基于 Web 技術(shù)的蟲害預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計

目錄TOC\o"1-3"\h\u1103一、緒論 2209481.1研究背景與意義 293231.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 322701.2.1國外研究現(xiàn)狀 3240111.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 4213501.3研究意義 625570二、基于Web的蟲害預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 7131102.1系統(tǒng)需求 712332.2技術(shù)路線 7193022.3系統(tǒng)構(gòu)架 858632.4系統(tǒng)設(shè)計 1087892.4.1總體設(shè)計 1049002.4.2功能模塊設(shè)計 10124462.5主要功能模塊的實現(xiàn) 12196922.5.1數(shù)據(jù)管理 1231962.5.2統(tǒng)計分析功能 13308022.5.3蟲害情況預(yù)測 13157302.6安全策略 1431640三、系統(tǒng)的技術(shù)研究 14251563.1SpringMVC框架 15254573.2Fork/Join框架 15297083.3WebService 1632471四、市場調(diào)研 17303574.1市場前景 1774664.2可行性分析 18157224.3市場預(yù)測及改進對策 18103354.3.1市場預(yù)測 18115994.3.2改進對策 1946734.4市場推行方式 20308724.5發(fā)展策略 21298874.6展望 22一、緒論1.1研究背景與意義農(nóng)業(yè)資源是人們賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，一直受到高度的重視。我國作為農(nóng)業(yè)的大國，擁有廣闊的土地，但是災(zāi)害的種類也繁多，發(fā)生也頻繁。其中僅常見的蟲害的種類就在1400種以上，蟲害的發(fā)生造成果蔬、糧食等損失非常嚴重。僅僅糧食的年均損失就有5000余萬噸，果蔬類的損失更為嚴重。對于我國的糧食作物，2012年全年受災(zāi)面積就有73億余畝。其中，草害13.5億畝，蟲害55.5億畝，鼠害4.4億畝，造成的經(jīng)濟損失高達200億元以上。如果防治施藥不當，蟲害的發(fā)生除了使農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，還會使環(huán)境和食品受到污染?？梢钥闯鱿x害的發(fā)生，不僅嚴重影響我國的生態(tài)環(huán)境，還會造成經(jīng)濟的損失。引起農(nóng)業(yè)蟲害嚴重發(fā)生的原因，除了氣候變暖、異常氣候現(xiàn)象頻出、農(nóng)藥的大量濫用、某些危險性蟲害的傳播、蟲害防控的基礎(chǔ)設(shè)施不完善外，農(nóng)業(yè)蟲害的預(yù)測的準確程度還需提高也是農(nóng)業(yè)蟲害發(fā)生的原因。及時準確的蟲害的發(fā)生情況和增長趨勢進行有效的預(yù)測，在蟲害造成嚴重損害之前，采取防治措施，才能對蟲害的發(fā)生發(fā)展做出有效的控制，減少經(jīng)濟的損失。為了有效降低蟲害的發(fā)生強度與頻率，保證農(nóng)作物的穩(wěn)產(chǎn)以及減少經(jīng)濟的損失，需要正確有效的采取措施，而這都是以蟲害的預(yù)測預(yù)報的準確性為前提的。通常相關(guān)植保人員對蟲害的預(yù)測是根據(jù)害蟲的生活習性、天敵數(shù)量、害蟲的基數(shù)、天氣等情況，以及農(nóng)作物的物候?qū)W特征等相關(guān)資料進行分析和判斷，從而實現(xiàn)對病蟲害發(fā)生期、發(fā)生量、發(fā)生面積等進行估計后，向有關(guān)部門進行報告，使其能根據(jù)分析估計后的信息，進行及時、科學、有效地進行防治。通過對蟲害發(fā)生時的農(nóng)作物的生長情況和氣象資料進行觀察分析，得出蟲害發(fā)生時的變化規(guī)律，實現(xiàn)對蟲害未來的發(fā)生情況的準確預(yù)測，如此才能有效的進行防治，降低蟲害發(fā)生造成的損失。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀農(nóng)作物病蟲害的測報工作是二戰(zhàn)以后開始發(fā)展的，許多國家開始農(nóng)作物病蟲害測報工作都比我國早，比如20世紀40年代的時候，日本和前蘇聯(lián)就已經(jīng)開始著手針對主要蟲害的測報項目，技術(shù)也進步較快，建立了比較完整的農(nóng)作物病蟲害測報體制。