基于云技術(shù)的“蟲遇”櫻桃害蟲識(shí)別防治系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì).pdf

2022 11 電腦編程技巧與維護(hù) 1 研究背景 無論是發(fā)展中國家還是發(fā)達(dá)國家 農(nóng)林害蟲都會(huì)給 農(nóng)林作物造成重大損失 因此 害蟲的精細(xì)防治是減少 損失 提高作物產(chǎn)量的一項(xiàng)重要任務(wù) 一旦害蟲傳播 必須及時(shí)發(fā)現(xiàn) 以便農(nóng)民及時(shí)治療 防止害蟲傳播 在 全社會(huì)都十分關(guān)注食品安全的大環(huán)境下 必須貫徹 預(yù) 防為主 綜合防治 的植保方針 大連是櫻桃果樹種植 基地 學(xué)校周邊農(nóng)戶大量種植櫻桃樹 傳統(tǒng)的人工調(diào)查 害蟲鑒定方法存在一些弊端 害蟲的種類繁多 數(shù)量基 數(shù)大 要求識(shí)別害蟲難度 精度較高而市面上又缺少針 對(duì)櫻桃果樹害蟲的智能識(shí)別軟件 因此為櫻桃種植農(nóng)戶 量身定做一款害蟲識(shí)別軟件有較大潛在價(jià)值 2 設(shè)計(jì)思路 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是前后端分離開發(fā) 重點(diǎn)放在了后 端代碼的實(shí)現(xiàn)以及前端 UI 界面的優(yōu)化 后端使用的是 MySQL 實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并搭建相關(guān)服務(wù)器 Android 端 發(fā)來請(qǐng)求 MySQL 數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)返回給 Android 端 但是用戶量加大后 MySQL 數(shù)據(jù)庫的壓力就會(huì)增大 效率也較低 以存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)資源路徑而代替資源本身 當(dāng)前端再次請(qǐng)求服務(wù)器時(shí) 就先讀取數(shù)據(jù)庫所存儲(chǔ) 的路徑 數(shù)據(jù)存在找到對(duì)應(yīng)資源返回 這樣就可以減 小 MySQL 數(shù)據(jù)庫的壓力 而前端布局使用了 Material Design 設(shè)計(jì)語言結(jié)合 BaseRecyclerViewAdapterHelper Toolbar SmartRefreshLayout 等框架和組件實(shí)現(xiàn)完美的 界面UI設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)功能模塊 蟲遇 櫻桃害蟲識(shí)別防治系統(tǒng)根據(jù)櫻桃農(nóng)戶的切 實(shí)需求 設(shè)計(jì)并模擬了現(xiàn)實(shí)情景下的害蟲識(shí)別和防治的 過程 使用者可以很快學(xué)習(xí)此 APP 的操作方法 具有 上手快 適用性好的特點(diǎn) 移動(dòng)終端包含的識(shí)別方式分 為兩類 分別是拍照識(shí)別和相冊(cè)識(shí)別 并在識(shí)別后可進(jìn) 行記錄 防治 預(yù)警統(tǒng)計(jì)等后續(xù)操作 具體模塊結(jié)構(gòu)如 圖1所示 3 1 用戶登錄模塊 用戶登錄若為新用戶 需進(jìn)行注冊(cè)后方可使用此系 統(tǒng) 登錄后如果是新用戶 需上傳頭像 輸入用戶名等 數(shù)據(jù) 用戶可以通過此處上傳自己的個(gè)人信息 如果是 老用戶 則可進(jìn)行一系列如進(jìn)行識(shí)別 查看個(gè)人信息 查看預(yù)警信息等操作 另外系統(tǒng)為了方便農(nóng)戶使用 添 加了短信驗(yàn)證碼登錄 極大地方便了農(nóng)戶的使用 3 2 查看信息模塊 用戶登錄后 可以查看個(gè)人的用戶名等信息 自己 的識(shí)別記錄和收藏記錄 并可以查看排行榜等細(xì)則 根 據(jù)當(dāng)?shù)氐呐恼涨闆r可以生成一個(gè)預(yù)警信息供用戶去參考 并提出預(yù)警信息和防治措施 3 3 識(shí)別功能模塊說明 用戶進(jìn)入識(shí)別模塊后可以選擇上傳圖片的方式 共 有拍照識(shí)別和相冊(cè)上傳圖片兩種方式 識(shí)別后下方彈出 