杜朋軒　曹夢(mèng)川　伍丹　張婷　石志剛

關(guān)鍵詞： 智慧農(nóng)業(yè) 物聯(lián)網(wǎng) Java Web 信息技術(shù)

中圖分類號(hào)： TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1672-3791（2024）01-0148-04

農(nóng)業(yè)是我國(guó)的立國(guó)之本，隨著物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，智慧農(nóng)業(yè)逐漸成為我國(guó)農(nóng)業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在不斷地進(jìn)行改革和創(chuàng)新，其強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息分析能力、數(shù)據(jù)處理能力以及可視化等功能為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了信息化的支持。在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跟農(nóng)業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系在一起，為農(nóng)業(yè)構(gòu)建了一個(gè)多維度的信息環(huán)境，有效地提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，真正實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的智慧化、智能化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有很多種，本文主要是以Java Web 為基礎(chǔ)來(lái)探討其在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

1 物聯(lián)網(wǎng)的基本概述

物聯(lián)網(wǎng)主要是指“物物相連”的互聯(lián)網(wǎng)，它是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)而延伸出的網(wǎng)絡(luò)體系，不僅可以人機(jī)交互，而且還能將虛擬的世界跟現(xiàn)實(shí)世界有效聯(lián)系在一起。物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)就是互聯(lián)網(wǎng)，而物體可以指任何物品，其包含的技術(shù)包括傳感技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)。傳感技術(shù)負(fù)責(zé)物體信息直接的傳輸或者物聯(lián)網(wǎng)覆蓋區(qū)域信息的傳輸，而射頻識(shí)別技術(shù)主要用來(lái)識(shí)別和追蹤物品［1］。

本文研究的Java Web 主要指用Java 技術(shù)來(lái)解決相關(guān)Web 互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)總和。Web 包括Web 服務(wù)器和Web 客戶端兩部分，其核心技術(shù)包括HTML/CSS 高級(jí)技巧、JavaScript 高級(jí)、Ajax、jQuery 高級(jí)應(yīng)用和DWR。基于Java Web 的物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)包含3 個(gè)層次，即可靠傳遞層、全面感知層及智能處理層。可靠傳遞層主要利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行處理，并將處理后的信息進(jìn)行傳遞。全面感知層主要是用來(lái)采集和處理物體的實(shí)時(shí)信息，在采集和處理時(shí)會(huì)通過二維碼技術(shù)、傳感器和RFID 技術(shù)等來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單、便利的操作。而智能處理層主要通過智能化實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，以此滿足用戶的需求。將Java Web 應(yīng)用在智慧農(nóng)業(yè)中，可以實(shí)現(xiàn)快速、多維、多尺度的信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高農(nóng)業(yè)的智能監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精細(xì)化管理。因此，本文以Java Web 技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)探討物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用［2］。

2 智慧農(nóng)業(yè)的基本概述

智慧農(nóng)業(yè)主要指利用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)進(jìn)行智能化控制，其包含了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的所有環(huán)節(jié)，如生產(chǎn)、服務(wù)、交易以及管理。通過信息技術(shù)將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中所有環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳播和共享，以此實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)化、高效化管理，同時(shí)也能促進(jìn)農(nóng)業(yè)的降本增效。智慧農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)在于智能化，這不僅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，還促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，并且依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為農(nóng)業(yè)的發(fā)展打造了一個(gè)多維度的信息環(huán)境［3］。

3 基于Java Web 的物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

3.1 智慧農(nóng)業(yè)的功能需求

智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)包括生產(chǎn)環(huán)節(jié)、消費(fèi)者、加工配送環(huán)節(jié)、零售環(huán)節(jié)等信息（如表1 所示）。其中生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要有生產(chǎn)履歷編號(hào)、田間生產(chǎn)檔案、無(wú)公害蔬菜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等；加工配送環(huán)節(jié)包括農(nóng)藥殘留檢測(cè)、篩選、加工、包裝及條形碼等；消費(fèi)者包括查詢產(chǎn)品追溯碼、生產(chǎn)履歷信息等；零售環(huán)節(jié)主要指有出生證的蔬菜。

智慧農(nóng)業(yè)平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖包括3 個(gè)層次，即用戶層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層及數(shù)據(jù)管理層。其中用戶層包括3 個(gè)模塊，即用戶登錄注冊(cè)、管理員信息管理和App 掃碼；業(yè)務(wù)應(yīng)用層包含3 個(gè)模塊，即企業(yè)信息子系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品追溯子系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；數(shù)據(jù)管理層包括6 個(gè)模塊，即用戶信息、企業(yè)信息、農(nóng)產(chǎn)品信息、溯源信息、傳感器信息以及日志分析。具體如圖1 所示。