例如澳大利亞、新西蘭、美國、日本等都根據(jù)自己國家的農(nóng)作物病蟲害的情況建立了符合自身的預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)。20世紀60年代以來，日本利用計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫建立和健全了全國測報系統(tǒng)，用以管理和發(fā)布病蟲害的信息。目前，該系統(tǒng)以日本中央政府為核心并集合了47個縣，實現(xiàn)了對多種作物和病蟲鼠害進行測報。其中，這47個縣各自擁有一個監(jiān)控中心，主要負責日本國內(nèi)農(nóng)作物病蟲害數(shù)據(jù)的采集和管理等工作。如此，中央政府可及時獲取用于測報的資料，并及時把測報信息發(fā)布出去。美國和英國在20世紀70年代就相繼開始建立蟲害測報系統(tǒng)。如美國建立了“國家農(nóng)業(yè)病蟲害信息系統(tǒng)（NAPIS）”，該系統(tǒng)包括有害生物信息檢索和植物健康的檢疫。最具代表性的是數(shù)字化的農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，及時通過網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測到的病蟲數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，并把經(jīng)監(jiān)控中心處理和分析之后病蟲信息和防治意見反饋到農(nóng)場主。西歐建立了集14個國家參與的關(guān)于蚜蟲的聯(lián)合測報網(wǎng)絡(luò)大型系統(tǒng)，該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中心建立在英國的洛桑，該系統(tǒng)實現(xiàn)對用Taylor吸蟲器定期采集到的蚜蟲樣本進行種類判斷，通過對采集的數(shù)據(jù)的整理分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)對蚜蟲發(fā)生情況的測報。隨著21世紀的來臨，地理信息系統(tǒng)技術(shù)也被廣泛的運用到病蟲測報上。如美國的WillingthonPavan等人開發(fā)的Sisalert系統(tǒng)，運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將預(yù)測結(jié)果以圖表形式發(fā)送到用戶手中，根據(jù)病害發(fā)生情況給出預(yù)防建議。2007年，美國卡羅萊納州的R.D.Magarey等人以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，氣象數(shù)據(jù)為核心建立了NAPPFAST網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了以動態(tài)地圖的形式顯示預(yù)測結(jié)果。此外，蟲害的預(yù)測預(yù)報工作也應(yīng)用了“3S”技術(shù)。例如，美國在2010年以前就開始對遷飛性害蟲采用雷達技術(shù)進行監(jiān)測，2010年之后基本健全了數(shù)字化的農(nóng)作物蟲害監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了病蟲害的診斷、病蟲害發(fā)生信息的交流，病蟲害信息的分析和處理、病蟲害的監(jiān)測預(yù)警、視頻的遠程互動，病蟲害的綜合治理信息制作和發(fā)布，以及病蟲害發(fā)生情況的發(fā)布等功能。隨著科技的發(fā)展，信息技術(shù)已成為當代社會發(fā)展的一個重要部分，而建設(shè)數(shù)字化蟲害測報系統(tǒng)也成為植保信息建設(shè)的基本內(nèi)容。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國關(guān)于農(nóng)業(yè)的病蟲害的測報系統(tǒng)的建設(shè)開始較晚，直到20世紀50年代初才開始開展，1955年提出建設(shè)全國病蟲害預(yù)測預(yù)報站的規(guī)劃，1978年開始進行農(nóng)作物病蟲害預(yù)測預(yù)報總站的建設(shè)，1979年逐步健全了的病蟲害測報站，并開始組建農(nóng)作物病蟲害預(yù)測預(yù)報網(wǎng)絡(luò)。