基于互聯(lián)網(wǎng)+模式下云端農(nóng)場的設(shè)計與開發(fā)＊

楊丹婷，于澤正，李章源，侯明亮，汪曉航

(武昌首義學(xué)院，湖北 武漢 430064)

0 引言

基于互聯(lián)網(wǎng)新時代的日益發(fā)展，農(nóng)村人口不斷向城市遷移導(dǎo)致如今的農(nóng)村存在勞動力嚴(yán)重外流與土地荒蕪的問題，針對此問題我國出臺了相關(guān)農(nóng)業(yè)政策——如“職業(yè)農(nóng)民”與“三農(nóng)政策”。為了響應(yīng)國家政策，我們創(chuàng)建了“云端農(nóng)場”這一平臺，使得農(nóng)耕文化更好的傳承延續(xù)與發(fā)展突破。該平臺基于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)運營模式下，以線下農(nóng)場為基礎(chǔ)，包含了土地租賃、種子買賣、蔬菜代種、農(nóng)作物銷售、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，采用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)，設(shè)計一個基于Web 平臺、可定制的云農(nóng)場數(shù)字化管控系統(tǒng)平臺，分軟件和硬件兩部分實現(xiàn)。

1 系統(tǒng)需求分析

該平臺幫助農(nóng)民針對家庭自留地和農(nóng)村閑置的土地資源進(jìn)行一體化合理運用，售賣農(nóng)產(chǎn)品，也盡可能滿足都市人群對于綠色蔬菜生長透明化的需求。

2 項目總體設(shè)計

為了實現(xiàn)上述的目標(biāo)，系統(tǒng)需具備以下功能：①視頻實時監(jiān)控功能。用戶可以隨時隨地通過視頻來監(jiān)控自己農(nóng)作物的生長，也可以操控攝像頭查看農(nóng)場的環(huán)境，以及觀看農(nóng)民的勞動過程等等。②土地的租賃以及合理運用。用戶可以將自家的閑置土地開發(fā)成農(nóng)業(yè)土地，對土地的資源進(jìn)行合理化利用，通過我們設(shè)計的平臺進(jìn)行土地的回收利用，上傳到商店里進(jìn)行土地租賃。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

2.1 技術(shù)架構(gòu)

本平臺使用前后端分離模式開發(fā)，前端使用Visual Studio Code 1.63 編譯器編寫Vue 語言，Node.js 版本為14.16。后端Java 代碼編寫由IntelliJ IDEA 2021.2完成，借助Maven工具進(jìn)行項目的Jar包管理。開發(fā)框架使用SSM 框架進(jìn)行構(gòu)建，其中SpringMVC模塊使用注解開發(fā)，JDK 版本為11。平臺整體使用axios 技術(shù)進(jìn)行前后端之間的參數(shù)傳遞，傳參數(shù)據(jù)格式為Json格式。另外平臺使用MySQL5.7 數(shù)據(jù)庫來存儲數(shù)據(jù)，設(shè)計多張數(shù)據(jù)表相互映射，最后搭配Linux3.10服務(wù)器完成項目部署。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本平臺數(shù)據(jù)庫中含有以下表：

⑴User 用戶表：存儲用戶的賬戶個人信息，包括賬號，密碼，手機(jī)號，郵箱，余額等。

⑵Land 土地信息表：存儲土地產(chǎn)品的相關(guān)信息，包括土地名稱，土地類型，土地面積，單價，介紹，圖片路徑，購買狀態(tài)，購買期限等。

⑶Seed 種子信息表：存儲種子產(chǎn)品的相關(guān)信息，包括種子名稱，種子類型，種子的介紹及作物的營養(yǎng)價值，以及種子的價格數(shù)量等。

⑷Commodity商品信息表：用戶購買作物產(chǎn)品后相應(yīng)的產(chǎn)品會轉(zhuǎn)換為為商品狀態(tài)，用來存儲購買的產(chǎn)品ID，購買人ID，購買信息與商品訂單號。

⑸Order商品訂單表：用戶購買商品后，存儲相應(yīng)的訂單信息，包括訂單流水號，成交金額，優(yōu)惠金額，購買人ID，交易時間等。

⑹Coupons 優(yōu)惠券表：存儲用戶領(lǐng)取的優(yōu)惠券信息，包括優(yōu)惠券類型，優(yōu)惠券折扣，用戶ID，到期時間與使用狀態(tài)。