3.2 基于Java Web 物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的實(shí)踐

3.2.1 系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)的功能需求，在應(yīng)用Java Web 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中需要將平臺(tái)分為3 個(gè)子系統(tǒng)，共8 個(gè)功能模塊。其中3 個(gè)子系統(tǒng)包括企業(yè)信息系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。（1）企業(yè)信息系統(tǒng)包括用戶信息管理和企業(yè)信息管理兩個(gè)模塊。用戶信息管理模塊包括用戶信息添加和用戶信息編輯兩個(gè)模塊，企業(yè)信息管理又包括企業(yè)信息添加和企業(yè)信息編輯兩個(gè)模塊。（2）農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)可細(xì)分為農(nóng)產(chǎn)品信息管理和溯源信息管理兩個(gè)模塊。農(nóng)產(chǎn)品信息管理包含農(nóng)產(chǎn)品信息添加、農(nóng)產(chǎn)品信息編輯和查看相關(guān)溯源信息3 個(gè)模塊，溯源信息管理包括溯源信息添加和溯源信息編輯兩個(gè)模塊。（3）物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)細(xì)分為4 個(gè)模塊，即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊、歷史數(shù)據(jù)模塊、設(shè)備信息管理模塊及智能決策模塊。這4 個(gè)模塊又細(xì)分成8 個(gè)模塊，其中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新；歷史數(shù)據(jù)模塊包含歷史數(shù)據(jù)顯示和歷史數(shù)據(jù)更新；設(shè)備信息管理模塊包含設(shè)備信息添加和設(shè)備信息編輯；智能決策模塊包括數(shù)據(jù)分析和智能決策［4-5］。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為六層，即用戶層、View 層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)操作層、數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)支持層。用戶層包括游客、管理員以及App 掃碼3 個(gè)模塊，可以通過這3 個(gè)模塊進(jìn)行訪問。View 層包括JSP 頁(yè)面、CSS 問卷、JS 問卷及圖片等，當(dāng)訪問用戶層時(shí)就會(huì)接觸到View 層。業(yè)務(wù)層，就是上文提到的該系統(tǒng)的8 個(gè)模塊，View 層的信息會(huì)將業(yè)務(wù)層的信息進(jìn)行分發(fā)和處理，最終的處理結(jié)果也會(huì)最終反饋到View 層。數(shù)據(jù)操作層連接數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)層，其包括ORM 映射、增刪改查、存儲(chǔ)過程和事務(wù)模塊，可以對(duì)數(shù)據(jù)層進(jìn)行操作和管理。數(shù)據(jù)層主要是數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)支持層包括3 個(gè)模塊，即集成開發(fā)環(huán)境、版本控制及操作系統(tǒng)，這是該系統(tǒng)的底層［6］。

3.2.2 系統(tǒng)Web 的配置

在應(yīng)用過程中采用重寫的方式對(duì)Web 進(jìn)行配置，具體情況如表2所示。在配置過程中，如果是getServletMappings（），那么就需要將一個(gè)或者多個(gè)路徑映射到DispatchServlet 上，實(shí)現(xiàn)路徑“/”；如果是getServletConfigClasses（），配置內(nèi)容用上下文中的bean 來(lái)定義DispatchServlet；如果是getServletConfigFilters（），配置內(nèi)容則為設(shè)置編碼過濾器來(lái)實(shí)現(xiàn)CharacterEncodingFilter。

3.2.3 基于Java Web 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)管領(lǐng)域中的應(yīng)用

應(yīng)用Jave Web 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中主要是使用Java Web 與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制，通過應(yīng)用程序編程接口（Application Programming Interface，API）或軟件開發(fā)工具包（Software DevelopmentKit，SDK）與傳感器設(shè)備進(jìn)行通信，并且基于收集到的數(shù)據(jù)，使用JavaWeb 的數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)進(jìn)行農(nóng)作物生長(zhǎng)預(yù)測(cè)，提供智能化的農(nóng)作物管理建議。如對(duì)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和管理，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)場(chǎng)所中的溫度、二氧化碳總量（CO2）等數(shù)值是否超標(biāo)，監(jiān)測(cè)噪聲是否過大、土壤的養(yǎng)分是否達(dá)標(biāo)、大氣環(huán)境和水環(huán)境等是否達(dá)標(biāo)、產(chǎn)量如何、品質(zhì)如何及植保情況等，并且通過LED顯示屏將監(jiān)測(cè)到的這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行反饋，以便相關(guān)人員對(duì)農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估。這樣相關(guān)人員才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響因素、有害物質(zhì)，并提前做好防護(hù)和改善措施，以保證農(nóng)產(chǎn)品的高效、安全生產(chǎn)［7-8］。如果一些微生物、重金屬離子等對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的生長(zhǎng)帶來(lái)危害，那么通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以有效對(duì)農(nóng)作物的生產(chǎn)進(jìn)行管理。設(shè)置安防監(jiān)控子系統(tǒng)可對(duì)農(nóng)作物的倉(cāng)儲(chǔ)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)是否有火焰、煙霧、紅外對(duì)射裝置等，當(dāng)出現(xiàn)以上情況時(shí)報(bào)警燈就會(huì)亮起，并且實(shí)時(shí)反饋到監(jiān)測(cè)平臺(tái)上。