近些年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，以及地理信息系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢越來越受到科研人員的重視，通過技術(shù)手段整合地理信息系統(tǒng)到農(nóng)業(yè)病蟲害的測報工作中也越來越受到重視。2006年，中國農(nóng)業(yè)大學的高靈旺等針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的病蟲害建立了專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合案例和存儲在數(shù)據(jù)庫中的專家知識進行推理，得出病蟲害未來的發(fā)生發(fā)展情況。同年，河北農(nóng)業(yè)大學的司麗麗等人依據(jù)相關(guān)理論知識和專家科研經(jīng)驗，利用GIS地理信息系統(tǒng)、人工智能以及DSS輔助決策支持系統(tǒng)等，研制了基于地理信息系統(tǒng)的全國主要糧食作物病蟲害實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)了對全國范圍內(nèi)糧食作物的主要病蟲害的實時監(jiān)測預(yù)警，以及對預(yù)測結(jié)果能夠轉(zhuǎn)化成電子地圖形式。2007年，中國農(nóng)業(yè)大學的賈啟勇等運用數(shù)據(jù)庫和WebGIS技術(shù)初步建立了基于WebGIS的農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測預(yù)報平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)了病蟲害在空間上的表達，以及測報模型的管理。同年，南京農(nóng)業(yè)大學的張谷豐等人采用免費的開源軟件建立了基于WebGIS的自動預(yù)警系統(tǒng)，用戶能根據(jù)自身需求來自定義數(shù)據(jù)庫中各種表的結(jié)構(gòu)，也可以對大范圍內(nèi)病蟲害數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析與判斷，也可對田間原始數(shù)據(jù)進行自動處理。2009年，劉明輝等人采用基于案例推理和基于知識的前向型推理相結(jié)合的方式，建設(shè)了基于WebGIS的農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測預(yù)報專家系統(tǒng)，系統(tǒng)以文字、圖表、GIS專題圖的形式將病蟲害的發(fā)生程度反饋給用戶。2009年，全國農(nóng)技推廣中心構(gòu)建了重大病蟲害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)了對采集到病蟲害數(shù)據(jù)的匯總和管理、空間分析與展示、統(tǒng)計與分析等。次年，又針對小麥建設(shè)了重大病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以填報的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，以全國范圍內(nèi)各病蟲害監(jiān)測點作為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的基點,實現(xiàn)了病蟲害數(shù)據(jù)的填報、匯總、查詢和統(tǒng)計分析等功能。2011年，宋啟堃等人構(gòu)建與實現(xiàn)了黔南州主要農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測預(yù)警專家系統(tǒng)。通過研究貴州黔南地區(qū)1981-2010年的病蟲害資料和氣象資料，得出氣溫、相對濕度、日照和降水量等是影響該地區(qū)農(nóng)作物病蟲害發(fā)生的主要氣象條件，利用VB.NET技術(shù)對研究所得到的主要氣象條件進行實時監(jiān)測和分析，一旦達到病蟲害發(fā)生的條件就進行預(yù)警。2012年，劉小紅等人針對水稻，利用地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，采用PHP、Apache、PostgreSQL、Geoserver等設(shè)計開發(fā)了病蟲害預(yù)警平臺，實現(xiàn)以地圖和圖表形式查看病蟲害預(yù)測結(jié)果，便于用戶快速瀏覽與查詢病蟲害發(fā)生情況2014年，中國農(nóng)業(yè)大學的籍延寶等人采用了計算機網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等設(shè)計與建立了農(nóng)業(yè)主要病蟲害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)通用平臺，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)主要病蟲害數(shù)據(jù)的傳輸和管理、病蟲害發(fā)生的測報和病蟲害防治信息的發(fā)布等功能，為農(nóng)業(yè)病蟲害的防治提供了準確、及時的信息。