柑橘病虫害上报及预测系统_董冰冰.pdf

2023.7电脑编程技巧与维护1概述柑橘喜欢温暖湿润的气候，但容易发生病虫害，这不利于柑橘的丰收和柑橘种植业的持续稳定发展。果农用户只有及时准确诊断病虫害的类型，才能合理使用农药，如果诊断不及时、不准确，那么即使使用农药也不能有效解决病虫害带来的问题。在传统柑橘果园的病虫害防治过程中，果农用户在柑橘果园中进行观察，凭借多年经验查看果园中的果树是否产生变化，然后收集数据。有些数据不能及时被收集，往往要等病虫害已经发生了才能被发现，此时果农对其做出判断，进行农药喷洒。因为发现病虫害时，果树已经发生病虫害了，且喷完农药并不能立即生效，需要一段时间才能产生效果，所以往往来说已经造成很大的损失。为了提前预测是否会发生病虫害，让果农用户及时准确进行预防，避免病虫害发生，防止进一步扩大损失，需要设计一套柑橘病虫害上报及预测系统。只有在正确分析病虫害发生趋势的前提下，才能迅速做出防治，采用适时正确的防治措施，收到事半功倍的效果1。2系统总体结构根据需求设计并开发了一款柑橘病虫害上报及预测系统微信小程序。该小程序前端采用Vue.js语法，并结合uni-app框架内置的API接口进行开发。Vue.js是一款轻量级、高性能、易用的前端JavaScript框架，主要有易学易用、高性能、组件化开发、双向数据绑定、生态丰富、渐进式框架等优点，被越来越多的前端开发者所青睐，成为了前端开发的首选框架。运用Vue.js开发小程序相较于小程序原生代码更加简单易懂。不仅如此，Vue.js采用了Virtual DOM（虚拟DOM）技术，能够快速渲染界面，提高界面性能和渲染效率，大大地减少了前端开发的工作量，在提高前端开发效率的同时降低了小程序的开发成本。小程序的后端基于Django3.X技术框架实现。Djan-go是一款基于Python的开源Web框架，它的优点是快速开发、可重用性高、易于维护。同时，Django的XSS防护、CSRF防护、密码哈希等安全措施也保证了小程序的安全性。该小程序的微信登录接口使用Django-restframework库，在用户登录时，获取openid并存入MySQL数据库，通过Python的hashlib库加密生成token传给前端，以作为用户的身份凭证。系统通过Django内置的对象关系映射（ORM），使用Python代码来管理数据库后端。柑橘种植户登录小程序后，能够获取最新种植资讯及病虫害防治知识、上报每日病虫害情况并存入数据库、在小程序前端查询历史上报数据。病虫害数据的陈列，可以帮助果农用户及时发现异常，预测病虫害走势，达到病虫害防治的目的。3系统模块小程序主要由自助上报、上报信息查询、用户登录、系统首页4个功能模块组成。长期以来，农作物病虫害的监测等工作主要依靠人工完成，不但劳动量大，而且其时效性和准确性不高2。柑橘病虫害上报及预测系统可以让病虫害监测更加自动化和智能化，让柑橘病虫害预防工作高效开展，减少劳动量，有效降低因病虫害而带来的损失。3.1自助上报模块自助上报模块主要用于收集各地果园病虫害的相关作者简介：董冰冰（2001），女，本科，研究方向为机器学习；莫业霞（2000），女，本科，研究方向为机器学习；雷晨曦（2003），女，本科，研究方向为django后台开发；林晓怡（2003），女，本科，研究方向为前端开发；佘恒健（2001），男，本科，研究方向为机器学习。柑橘病虫害上报及预测系统董冰冰，莫业霞，雷晨曦，林晓怡，佘恒健（广西财经学院大数据与人工智能学院，南宁530003）摘要：传统的农作物病虫害诊断主要依靠人工目测，但这种方法会因技术人员或专家不能及时到现场诊断而造成病虫害诊断的延误。在此搭建了一个可以帮助果农用户手动上报数据的微信小程序，以快速、有效地对柑橘病虫害发生趋势进行上报。该系统可以果农用户填写上报的数据进行可视化，帮助果农用户更直观地看出病虫害的发生趋势，以便他们及时采取预防措施，避免了因诊断不及时而造成的损失。关键词：柑橘病虫害；上报系统；预防59DOI:10.16184/prg.2023.07.0202023.7电脑编程技巧与维护数据，例如，果园地址、上报人姓名、成虫数、若虫数与卵等数据。由于地形、温度、天气等原因，各地果园的病虫害严重程度及防治措施有所不同。面对各地复杂的地形地貌，果农用户可通过在自助上报模块每日上报病虫害数据和现场物联网设备采集数据，实现了人工和智能化的结合。与传统的农作物病虫害诊断相比，该模块不仅更加快速、有效，还极大地提高了数据的精确性和可靠性。该模块有效整合各地木虱病虫害数据，方便果农用户或者农业专家针对当前情况精准、便捷地判断是否需要采取措施、采取怎样的措施等，确保及时发现并防止柑橘病虫害的发生，减少其带来的损失。该模块以生长阶段对木虱等害虫进行分类，在后端数据库设置了总虫数、成虫、幼虫、卵、头/梢等字段，可以更全面地收集病虫害信息。用户登录小程序后，生成token，单击首页底部菜单栏的上报，输入上报信息。因为该模块需要识别用户，所以该小程序前端通过header认证设置了登录监测，如果用户没有登录，就会提醒用户登录，否则无法进行上报。