導(dǎo)語：無人機(jī)農(nóng)田服務(wù)信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：無人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用日益普及，但無人機(jī)供需信息服務(wù)水平還比較落后，為此設(shè)計(jì)了無人機(jī)農(nóng)田服務(wù)信息系統(tǒng)?；赟pringBoot框架開發(fā)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Web應(yīng)用程序，包括登錄模塊、訂單模塊、消息模塊以及認(rèn)證等功能模塊。經(jīng)測試，該系統(tǒng)具有較好的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)信息管理；Web應(yīng)用程序；分布式系統(tǒng)

中國是農(nóng)業(yè)大國，基本農(nóng)田面積達(dá)18億畝［1］。但由于農(nóng)村勞動(dòng)力老齡化和城市化，導(dǎo)致農(nóng)田勞動(dòng)力緊缺，所以需要大量無人機(jī)來代替人力完成農(nóng)田中的植保工作［2］。但無人機(jī)成本高，專業(yè)性很強(qiáng)，如果農(nóng)戶自己購買、使用無人機(jī)，成本會(huì)大大提高。由無人機(jī)專業(yè)團(tuán)隊(duì)提供集中式服務(wù)，則可以極大地平攤成本，提升無人機(jī)使用效率?，F(xiàn)有的無人機(jī)服務(wù)供給和需求信息大部分是通過熟人介紹，或者用社交軟件如微信、QQ等進(jìn)行撮合，導(dǎo)致供需信息匹配效率不高，不利于實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。本研究一方面幫助農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)服務(wù)需求，對優(yōu)質(zhì)無人機(jī)服務(wù)進(jìn)行篩選、管理，在農(nóng)戶服務(wù)需求和飛手供應(yīng)信息之間架設(shè)渠道；另一方面根據(jù)農(nóng)戶地理位置和服務(wù)需求等情況實(shí)現(xiàn)合理接單，讓飛手集約高效率地提供服務(wù)。

1相關(guān)研究

早在1911年德國就提出使用飛機(jī)來噴灑農(nóng)藥進(jìn)行森林害蟲防治的計(jì)劃。1949年美國農(nóng)藥噴灑技術(shù)有了更大提升，空中作業(yè)以霧噴為主。到了1987年，日本成功發(fā)明無人機(jī)，并將無人機(jī)投入到農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的勞動(dòng)力，提高作業(yè)效率。美國成熟的霧噴技術(shù)加上日本無人機(jī)的創(chuàng)新發(fā)明，使得無人機(jī)在植保領(lǐng)域大有作為［3-4］。文獻(xiàn)［5］提出一種無人機(jī)探查技術(shù)，發(fā)明了兩個(gè)連續(xù)相位計(jì)算單個(gè)樹和樹行的三維幾何特征創(chuàng)新方法；文獻(xiàn)［6］研究提升無人機(jī)采集的麥田圖像拼接精度新方法。國外研究主要集中在無人機(jī)本身的研發(fā)環(huán)節(jié)，專門針對無人機(jī)共享使用的Web應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)則比較罕見。隨著無人機(jī)在我國農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域的興起，國家已將無人機(jī)納入農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼政策以促進(jìn)無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域的普及［7］。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，國內(nèi)一些廠商圍繞無人機(jī)共享技術(shù)開展了一些研究［8-14］，設(shè)計(jì)了一些平臺(tái)。這些平臺(tái)存在以下問題：①功能較為復(fù)雜，用戶體驗(yàn)不佳，缺少地圖化展示，對于無人機(jī)的終端用戶農(nóng)民來說，學(xué)習(xí)使用起來較為困難；②這些平臺(tái)沒有基于最新的Web快速開發(fā)技術(shù)，如SpringBoot等，導(dǎo)致開發(fā)成本和維護(hù)成本較高。在Web快速開發(fā)技術(shù)方面，SpringBoot是一個(gè)熱門框架，它秉承“約定優(yōu)于配置”的原則，大大簡化了Web開發(fā)過程，可以很方便地?cái)U(kuò)展為微服務(wù)應(yīng)用［15］。基于SpringBoot的Web應(yīng)用日益受到歡迎［16-18］。地圖化展示方面，傳統(tǒng)的GIS開發(fā)復(fù)雜，技術(shù)門檻和成本都很高，而基于百度地圖API可以快速開發(fā)地圖化展示功能，近年來成功案例很多［19-20］。本文基于最新的Web快速開發(fā)技術(shù)構(gòu)建一個(gè)實(shí)用的無人機(jī)農(nóng)田服務(wù)信息管理系統(tǒng)，有一定的應(yīng)用價(jià)值。