通過對國內(nèi)外病蟲害預(yù)測預(yù)報發(fā)展的研究，我國雖然擁有廣泛的農(nóng)業(yè)資源，但相比發(fā)達國家，我國對農(nóng)業(yè)信息資源的管理比較混亂，相關(guān)的農(nóng)業(yè)資源信息管理平臺落后，大量的農(nóng)業(yè)病蟲害資料仍沒有按照統(tǒng)一標準進行收集，不能對其歷史發(fā)生數(shù)據(jù)進行查詢，妨礙了信息技術(shù)農(nóng)業(yè)上的充分運用。另外，測報技術(shù)也相對落后，不利于病蟲害信息的傳遞。由此，今后的重點是如何快速高效的對病蟲害數(shù)據(jù)進行采集，如何高效的對傳遞病蟲害信息，以及如何實現(xiàn)病蟲害資料的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、資料規(guī)范化和共享。無論采用何種方式對病蟲害進行測報都需要大量的客觀、準確的資料。為了能更好地對病蟲害的發(fā)生情況進行測報，病蟲害信息的匯報和交流，病蟲害信息的采集應(yīng)該按照統(tǒng)一標準與規(guī)范進行。為了提高測報水平，需要不斷的改進測報技術(shù)，而測報技術(shù)的改進需要系統(tǒng)的測報資料。因此，在對病蟲害數(shù)據(jù)進行采集時，要注意對采集數(shù)據(jù)的積累，才能更好的系統(tǒng)化病蟲害測報資料。只有及時的對采集到的病蟲害信息進行傳輸，才能充分發(fā)揮其價值，才能及時對病蟲害的發(fā)生進行控制。在未來病蟲害測報工作中，應(yīng)加大以上的研究與改進，真正做到對蟲害發(fā)生的及時測報，及時將預(yù)警信息發(fā)布出去，切實做到早發(fā)現(xiàn)，早防治，使對農(nóng)業(yè)蟲害的測報信息在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和蟲害的防治工作中最大的發(fā)揮其價值。1.3研究意義隨著森林病蟲害逐漸加重,森林病蟲害預(yù)測預(yù)報的對象和內(nèi)容不斷豐富,相關(guān)的研究工作也越來越深人。尤其是近幾年信息技術(shù)迅速發(fā)展,森林病蟲害的預(yù)測預(yù)報技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。借助3S技術(shù)(即GPS,GIS和RS技術(shù))進行的森林病蟲害預(yù)測預(yù)報、災(zāi)情監(jiān)測和損失估算的研究已成為研究的重點。森林病蟲害信息管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用也備受關(guān)注。國家林業(yè)局組織研發(fā)的森林病蟲害信息管理系統(tǒng)2003年正式啟動。目前,全國主要林業(yè)有害生物發(fā)生數(shù)據(jù)均出自該系統(tǒng)。但是,基于桌面應(yīng)用的信息管理系統(tǒng)具有一些難以克服的技術(shù)瓶頸,如系統(tǒng)升級必須在所有用戶計算機上進行安裝，涉及面越廣工作量越大;涉及到數(shù)據(jù)匯總的時候,首先需要在各分觀測站導(dǎo)出數(shù)據(jù),然后通過E-mail或FTP方式上傳到中心數(shù)據(jù)庫,最后在中心測報點下載各分測報點上傳的數(shù)據(jù)進行匯入,操作比較繁瑣。而基于Web的信息系統(tǒng)可以有效避免這些技術(shù)問題。有關(guān)基于Web的森林病蟲害信息系統(tǒng)的研究報道不多。本設(shè)計在前人研究的基礎(chǔ)上,明確了“森林病蟲害測報信息管理系統(tǒng)”的系統(tǒng)需求,以測報信息管理為中心,更加強調(diào)測報信息的管理和應(yīng)用。應(yīng)用web病蟲害預(yù)警系統(tǒng)，不僅可以提前對病害發(fā)生、發(fā)展及流行的可能性和趨勢進行預(yù)測，抓住有利時機提早采取措施預(yù)防，提高防治效果，控制病害的發(fā)生、發(fā)展及流行，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)積累，為進一步掌握有害生物的動態(tài)規(guī)律提供重要的資料，可以更加有效的分析生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各類因子與病蟲害發(fā)生危害的關(guān)系，為因地制宜地制定最合理的綜合防治方案提供科學依據(jù)，增強防治病蟲害的預(yù)見性和計劃性，提高防治工作的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益，使這項工作變得更加經(jīng)濟、安全和有效。