⑺Essay 文章信息表：存儲用戶在論壇發(fā)布的內(nèi)容，包括帖子標(biāo)題，帖子內(nèi)容，發(fā)布人的ID、姓名，發(fā)布時間與喜歡數(shù)量。

⑻Reply 回復(fù)文章表：存儲用戶在論壇中回復(fù)帖子的內(nèi)容，包括帖子的ID，回復(fù)人ID，回復(fù)時間與回復(fù)內(nèi)容。

2.3 系統(tǒng)開發(fā)步驟

SSM 是由Spring，SpringMVC 與MyBatis 三大開源框架集成一體的主流輕量級框架。因其結(jié)構(gòu)清晰分明，可以更加合理的分配資源，而被本文采用。Spring 借助IOC 的控制反轉(zhuǎn)與依賴注入，良好實現(xiàn)了“高內(nèi)聚，低耦合”作用，降低了系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜性，提高了后期的可維護(hù)性。SpringMVC 集Model（模塊）View（視圖）Controller（控制器）于一體，使用XML 文件即可對SpringMVC 進(jìn)行相關(guān)配置，例如可配置視圖解析器，掃描控制器，事務(wù)管理器與攔截器等，統(tǒng)一進(jìn)行資源配置，提高效率。Mybatis作為支持自定義SQL及存儲過程的優(yōu)秀持久層框架，只需在資源包下加載相關(guān)驅(qū)動，便可在Dao 層中統(tǒng)一使用XML 配置文件對MySQL 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行增刪改查操作，設(shè)計規(guī)范，易于維護(hù)。

前端總體設(shè)計在VScode 中完成，采用的框架是Vue.js 漸進(jìn)式框架，響應(yīng)和復(fù)合視圖組件的數(shù)據(jù)綁定可以通過最簡單的API實現(xiàn)。Vue提供的官方cli還用于快速構(gòu)建單頁應(yīng)用程序(spa)的復(fù)雜腳手架。UI 布局中使用了Vuetify官方提供的精美材料設(shè)計框架，使得頁面更加大方簡美。

Vue.js 使用axios 實現(xiàn)前后端數(shù)據(jù)交互。隨著平臺功能的增加，后端開發(fā)人員會在showdoc 平臺上實時更新接口API 文檔，文檔中的每個功能模塊均包含請求路徑，請求方式，請求參數(shù)，響應(yīng)參數(shù)，返回示例與備注等。

本系統(tǒng)平臺配置了海康威視DS-IPC-B12V2-1攝像頭與Nginx服務(wù)器，使用FFmpeg程序進(jìn)行視頻的推流過程。FFmpeg 是一款可以用來記錄轉(zhuǎn)化數(shù)字音視頻，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)流的開源程序，其內(nèi)部也包含非常強(qiáng)大的音視頻編解碼庫。在整個推拉流過程中，本平臺使用到了RTSP 協(xié)議與RTMP 協(xié)議。平臺前期利用FFmpeg 指令將本地攝像頭的RTSP 音視頻流數(shù)據(jù)推送到Nginx服務(wù)器上，服務(wù)器將RTSP流轉(zhuǎn)換為RTMP流，并且將視頻封裝為flv 格式，同時可提供給訪問的客戶端進(jìn)行直播，用戶就可以在網(wǎng)頁上輸入IP 地址或點擊直播鏈接進(jìn)行觀看。在確保利用FFmpeg命令可高效實現(xiàn)推拉流過程后，后期采用Java代碼封裝視頻推流過程，提高了平臺的使用性，良好實現(xiàn)視頻直播功能。

FFmpeg命令參數(shù)說明：

-vcodec libx264：指定生成視頻為x264編碼格式。

-f flv：指定視頻輸出格式為flv。

2.4 平臺設(shè)計與實現(xiàn)