2需求分析

本系統(tǒng)面向農(nóng)戶、商戶兩種角色分析功能需求。2.1農(nóng)戶農(nóng)戶即需要無人機(jī)農(nóng)田服務(wù)的對象，可以不用注冊就能瀏覽本系統(tǒng)中所有的無人機(jī)農(nóng)田服務(wù)方信息，但是必須注冊才可使用農(nóng)田服務(wù)預(yù)約等核心功能。農(nóng)戶角色涉及的功能包括農(nóng)田服務(wù)展示、訂單管理、購物車、注冊與登錄、服務(wù)評價(jià)與個(gè)人信息管理。2.2商戶商戶即擁有無人機(jī)經(jīng)營許可的組織或公司。商戶旗下可以擁有具備無人機(jī)操作經(jīng)驗(yàn)的飛手。商戶涉及的功能包括服務(wù)信息管理、訂單管理、飛手管理、注冊與登錄、經(jīng)營許可認(rèn)證、個(gè)人信息管理。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1功能設(shè)計(jì)。各個(gè)子系統(tǒng)在相互協(xié)作的同時(shí)還需要保證業(yè)務(wù)流程的完整性，共同構(gòu)成完整的無人機(jī)農(nóng)田服務(wù)信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)頂層數(shù)據(jù)流如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)分為4個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)對應(yīng)不同的功能模塊，如圖2所示。3.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)庫實(shí)體一共有8個(gè)，分別是：①農(nóng)戶；②商戶；③機(jī)手；④訂單；⑤農(nóng)田服務(wù)；⑥購物車；⑦通知；⑧服務(wù)評價(jià)。另外還設(shè)計(jì)了兩個(gè)中間表記錄“訂單與機(jī)手”、“訂單與農(nóng)田服務(wù)”相關(guān)信息，實(shí)體之間ER關(guān)系如圖3所示。3.3界面設(shè)計(jì)。3.3.1農(nóng)戶界面登錄成功后進(jìn)入主頁，顯示近一個(gè)月“銷量較好”的無人機(jī)服務(wù)和商戶信息，點(diǎn)擊服務(wù)或商戶，就會(huì)進(jìn)入服務(wù)的詳情頁面和農(nóng)田服務(wù)列表頁面，分頁顯示指定商戶旗下的所有農(nóng)田服務(wù)信息，本文顯示排名前4的服務(wù)信息，具體界面如圖4所示。在農(nóng)田服務(wù)列表頁面，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)農(nóng)戶個(gè)人信息中填寫的地址進(jìn)行定位，然后顯示該區(qū)域（省份+城市）下的農(nóng)田服務(wù)，默認(rèn)是價(jià)格升序排序；然后按照直線距離遠(yuǎn)近升序排序。農(nóng)田服務(wù)詳情頁面，顯示該服務(wù)的“銷量”、“平均評分”、“累計(jì)評論”以及相應(yīng)的評論信息和所屬的商戶信息，具體如圖5所示。圖5農(nóng)田服務(wù)詳細(xì)頁面在農(nóng)戶購物車界面，顯示農(nóng)戶選中的農(nóng)田服務(wù)，可對服務(wù)的數(shù)量進(jìn)行修改、移除和結(jié)算。根據(jù)購物車結(jié)算服務(wù)生成相應(yīng)的創(chuàng)建訂單頁面。農(nóng)戶可自定義作業(yè)地址，否則默認(rèn)是農(nóng)戶的地址；設(shè)置預(yù)約日期和填寫訂單備注信息。