二、基于Web的蟲害預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)2.1系統(tǒng)需求首先系統(tǒng)要突破基于桌面的信息管理系統(tǒng)的桎梏，采用基于的技術(shù)架構(gòu)，使用戶不用安裝程序，只要通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就可以登錄，實時管理與上報數(shù)據(jù)、資料；數(shù)據(jù)和程序部署在服務(wù)器端，方便系統(tǒng)管理、維護及升級.第二，系統(tǒng)主要用來實現(xiàn)森林病蟲害數(shù)據(jù)管理、信息上報、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)輸出等功能。第三,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是共建共享的,由系統(tǒng)主管部門負責維護,同時承擔一部分填寫數(shù)據(jù)的任務(wù)。而其他用戶同時也可以添加、查看數(shù)據(jù),這樣才能有效地減輕主管部門維護系統(tǒng)的壓力,做到群策群力，共同為系統(tǒng)形成海量數(shù)據(jù)添磚加瓦。第四,為確保數(shù)據(jù)安全,用戶分為不同類型。不同類型的用戶權(quán)限和操作界面不同,省級用戶能管理(輸入、查詢、修改、瀏覽、下載)全省數(shù)據(jù),市級只能管理本轄區(qū)內(nèi)單位的數(shù)據(jù),縣級測報點只能管理本測報點的數(shù)據(jù)。管理員用戶能對系統(tǒng)的配置、數(shù)據(jù)、使用情況進行管理。2.2技術(shù)路線技術(shù)路線從提高工作效率的角度,本系統(tǒng)采用了B/S(瀏覽器/服務(wù)器)架構(gòu)。B/S架構(gòu)通過瀏覽器來訪問Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫,客戶端不需安裝額外的程序,數(shù)據(jù)和程序都存放在服務(wù)器端。顯然，B/S結(jié)構(gòu)將極大地減少客戶端程序的維護工作,如果系統(tǒng)需要升級,服務(wù)器的軟件升級到最新版本就行了。并且可以定時備份所有數(shù)據(jù),避免基層工作人員因計算機技能不高,操作失誤破壞數(shù)據(jù)而無法恢復(fù)的情況出現(xiàn)。Web站點的開發(fā)基于Windows平臺,采用WindowsAdvancedServer2000操作系統(tǒng)配合IIS6.0的架構(gòu),腳本語言使用VBScript結(jié)合HTML，JavaScript,數(shù)據(jù)庫采用了MicrosoftsQLServer。數(shù)據(jù)庫設(shè)計根據(jù)林業(yè)管理部門常用的森林病蟲害測報報表來確定基本數(shù)據(jù)表和字段,經(jīng)過和林業(yè)管理部門的一線工作者、森林病蟲害研究人員商討最后形成能采用數(shù)據(jù)庫表格表示的二維表格建立數(shù)據(jù)模型。根據(jù)平臺的數(shù)據(jù)模型采用SQLServer2000設(shè)計了27張數(shù)據(jù)庫基本表,分別用于存儲用戶數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、面上數(shù)據(jù)、測報點信息數(shù)據(jù)、主測對象數(shù)據(jù)﹑新聞公告下載信息數(shù)據(jù)。各主要表在系統(tǒng)中的用途見表1。表一數(shù)據(jù)表在系統(tǒng)中用途序號用途表名1用戶管理Admin,User2系統(tǒng)管理Log,Contact,City,Province,statement3常規(guī)病蟲數(shù)據(jù)管理Datal,Data24測報點信息管理Sta_EarthSurface,Sta_Info,Staff,Equiment5主測對象數(shù)據(jù)Data3,Data4,Data5,Data6,Data7,Data8,Data9,Data10,Data11,Data126新聞公告下載信息Message,news,downloads7類型數(shù)據(jù)News_type,insect_type,tree_type2.3系統(tǒng)構(gòu)架系統(tǒng)架構(gòu)采用典型的三層架構(gòu):(1)數(shù)據(jù)層。