根據(jù)對系統(tǒng)的分析和定義，可以將系統(tǒng)分為五大模塊：購物模塊、土地模塊、種子模塊、個人中心模塊和論壇模塊。

用戶在登入平臺之后，可以根據(jù)自己的需求在購物商城中購買相應(yīng)的種子并租賃土地，用戶租賃土地的金額將按“購買時間*價格單價”計算，種子的價格將由購買的種類和數(shù)量決定。當(dāng)確認(rèn)購買心儀的商品后系統(tǒng)會從用戶余額中扣除相應(yīng)購買費用，若余額不足則購買失敗，需要及時充值，用戶購買成功后即刻生成訂單與訂單流水號且該訂單將被存入個人中心模塊，以便用戶實時查看歷史訂單。

用戶可以在本模塊進(jìn)行土地的租賃和農(nóng)作物的購買。用戶登錄系統(tǒng)，點擊該模塊，可以查看到商品的詳細(xì)信息，例如土地的地理位置，土地使用期限，農(nóng)作物產(chǎn)地和商品金額。在用戶對商品整體信息有所了解后可以選擇是否購買。用戶租賃土地后，可以對自己的土地進(jìn)行實時地遠(yuǎn)程查看，讓遠(yuǎn)隔千里的農(nóng)場用戶掌握自己土地和農(nóng)作物的第一手信息，在查看到問題時，用戶可以及時對病蟲草害進(jìn)行防治措施，將災(zāi)害損失程度有效減少。土地商城頁面如圖2所示。

圖2 土地商城頁面

用戶可以在本模塊查看種子的詳細(xì)信息和進(jìn)行種子的購買。用戶登錄系統(tǒng)，進(jìn)入種子選購商城，點擊自己需要的種子，可以查看到種子的原產(chǎn)地，類別，金額以及種植技術(shù)說明。在用戶對種子整體信息有所了解后，可以選擇是否購買以及購買的數(shù)量。

用戶根據(jù)賬號密碼注冊登錄后進(jìn)入農(nóng)場平臺，可在個人中心頁進(jìn)一步完善自己的相關(guān)信息，例如綁定手機(jī)號，郵箱，生日年齡等。用戶可以按不同需求分類查詢歷史訂單，其分類包括購買商品的種類、金額、下單時間與訂單流水號等。用戶還可以通過云平臺對自己租賃的土地進(jìn)行監(jiān)控管理。遠(yuǎn)程直播界面如圖3所示。

圖3 遠(yuǎn)程直播界面

用戶進(jìn)行注冊登錄之后，點擊論壇，就可以看到各個用戶發(fā)布的帖子，在這里用戶可以進(jìn)行經(jīng)驗上的交流、分享種植故事，也可以在論壇里尋求幫助，等待其他用戶解答疑惑。論壇的實時性和互動性促進(jìn)了用戶之間的學(xué)習(xí)、交流、共享和互動關(guān)系良好發(fā)展。

3 結(jié)束語

該項目不僅能讓都市人感受農(nóng)耕樂趣，享受恬淡閑適的生活，體驗鄉(xiāng)土文化，也能針對家庭自留地和農(nóng)村閑置的土地資源進(jìn)行一體化合理運用，讓農(nóng)民有更好的發(fā)展機(jī)會，同時有力地促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。作為智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，我們堅持以“健康綠色”為根本理念，在土地租賃蔬菜種植等主要功能下，輔以農(nóng)場用戶的經(jīng)驗交流、分享故事等模塊，提高消費者的體驗感。通過系統(tǒng)監(jiān)控功能，用戶對農(nóng)作物最優(yōu)培育環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，實時監(jiān)控和調(diào)整，使農(nóng)作物保持在優(yōu)良環(huán)境下健康生長。該項目以土地租賃和蔬菜種植為出發(fā)點，建立完善的營銷模式，滿足多方面需求，擴(kuò)大產(chǎn)品市場，帶動農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)和個人發(fā)展。后期計劃結(jié)合地區(qū)的發(fā)展經(jīng)濟(jì)、交通和資源，由點向面，帶動線下旅游業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)畜牧園、采摘園、水產(chǎn)園、特色美食、農(nóng)家樂一體化的商業(yè)模式，刺激消費者消費，帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)全面發(fā)展。該項目使更多地區(qū)愿意與農(nóng)場合作，響應(yīng)國家新型職業(yè)農(nóng)民政策的號召，也使新型職業(yè)農(nóng)民有更多的發(fā)展機(jī)會。