農(nóng)戶的訂單管理頁面，分頁顯示一定數(shù)量的訂單詳細(xì)信息，如訂單的基本信息、訂單關(guān)聯(lián)的農(nóng)田服務(wù)信息以及負(fù)責(zé)的機(jī)手信息。除此之外，農(nóng)戶可以更改“進(jìn)行中”的訂單狀態(tài)。3.3.2商戶界面商戶界面包括顯示商戶所有“進(jìn)行中”狀態(tài)的訂單信息。地圖部分顯示所有訂單與商戶（個(gè)人信息中填寫的地址）的位置信息。訂單根據(jù)預(yù)約日期升序顯示，還顯示預(yù)約時(shí)間與現(xiàn)在時(shí)間差（倒計(jì)時(shí)）。除此之外，商戶還可將訂單導(dǎo)出為Excel文件，如圖6所示。在訂單概況列表頁面，商戶可根據(jù)訂單狀態(tài)分頁顯示訂單主要信息，還可批量更改“未處理”狀態(tài)訂單信息。在農(nóng)田服務(wù)列表頁面，商戶可根據(jù)農(nóng)田服務(wù)狀態(tài)（“上架”或者“下架”）分頁顯示，并且可批量更新農(nóng)田服務(wù)狀態(tài)，農(nóng)田服務(wù)信息則需要逐一修改。圖6商戶主頁在機(jī)手列表頁面，分頁顯示商戶關(guān)聯(lián)的機(jī)手信息，可對指定機(jī)手信息進(jìn)行修改。3.4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。集成開發(fā)環(huán)境采用EclipseLuna，JavaDevelopKit1.8，數(shù)據(jù)庫基于MySQL，應(yīng)用服務(wù)器采用ApacheTomcat9.0，整個(gè)項(xiàng)目基于Maven構(gòu)建和管理依賴關(guān)系。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)包括用戶管理子系統(tǒng)、訂單子系統(tǒng)、消息子系統(tǒng)和認(rèn)證子系統(tǒng)。訂單子系統(tǒng)是本系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)，主要針對“訂單”“農(nóng)田服務(wù)”“機(jī)手”以及“服務(wù)評論”這4個(gè)實(shí)體來實(shí)現(xiàn)。下面介紹農(nóng)田服務(wù)查詢和購物車兩個(gè)核心功能。（1）農(nóng)田服務(wù)查詢。兩種角色的農(nóng)田服務(wù)信息查詢方式會(huì)有所差異。對于農(nóng)戶而言，搜索農(nóng)田服務(wù)，根據(jù)農(nóng)戶選擇的區(qū)域（省份+城市）和價(jià)格排序方式分頁顯示，默認(rèn)為農(nóng)戶個(gè)人信息填寫地址；如果沒有設(shè)置，則默認(rèn)值為前端設(shè)置的默認(rèn)值。該功能算法為：后臺(tái)將前端傳來的“區(qū)域”信息模糊匹配該區(qū)域所有商戶；然后向數(shù)據(jù)庫批量查詢這些商戶旗下的所有農(nóng)田服務(wù)信息，并且按照農(nóng)田服務(wù)價(jià)格進(jìn)行排序（排序方式由農(nóng)戶定義）；再判斷農(nóng)戶是否還需要按照商戶位置與農(nóng)戶自身位置的距離依升序排序。如果是，就需要調(diào)用“Baidu地圖的距離位置計(jì)算”服務(wù)，批量計(jì)算這些農(nóng)田服務(wù)所屬的商戶位置與農(nóng)戶位置的距離信息，然后按照自定義排序方式對農(nóng)田服務(wù)進(jìn)行排序。排序規(guī)則是在價(jià)格相等情況下，按照距離的遠(yuǎn)近升序排序。如果不需要按照距離排序，那么就直接返回查詢數(shù)據(jù)即可。對于商戶而言，農(nóng)田服務(wù)查詢只能查詢自身的農(nóng)田服務(wù)，可以根據(jù)農(nóng)田服務(wù)狀態(tài)分頁顯示。