该模块采用Django.core.signing，先将用户的token解密为openid，再通过Django的ORM单表操作，将前端传给后端的数据实例化，并将其以object.save()的方式存入数据库上报信息表。自助上报模块的效果如图1和图2所示。3.2上报信息查询模块微信用户的历史上报数据会在上报信息查询模块中展示出来，该模块后端对用户识别的方式同自助上报模块一致，通过在数据库查询openid，将返回的多个查询结果集对象（QuerySet）传给前端。前端调用后端接口获取数据，并将其存储在数组对象中，定义数据类型，通过循环渲染把接收的数据以图视的方式展示出来，方便果农用户浏览历史上报数据并根据数据内容观察各生长阶段的害虫数量变化。该模块还添加了时间字段，并按照时间顺序排列、展示上报历史信息，方便果农用户根据时间规律判断各生长阶段的柑橘病虫害增长速度。果农用户可以通过各生长阶段的害虫比例判断控制病虫害的最佳时期，以达到“病虫害可视化”的目的。上报信息查询模块效果如图3和图4所示。3.3用户登录模块为了让用户登录更加方便简单，用户登录模块使用微信登录方式。该小程序的Django服务器发送临时登录凭证code，Django可以凭借接收的凭证与微信接口服务进行通信。因此，Django通过Python的网络请求库requests将接收的code发送出去。登录的难点在于用户的身份是由微信提供的，需要小程序客户端、微信接口服务、Django后端的三方交互，并且要保证敏感数据的安全。该小程序向Django服务器到微信接口服务，换取登录用户的OpenID作为用户身份凭证，与此同时，Django将OpenID加密成token返回给前端，前端使用setStorage接口将返回的token存到本地缓存中，这样就实现了用户的微信登录。登录后用户可以进行完善个人资料、上报信息、查询上报信息等操作。各模块设计了登录检测，使用uni-app官方提供的getStorageSync接口获取已保存的token值，若无法得到token值，即用户处于未登录状态，则用户无法进行上报信息、查询上报信息等操作，同时系统给出提示消息提醒用户进行登录操作。用户登录模块效果如图5和图6所示。图1上报界面图2上报成功图3信息界面图4信息查询视图602023.7电脑编程技巧与维护3.4系统首页模块绿色防控是持续控制病虫灾害、保障农业生产安全的重要手段。为更好地满足人类的需求，必须不断加强农作物病虫害的绿色防治研究4。如果果农用户不进行提前防护，那么病虫害就会出现爆发期，对农作物造成严重损害。因此，提前了解病虫害知识是十分必要的。系统首页模块包括新手使用指南和农作物病虫害预防知识推广，该模块设计了每日知识部分，该部分收集了一些有关柑橘常见的病虫害图片，可以帮助果农用户提前预防病虫害，可降低病虫害后期的防治难度。该模块集中收集了一些柑橘病虫害的相关信息，方便果农用户在闲暇时浏览、学习，以提高植保技术和病虫害防治技术。系统首页模块效果如图7所示。4结语柑橘病虫害上报及预测系统通过果农用户手动上报数据，以及与植物保护研究所合作，获取所需柑橘病虫害的相关信息。根据需求所设定的微信小程序有助于果农用户将果园地址、成虫总数、幼虫、卵等相关数据上报，并将用户上报的数据进行可视化，将这些数据清晰地展现给果农用户，以便果农用户及时采取相应的措施，减少病虫害对农作物的伤害。随着现代化信息技术的不断发展，传统农业生产方式已经无法满足现代农业的发展需要。信息化技术在农业生产中的不断应用，极大地提高了农业生产水平，促进了现代农业的发展，提高了农户的经济收入4。农作物病虫害不仅发展速度快、破坏力大、变化多样，不同地区间的病虫害还存在相互迁移等特点，若一个地区农业生产出现病虫害，那么可能会迅速蔓延到其他地区，造成不可估量的损失5。将信息技术与病虫害的防治相结合是时代的趋势，但数据的来源繁多且复杂。对此，该系统已通过与植物保护研究所合作并利用网络爬虫技术爬取到了柑橘数据集，获取了大量柑橘病虫害数据，并进行了数据的知识存储，完成了信息的提取。该系统据此进行数据采集、存储并展示。系统的小程序在果农用户将发现的病虫害情况上报后，可对果农用户上报的数据进行可视化，将数据更清晰地展现在果农面前，大大节省了收集相关数据的时间，让果农用户有更多的时间从实际情况出发，针对果园当前情况做出分析，进而采取相应的措施，保护柑橘不被木虱等病虫害侵害，降低损失。参考文献1耿英.基于图像识别的作物病害诊断研究D.合肥:中国科学技术大学,2009.2付琳.作物病害自动监测预警系统：农作物的“千里眼”和“听诊器”EB/OL.新华网,2022.3兰志斌.农作物病虫害监测与防控技术研究J.园艺与种苗,2022,42(12):92-94.4赵青.农业信息化在现代农业发展中的重要作用J.农机使用与维修,2022,316(12):93-95.5陈仕穆.农作物病虫害统防统治带来农业生产影响分析J.农民致富之友,2019(35):86.图5登录前的界面图6登录后的界面图7系统首页模块效果61