3.2.4 基于Java Web 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

在智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們可以利用無(wú)線傳感技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。無(wú)線傳感技術(shù)會(huì)結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的施肥、灌溉及松土等實(shí)際情況給出相應(yīng)方案，為智慧農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)參考。如應(yīng)用JaveWeb 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行智能灌溉和施肥控制，會(huì)基于農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和農(nóng)作物需求，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的濕度、光照等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)智能化的灌溉和施肥控制系統(tǒng)。使用JavaWeb 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與灌溉設(shè)備和施肥設(shè)備進(jìn)行通信，控制水源和肥料的供應(yīng)。如應(yīng)用JaveWeb 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立智慧農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括兩個(gè)模塊，即用戶模塊和管理員模塊。其中用戶模塊又細(xì)分為注冊(cè)、登錄、個(gè)人中心、訂單信息管理4 個(gè)模塊，而管理員模塊又細(xì)分為個(gè)人中心、用戶管理、農(nóng)產(chǎn)品類型管理、農(nóng)產(chǎn)品管理、訂單信息管理及系統(tǒng)管理6 個(gè)模塊。在農(nóng)產(chǎn)品管理模塊中可以看到農(nóng)產(chǎn)品的編號(hào)、產(chǎn)品名稱、溯源編號(hào)、圖片、出產(chǎn)地、數(shù)量和價(jià)格等信息，管理員登錄后可以對(duì)這些信息進(jìn)行修改、添加及刪除等操作。在訂單信息管理中，管理員可以看到訂單編號(hào)、訂單產(chǎn)品名稱、訂單產(chǎn)品類型、總金額、用戶名、姓名、手機(jī)號(hào)、購(gòu)買時(shí)間及是否支付等內(nèi)容［9］。

3.2.5 基于Java Web物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)病蟲害防治中的應(yīng)用

在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中，病蟲害防治工作是非常重要的一項(xiàng)工作，是農(nóng)民增收、農(nóng)產(chǎn)品增量的保障?；贘avaWeb 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以對(duì)其進(jìn)行定位，建立一個(gè)定位系統(tǒng)，應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)分析和解決。當(dāng)監(jiān)測(cè)到有病蟲害時(shí)，定位系統(tǒng)可以自動(dòng)且精準(zhǔn)地噴灑農(nóng)藥，這既提高了農(nóng)藥的利用率，也降低了病蟲害的防治成本，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了智能化的病蟲害防治目的。例如：應(yīng)用Jave Web 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將害蟲和病害預(yù)警與防控結(jié)合，通過圖像識(shí)別和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)害蟲和病害的自動(dòng)識(shí)別和預(yù)警功能。另外，開發(fā)預(yù)警系統(tǒng)，通過推送或短信方式提醒農(nóng)民進(jìn)行防治［10］。

3.2.6 基于Java Web物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)產(chǎn)品銷售中的應(yīng)用

基于Java Web 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以為農(nóng)產(chǎn)品的銷售打造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)銷售渠道，該渠道可以提供產(chǎn)、供、銷統(tǒng)一的服務(wù)。這不僅可以增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的信任，還能為品牌樹立良好形象。同時(shí)農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)，提供了農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及銷售等各種服務(wù)，保障了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與安全，也增強(qiáng)了消費(fèi)者的購(gòu)買欲望。例如，應(yīng)用Jave Web 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)銷售平臺(tái)，該平臺(tái)可以分為3 個(gè)模塊，即農(nóng)戶模塊、用戶模塊及管理員模塊。農(nóng)戶模塊包含主頁(yè)、個(gè)人中心、訂單管理及產(chǎn)品信息管理；用戶模塊包含首頁(yè)、產(chǎn)品信息、產(chǎn)品咨詢、用戶反饋、個(gè)人中心、后臺(tái)管理、購(gòu)物車、在線客服；管理員模塊包含主頁(yè)、個(gè)人中心、用戶管理、農(nóng)戶管理、產(chǎn)品信息管理、產(chǎn)品類型管理、用戶反饋、系統(tǒng)管理、訂單管理［11］。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智慧農(nóng)業(yè)主要是利用信息技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、服務(wù)、交易和管理等進(jìn)行智能化控制，以此實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的高產(chǎn)增效?；贘ava Web 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，通過“物物相連”的方式，將智慧農(nóng)業(yè)打造成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系。該體系不僅可以人機(jī)交互，而且還能將虛擬的世界跟現(xiàn)實(shí)世界有效聯(lián)系在一起。例如：可以在智慧農(nóng)業(yè)的監(jiān)管領(lǐng)域?qū)r(nóng)田環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、采集、分析及控制；可以在病蟲害預(yù)警中，通過數(shù)據(jù)和圖像相結(jié)合的方式自動(dòng)識(shí)別病蟲害，并觸發(fā)預(yù)警系統(tǒng)提醒農(nóng)民進(jìn)行病蟲害的防治；還可以應(yīng)用在智能灌溉和施肥控制中，通過對(duì)農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，結(jié)合農(nóng)作物生長(zhǎng)的需求對(duì)其進(jìn)行智能化的灌溉和施肥控制。