基金項(xiàng)目 遼寧高校 2022 年國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn) 練計(jì)劃項(xiàng)目 202213198001 作者簡介 包宇 2001 男 本科 研究方向 計(jì)算 機(jī)科學(xué)與技術(shù) 孫云海 1977 男 副教授 研究方 向 思想政治教育 基于云技術(shù)的 蟲遇 櫻桃害蟲識(shí)別防治系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì) 包宇 孫云海 大連理工大學(xué)城市學(xué)院 遼寧 大連 116600 摘 要 櫻桃是大連重要特色農(nóng)產(chǎn)品 而櫻桃蟲害往往會(huì)給農(nóng)戶造成重大損失 因此普及蟲害及防治 知識(shí)對(duì)農(nóng)戶具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值 基于云技術(shù)的櫻桃害蟲識(shí)別系統(tǒng)通過采取TCP IP協(xié)議 部署云端服務(wù) 器 創(chuàng)建云端圖像識(shí)別處理器 實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶操作處理和圖片識(shí)別 傳輸和存儲(chǔ)的即時(shí)性 可以輕松 進(jìn)行害蟲識(shí)別與防治操作 該系統(tǒng)增加了同類軟件沒有的統(tǒng)計(jì)預(yù)警功能 交互頁面設(shè)計(jì)貼近農(nóng)戶實(shí)際 切實(shí)解決了櫻桃種植農(nóng)戶在害蟲識(shí)別和防治過程中存在的問題 關(guān)鍵詞 昆蟲識(shí)別 害蟲防治 移動(dòng)終端 云技術(shù) Android系統(tǒng) 圖1 模塊關(guān)系圖 蟲遇 櫻桃害蟲識(shí)別防治 APP 識(shí)別 預(yù)警 記錄 當(dāng)前月份 預(yù)警 拍照 相冊(cè) 識(shí)別 收藏 進(jìn)行防治 109 2022 11 電腦編程技巧與維護(hù) 最接近的兩種害蟲 點(diǎn)擊即可查看該害蟲的詳細(xì)信息并 生成記錄 點(diǎn)擊 收藏 按鈕即可收藏 鏈接到查看信 息模塊可以進(jìn)行查看 4 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn) 4 1 整體技術(shù)特點(diǎn) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要過程是采用 TCP IP 協(xié)議以及 OkHttp Retrofit 的這種圖片上傳框架 通過對(duì)云端服 務(wù)器 創(chuàng)建云端圖像識(shí)別處理器的部署來實(shí)現(xiàn) APP 云 端對(duì)用戶上傳的圖片進(jìn)行處理操作 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及傳輸 等功能 服務(wù)端使用 MySQL 數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)工 具 在新用戶進(jìn)行 APP 用戶注冊(cè)的時(shí)候 使用 MySQL 數(shù)據(jù)庫以及 jdbc 來實(shí)現(xiàn)用戶向云端服務(wù)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 操作 當(dāng)用戶想使用系統(tǒng)進(jìn)行上傳識(shí)別圖像時(shí) 圖片的選 擇可以選擇使用相機(jī)亦或是本地相冊(cè) 獲取到 Android 所授予的權(quán)限后 對(duì)用戶的手機(jī)型號(hào)進(jìn)行判斷 隨后讀 取選中的害蟲照片進(jìn)行壓縮上傳 從而確保圖片的正常 大小 提高系統(tǒng)的工作效率 4 2 技術(shù)重難點(diǎn) 1 通過使用 CursorWindow 獲取更大的圖片數(shù)據(jù) 提高識(shí)別精度且不用擔(dān)心圖片占用過多內(nèi)存問題 系統(tǒng) 采取數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)圖片對(duì)應(yīng)路徑取代儲(chǔ)存圖片本身的方 式 提高了數(shù)據(jù)庫的使用效率 同時(shí)也保護(hù)了用戶隱 