農(nóng)戶和商戶兩種角色在訂單查詢時(shí)基本一致，但是由于訂單涉及的實(shí)體比較多，有“農(nóng)戶”、“商戶”、“農(nóng)田服務(wù)”以及“飛手”等。雖然在同一訂單情景下，農(nóng)戶與商戶是一對一的關(guān)系，但是“農(nóng)田服務(wù)”和“訂單”“飛手”與“訂單”是“多對一”關(guān)系，整體上它們是多對多關(guān)系，所以用兩張第三方表記錄“一個(gè)訂單關(guān)聯(lián)哪些農(nóng)田服務(wù)”和“一個(gè)訂單由多少飛手負(fù)責(zé)”等信息。•因此在查詢上關(guān)聯(lián)的表比較多，這樣增加了數(shù)據(jù)庫查詢的負(fù)擔(dān)和難度。對此在查詢某一訂單關(guān)聯(lián)的所有實(shí)體信息時(shí)，首先通過“訂單表”與“兩張第三方表”連接，獲取訂單關(guān)聯(lián)的實(shí)體主鍵信息以及訂單的主要信息；然后再將訂單關(guān)聯(lián)的實(shí)體主鍵信息重新組裝成主鍵集合，批量從Redis查詢這些實(shí)體信息；最后再將從Redis得到的實(shí)體詳細(xì)信息包裝到“訂單的展示Vo”中并返回。為了提升查詢效率，這一訂單查詢工作分成幾段進(jìn)行，分而治之。同時(shí)，在查詢訂單過程中可根據(jù)用戶設(shè)置的查詢條件進(jìn)行，可以按照訂單的狀態(tài)或者訂單的預(yù)約時(shí)間升序排序，或者是按訂單創(chuàng)建時(shí)間進(jìn)行排序并分頁顯示，該執(zhí)行過程如圖7所示。圖7訂單查詢過程（2）購物車?？紤]到農(nóng)戶對購物車的增刪查改操作會(huì)很頻繁，所以采用Redis存儲(chǔ)農(nóng)戶選中的農(nóng)田服務(wù)相關(guān)信息。采用Hash數(shù)據(jù)類型存儲(chǔ)，使用“ShoppingCartTable”作為HashKey，然后用農(nóng)戶的ID作為key，并用“購物車”實(shí)體的Json字符串對象作為value。該“購物車”實(shí)體的屬性在“數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)”中有說明，記錄的就是“服務(wù)ID”“服務(wù)所屬的商戶ID”以及“服務(wù)的數(shù)量”等關(guān)鍵信息。

4結(jié)語

本系統(tǒng)基于SpringBoot和地圖開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)戶尋找合適的“無人機(jī)農(nóng)田服務(wù)”目的，也為商戶對“農(nóng)戶需求訂單”的集中管理帶來便利。經(jīng)測試，系統(tǒng)能夠很好地搜索農(nóng)戶的服務(wù)需求，以及對訂單進(jìn)行管理，平衡農(nóng)戶服務(wù)需求與飛手供應(yīng)的關(guān)系，提供基于地圖搜索與服務(wù)需求的匹配功能，實(shí)現(xiàn)集約、高效率的無人機(jī)農(nóng)田信息服務(wù)。但本研究還有一些不足之處：①?zèng)]有設(shè)計(jì)移動(dòng)端/微信端應(yīng)用，可能會(huì)影響推廣；②在商業(yè)智能方面可以結(jié)合客戶對商家的評價(jià)量化其服務(wù)水平，從而為消費(fèi)者推薦更優(yōu)質(zhì)的商家。后續(xù)研究將以這兩點(diǎn)為重點(diǎn)方向。

作者:吳東慶 徐楚健 郭鵬飛 王前1，侯超鈞單位:1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 2.廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院