實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的存取,所有的動態(tài)數(shù)據(jù),如主測對象數(shù)據(jù)的添加、更新.修改都需要通過數(shù)據(jù)訪問層來訪問SQLServer數(shù)據(jù)庫實體。(2)應(yīng)用層。通過具體的程序模塊來處理數(shù)據(jù)。(3)表示層。負責給用戶提供操作界面,接收用戶數(shù)據(jù)輸入以及其他操作,詳見圖一所示。圖一系統(tǒng)構(gòu)架圖從系統(tǒng)架構(gòu)圖可以發(fā)現(xiàn),應(yīng)用層劃分為用戶系統(tǒng)和管理員系統(tǒng)。用戶系統(tǒng)是指提供給所有普通用戶使用的系統(tǒng)功能,而管理員系統(tǒng)是為維護系統(tǒng)的配置、觀測系統(tǒng)運行狀況而提供的功能?？蛻粝到y(tǒng)又分為公共服務(wù)和測報點服務(wù)。公共服務(wù)對所有訪問者開放,不需要注冊也可以從本系統(tǒng)獲取森林病蟲害的新聞動態(tài)、防治技術(shù)方法等信息。也可以進入用戶注冊模塊,申請成為本系統(tǒng)的注冊用戶。游客注冊后必須通過管理員的審核才能成為正式用戶。公共服務(wù)主要包括了新聞模塊、公共下載模塊、用戶注冊模塊。測報點服務(wù)是為注冊用戶提供(各地區(qū)省市縣三級的測報點)的功能,主要是主測對象數(shù)據(jù)、測報點信息管理。2.4系統(tǒng)設(shè)計2.4.1總體設(shè)計本系統(tǒng)滿足農(nóng)戶和植保站人員業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，為使系統(tǒng)更具可操作性和完整性，基于Web技術(shù)的蟲害預(yù)測系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)管理、信息管理兩大功能模塊，如圖二所示，系統(tǒng)管理包括兩個子功能模塊，分別是系統(tǒng)設(shè)置和日志管理，主要功能是設(shè)置用戶角色以及分配相應(yīng)的權(quán)限；信息管理模塊包括數(shù)據(jù)管理、基本信息管理、蟲害預(yù)測、統(tǒng)計分析四個子模塊，實現(xiàn)對系統(tǒng)的信息管理；基于web技術(shù)的蟲害預(yù)測系統(tǒng)基于web技術(shù)的蟲害預(yù)測系統(tǒng)系統(tǒng)管理信息管理系統(tǒng)設(shè)置日志管理統(tǒng)計分析蟲害預(yù)測基本信息管理數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)圖二系統(tǒng)功能框圖2.4.2功能模塊設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計目標和角色的不同，將系統(tǒng)功能模塊針對具體用戶角色分別設(shè)計。系統(tǒng)管理員的主要功能模塊如圖所示，主要包括系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)管理、日志管理、基本信息管理四個模塊，如圖三所示。角色管理角色管理權(quán)限管理菜單管理系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)管理員數(shù)據(jù)管理日志管理基本信息管理監(jiān)測點信息管理其他信息管理圖三系統(tǒng)管理員主要功能模塊圖（1）系統(tǒng)設(shè)置，對系統(tǒng)進行維護工作，包括角色管理、權(quán)限管理、菜單管理。系統(tǒng)管理員可以通過角色管理創(chuàng)建、修改和刪除系統(tǒng)角色定義并為每個角色分配相應(yīng)的權(quán)限。各模塊根據(jù)具體情況內(nèi)置權(quán)限，通過權(quán)限管理為系統(tǒng)用戶指定相應(yīng)的權(quán)限。菜單管理允許系統(tǒng)管理員調(diào)整菜單名稱、位置、刪除和添加菜單項，為系統(tǒng)后期維護與擴展提供最大可能。（2）日志管理，提供重要操作日志的查詢管理，監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況，提高系統(tǒng)的安全性。（3）數(shù)據(jù)管理，對所有數(shù)據(jù)進行管理（增、刪、改、查），包括系統(tǒng)本身數(shù)據(jù)、蟲害數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)等。（4）基本信息管理，對一些常用的基本信息進行維護，包括監(jiān)測點信息管理、其他信息的管理兩個子模塊。