體。基于微信小程序的智慧農藥信息管理系統的功能模塊主要分為農作物領域查詢、農藥領域查詢和基礎信息管理。

農作物領域查詢模塊：本模塊主要實現基于作物名稱或者分類進行智能檢索，用戶可輸入農作物名稱以及與它等價的別名查詢出農作物適用的農藥信息。例如，用戶輸入農作物“荷蘭薯”，而數據庫中可能沒有適用于“荷蘭薯”的農藥信息，但根據農作物領域本體，“荷蘭薯”“土豆”“洋芋”“地蛋”“薯仔”“番仔薯”和“馬鈴薯”是等價的關系，如圖4所示，即可推知適用于“土豆”“洋芋”“地蛋”“薯仔”“番仔薯”和“馬鈴薯”等的農藥都可以給“荷蘭薯”施用。基于農作物的查詢界面、結果和農藥使用詳細信息如圖5（a）（b）所示。

農藥領域查詢模塊：本模塊主要實現基于農藥名稱、分類或者用途的檢索。用戶通過輸入農藥名稱、分類或者用途進行查詢，基于農藥用途的查詢界面和結果如圖5（c）（d）所示。

基礎信息管理模塊：主要實現農藥、防治對象和登記農作物之間關系的有效管理。對農藥和農作物的基礎信息進行“添加”“刪除”“修改”“查詢”等操作。

6? 結? 論

本文針對現有基于Web和APP的農藥信息管理系統普遍存在的用戶粘性低、開發成本高、智能化程度低等問題，研究與實現了一種基于微信小程序的智慧農藥信息管理系統。以微信小程序作為實現的載體對農藥領域信息進行智慧和科學的管理，能夠更加便捷地指導農戶科學合理地選擇和使用農藥;創建本體對農藥和農作物領域進行知識表示。本系統實現了基于農藥名稱和登記作物的檢索，實用性強、智能化、成本低、用戶友好。

參考文獻：

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[4] 微信官方文檔.微信小程序設計指南 [EB/OL].（2017-12-14）.https：//mp.weixin.qq.com/debug/wxadoc/design/index.html？t=20171214.

[5] 程海峰.基于微信小程序的圖片分享系統的設計與實現 [J].工業控制計算機，2019，32（2）：97-98.

[6] ALLEMANG D，HENDLER J. Semantic web for the working ontologist：effective modeling in RDFS and OWL [M].San Francisco：Morgan Kaufmann，2008.

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[9] NOY N F，MCGUINNESS D L. Ontology Development 101：A Guide to Creating Your First Ontology [EB/OL].（2005-09-07）.http：//www.ksl.stanford.edu/people/dlm/papers/ontology101/ontology101-noy-mcguinness.html.

作者簡介：張杭（1998.04-），男，漢族，山東青島人，本科，研究方向：計算機科學與技術;通訊作者：朱紅梅（1969.12-），女，漢族，上海崇明人，副教授，博士，研究方向：知識工程、智能信息處理;王婕（1998.10-），女，漢族，山東青島人，本科，研究方向：計算機科學與技術;劉凱杰（1997.11-），男，漢族，山東青島人，本科，研究方向：計算機科學與技術。