私 使系統(tǒng)更加高效 安全 2 圖像的傳輸和識(shí)別速率 解決思路是當(dāng)用戶進(jìn) 入主頁面可以查看時(shí) 使用 Servlet 的 doget 方法和 HTML 進(jìn)行圖片的下載及傳輸并異步加載實(shí)現(xiàn)頭像的預(yù) 覽 這樣做可以使當(dāng)前用戶在最短的時(shí)間內(nèi)獲取到頭像 等相關(guān)信息 另外在技術(shù)開發(fā)上 采用了容易和RxJava 結(jié)合使用的 Retrofit 減少了對(duì)于異步請(qǐng)求 同步請(qǐng)求 部分代碼的工作量 這樣設(shè)計(jì)的好處是減少代碼體積 有利于后期的更新與維護(hù) 5 核心功能實(shí)現(xiàn) 5 1 識(shí)別部分 在系統(tǒng)的開發(fā)過程中通過OkHttp Retrofit 這一圖片 上傳框架進(jìn)行圖片的上傳 識(shí)別結(jié)果則通過 BaseQuick Adapter 根據(jù)需求來更方便快捷的搭建適配器 考慮到 節(jié)省界面空間和頁面優(yōu)化 使用了BottomSheetDialog 將 返回的結(jié)果作為底部對(duì)話框 使界面達(dá)到美化的效果 5 2 查詢部分 通過 AVLoadingIndicatorView 進(jìn)度指示器控件實(shí)現(xiàn) 了動(dòng)態(tài)刷新效果 創(chuàng)建 Handler 實(shí)例 重載 handleMes sage 方法 來處理消息 使用 Message obtain 方法來 創(chuàng)建消息池并獲取Message 實(shí)例 綜合使用實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài) 地將模糊查詢到的害蟲結(jié)果顯示出來 5 3 刷新部分 為了達(dá)到更好的刷新效果 采用了繼承自 View Group 的 SmartRefreshLayout 來實(shí)現(xiàn)此部分功能 使用 SmartRefreshLayout 內(nèi)嵌 RecyclerView 來達(dá)到刷新的最 佳效果 6 部分核心代碼 6 1 識(shí)別服務(wù)部分 系統(tǒng)上傳部分通過創(chuàng)建API服務(wù)將本地?cái)?shù)據(jù)與服務(wù) 器進(jìn)行連接 相關(guān)參數(shù)如下 serviceClass 服務(wù)接口 泛型規(guī)范 return api 接口服務(wù) public static T createService Class service Class OkHttpClient Builder okHttpClientBuilder new OkHttpClient Builder okHttpClientBuilder connectTim eout 20000 TimeUnit MILLISECONDS 消息攔截器 HttpLoggingInterceptor httpLoggingInterceptor new HttpLoggingInterceptor httpLoggingInterceptor setLevel HttpLoggingInter 110 2022 11 電腦編程技巧與維護(hù) 片 VGA 相機(jī)和圖像處理器的全部功能 該傳感器支持 輸出最大為 30 萬像素的圖像 640 480 分辨率 它的 體積小 工作電壓低 OV7725 通過串行攝像機(jī)控制總 線 SCCB 接口控制 提供多種格式的全幀 亞采樣 或加窗8位 10位圖像 2 5 無線通信模塊 設(shè)計(jì)采用樂鑫科技生產(chǎn)的 esp8266 作為通信模塊 esp8266 內(nèi)含 32 bit MCU 2 4 GHz Wi Fi 單核 CPU 時(shí)鐘頻率高達(dá) 160 MHz 19 5 dBm 天線端輸出功率 確保良好的覆蓋范圍 睡眠電流小于 20 A 節(jié)能環(huán) 保 外設(shè)包括 UART GPIO I2S I2C SDIO PWM ADC 和 SPI 在設(shè)計(jì)中采用 esp8266 通過 UART 與控制 器進(jìn)行通信 3 軟件設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)傳感器信息的采集 處理 控 制器的配置 通信報(bào)文的封裝等操作 軟件對(duì)控制器 進(jìn)行配置之后 對(duì)從人體紅外傳感器 溫濕度傳感 器 氣體傳感器 火焰?zhèn)鞲衅?