實時數(shù)據(jù)管理實時數(shù)據(jù)管理歷史數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理蟲害預(yù)測統(tǒng)計分析普通用戶圖四主要模塊圖根據(jù)分配的權(quán)限，普通用戶的主要功能模塊分為數(shù)據(jù)管理、蟲害預(yù)測、統(tǒng)計分析等，（1）數(shù)據(jù)管理，對權(quán)限內(nèi)的數(shù)據(jù)進行增、刪、改、查等操作，包括實時蟲害數(shù)據(jù)管理和歷史蟲害數(shù)據(jù)管理兩個子模塊。（2）統(tǒng)計分析，對蟲害發(fā)生情況進行統(tǒng)計分析，包括不同監(jiān)測點間的蟲害數(shù)據(jù)對比分析和所有蟲害數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析兩個功能。（3）蟲害預(yù)測，根據(jù)建立的模型對蟲害的未來發(fā)生情況進行預(yù)測分析。2.5主要功能模塊的實現(xiàn)2.5.1數(shù)據(jù)管理（1）實時數(shù)據(jù)管理實時數(shù)據(jù)管理模塊主要是對采集終端采集到的實時蟲害數(shù)據(jù)進行管理。可以通過表格或地圖形式對實時數(shù)據(jù)進行查看。以列表形式顯示監(jiān)測區(qū)域內(nèi)所有監(jiān)測點實時采集到的蟲害數(shù)據(jù)。以地圖形式顯示監(jiān)測區(qū)域內(nèi)所有監(jiān)測點分布情況，并標注出來，點擊特定的標注（監(jiān)測點）后，以列表或圖表形式顯示特定監(jiān)測點采集到的實時數(shù)據(jù)（2）歷史數(shù)據(jù)管理歷史數(shù)據(jù)管理主要對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個監(jiān)測點的歷史數(shù)據(jù)進行管理。根據(jù)檢索條件對已入庫的數(shù)據(jù)進行篩選，并以列表形式顯示檢索結(jié)果。2.5.2統(tǒng)計分析功能主要對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的蟲害情況進行統(tǒng)計分析。以折線圖的形式顯示監(jiān)測區(qū)域的前三天、近一周、近半個月、近一個月、近半年的數(shù)據(jù)，根據(jù)檢索條件顯示監(jiān)測區(qū)域特定時間段的數(shù)據(jù)，根據(jù)檢索條件顯示監(jiān)測區(qū)域各個監(jiān)測點的蟲害情況的對比結(jié)果，并提供導(dǎo)出的功能。不同監(jiān)測點間的數(shù)據(jù)對比分析。2.5.3蟲害情況預(yù)測預(yù)測模塊是本系統(tǒng)的核心模塊，作用是依據(jù)歷史數(shù)據(jù)，深度分析樣本數(shù)據(jù)并得出預(yù)測結(jié)果，為植保人員提供可靠的決策依據(jù)，包括數(shù)據(jù)成分的提取和蟲害發(fā)生預(yù)測兩個子部分。數(shù)據(jù)成分提取模塊中，根據(jù)樣本情況選擇性的對樣本進行成分提取。操作成功后，將展示出提取的主要成分。蟲害預(yù)測模塊中，用戶選擇預(yù)測，點擊“預(yù)測”按鈕后，系統(tǒng)會自動讀取數(shù)據(jù)并調(diào)用預(yù)測模型對數(shù)據(jù)進行綜合分析，最后將展示出預(yù)測結(jié)果，預(yù)測結(jié)果是以發(fā)生等級形式進行提示的。2.6安全策略為了保證系統(tǒng)的安全性,我們從三個方面加強系統(tǒng)的安全。系統(tǒng)的大多數(shù)功能只提供給注冊用戶使用,所以采用用戶認證方式,要求各地觀測站必須先進行注冊,由管理員為用戶分配權(quán)限級別,用戶進人系統(tǒng)前要進行身份認證。在用戶注冊的時候,我們采用Ajax技術(shù)對用戶密碼進行檢測,對于密碼設(shè)置過于簡單的操作給予提醒,并且密碼采用一定的算法進行加密后再存儲到數(shù)據(jù)庫中,以提高帳號的安全性。在ASP程序中對用戶提交的各種數(shù)據(jù)進行安全檢查,過濾包含有操作數(shù)據(jù)庫的敏感字符,如INSERT，DELETE,UPDATE等,防止腳本注入式的攻擊。采用Session對象來實現(xiàn)用戶驗證。Session對象用于保存單個用戶和特定的Web應(yīng)用程序相互作用時的數(shù)據(jù)信息(會話信息),在登錄程序中向合法登錄用戶的Session中寫入其用戶信息,可以防止非法用戶利用網(wǎng)絡(luò)機器人自動登陸。同時為了防止非法用戶通過直接鍵入頁面的URL地址而跳過登錄頁面的惡意操作,我們在每個頁面程序中加入Session認證。三、系統(tǒng)的技術(shù)研究該系統(tǒng)的實現(xiàn)主要使用了三種技術(shù)：SpringMVC、Fork/Join框架和WebService技術(shù)。