電量傳感器 門磁傳 感器 定位模塊 攝像頭模塊接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合 閾值判斷 聯(lián)動(dòng)處理后再進(jìn)行分發(fā) 分發(fā)給舵機(jī) 繼 電器 語音播報(bào)模塊等控制模塊和上位機(jī) 數(shù)據(jù)處理 流程如圖 9 所示 4 結(jié)語 基于物聯(lián)網(wǎng)的園區(qū)管理系統(tǒng) 通過紅外采集 智慧 隔離等方式可以有效解決疫情期間全員數(shù)據(jù) 采集難 統(tǒng)計(jì)分析難 防控難 管理工作難等園區(qū)管理的問題 通過智慧管理平臺(tái)完成在線報(bào)修 智能巡檢 智能繳 費(fèi) AI 訪客 能耗管理 智能報(bào)警 報(bào)警定位等功能 可以有效解決園區(qū)管理人員人力依賴度高 響應(yīng)慢 定 位不及時(shí) 人員交叉感染風(fēng)險(xiǎn)高 園區(qū)能耗高等問題 對(duì)園區(qū)管理具有一定的社會(huì)價(jià)值 參考文獻(xiàn) 1 穆亞梅 基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控疫情預(yù) 警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 現(xiàn)代信息科技 2020 12 10 15 2 常文嘯 基于非接觸式傳感器的手勢(shì)識(shí)別密碼技術(shù) 電腦編程技巧與維護(hù) 2022 5 128 131 3 張雨潔 基于北斗和阿里云的外勤人員體征監(jiān)測(cè)系 統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 2022 5 21 25 4 方舟 等 基于 STM32 的寵物報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 物聯(lián) 網(wǎng)技術(shù) 2022 5 5 7 5 唐雅璇 余金山 采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的崗位信息化系 統(tǒng) 華僑大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 2012 12 17 20 圖9 數(shù)據(jù)處理流程 a 總流程 b 疫情防控單元 c 應(yīng)急安防單元 d 節(jié)能監(jiān)測(cè)單元 開始 模塊初始化 疫情防控單元 應(yīng)急安防單元 節(jié)能監(jiān)測(cè)單元 結(jié)束 人員溫是 否異常 Y N Y N 攝像頭采集 拍照 報(bào)警上報(bào) 報(bào)警上報(bào) 隔離情況 是否異常 N 監(jiān)測(cè)到火焰 或可燃?xì)怏w Y Gps 北斗定位 繼電器關(guān)閉 報(bào)警上報(bào) 電量信息采集 上報(bào) 關(guān)燈 光照大于 閾值 開燈 Y N 參考文獻(xiàn) 1 Yanfen Li Hanxiang Wang L Minh Dang Abolghasem Sadeghi Niaraki Hyeonjoon Moon Crop pest recogni tion in natural scenes using convolutional neural net works J Computers and Electronics in Agriculture 2020 169 C 2 邵雪 大連市金州新區(qū)溫室大櫻桃主要病蟲害的發(fā)生 與防治 J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2013 21 157 158 3 操鳳萍 余躍海 劉雪娟 基于 LBS 的足跡移動(dòng)分 享系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn) J 軟件導(dǎo)刊 2018 17 11 17 21 4 徐唐 王錦 楊丹 基于JPEG算法的Android圖像 壓縮技術(shù)研究 J 電腦知識(shí)與技術(shù) 2016 12 22 176 178 5 吳想想 基于 Android 平臺(tái)軟件開發(fā)方法的研究與 應(yīng)用 D 北京 北京郵電大學(xué) 2011 上接第99頁 112