其中，SpringMVC是基于Java的實現(xiàn)了WebMVC設(shè)計模式的框架，可簡化日常Web系統(tǒng)的開發(fā)。Fork/Join框架是一個用于處理并行編程任務(wù)的框架，能夠利用多個計算資源來協(xié)作完成一個復(fù)雜的計算任務(wù)，提高程序的效率。WebService可以從互聯(lián)網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)中其他系統(tǒng)中接收請求，輕量級獨立通訊的技術(shù)，接下來詳細介紹這三種技術(shù)。3.1SpringMVC框架SpringMVC使用了MVC架構(gòu)模式的思想，通過分離模型、視圖及控制器來對Web層的職責解耦。模型通常是用來封裝數(shù)據(jù)并在視圖層展示，視圖層只展示這些數(shù)據(jù)，并不包含任何的業(yè)務(wù)邏輯?？刂破髦饕莵斫邮諔?yīng)用程序的請求，并鏈接后臺處理業(yè)務(wù)邏輯，并將處理的結(jié)果數(shù)據(jù)返回給視圖層展示。圖五SpringMVC處理請求流程圖SpringMVC處理請求如圖五所示，具體步驟為：（1）當客戶端發(fā)送一個請求時，由前端控制器接收后根據(jù)請求信息找到合適的處理器（Handler）去處理這個請求。（2）處理器根據(jù)請求信息執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯后將結(jié)果返回；（3）返回的結(jié)果中包括了視圖邏輯名和渲染視圖時需要的模型數(shù)據(jù)對象，前端控制器通過視圖解析器獲取真實視圖對象，視圖解析器會根據(jù)視圖實現(xiàn)的設(shè)計來渲染對應(yīng)；（4）前端控制器將請求傳遞給這個視圖對象，并渲染模型數(shù)據(jù)；（5）客戶端得到返回的響應(yīng)，并將數(shù)據(jù)展示出來3.2Fork/Join框架Fork/Join框架是Java7提供了的一個用于并行執(zhí)行任務(wù)的框架，它有自己的適用范圍，并行處理的過程是把應(yīng)用切分為多個子任務(wù)并行的執(zhí)行，并且最終組合這些子任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。圖六是一個Fork/Join框架圖，黑色箭頭為調(diào)用，藍色粗線箭頭為返回，上部的任務(wù)依賴于位于其下的任務(wù)的執(zhí)行，只有當所有的子任務(wù)都完成之后，調(diào)用者才能獲得任務(wù)0的返回結(jié)果。圖六Fork/Join框架圖通過使用Fork/Join框架，可以使開發(fā)人員極大地減少編寫并發(fā)程序工作量，并且不需要擔心并行事務(wù)問題，僅僅關(guān)注如何劃分任務(wù)和組合中間結(jié)果，使用所有可用的運算能力來提升應(yīng)用的性能。3.3WebServiceWebService是一種跨語言、跨平臺的遠程調(diào)用技術(shù)，使各個不同平臺的不同應(yīng)用系統(tǒng)的協(xié)同工作，其結(jié)構(gòu)如圖七所示。對WebService通俗的理解就是應(yīng)用程序向外界提供可調(diào)用的API，建立可互操作的分布式應(yīng)用程序的新平臺的標準，主要通過SOAP協(xié)議進行服務(wù)，WSDL文件向客戶說明可調(diào)用的服務(wù)于接口參數(shù)等信息，UUID完成注冊。由于WebService實現(xiàn)了跨平臺的互操作，因此具有許多優(yōu)點：（1）應(yīng)用程序的集成。不同的企業(yè)可能會使用不同的語言開發(fā)應(yīng)用程序，將這些應(yīng)用程序集成相對困難，但是通過WebService，應(yīng)用程序可以將自己的功能和接口按照WebService的標準展示出來，供其它程序調(diào)用，實現(xiàn)應(yīng)用程序之間的通信。服務(wù)注冊中心服務(wù)請求者服務(wù)提供者（2）跨防火墻通信?？蛻舳撕头?wù)器端之間可能存在防火墻，而WebService是基于服務(wù)注冊中心服務(wù)請求者服務(wù)提供者圖七WebService結(jié)構(gòu)市場調(diào)研4.1市場前景多年來，我國政府對農(nóng)作物病蟲害的預(yù)測預(yù)報工作非常重視，從政策、資金、設(shè)備和人才等方面給以扶持，使我國的病蟲測報事業(yè)取得了較大的發(fā)展，在農(nóng)作物病蟲害防治中發(fā)揮了巨大作用。由于預(yù)報及時，防治工作準備充分，防治主動性增強，不僅有效地控制了病蟲為害，減少了損失，而且提高了防治效果，減少了防治成本和農(nóng)藥使用量，降低了對環(huán)境的污染，起到了良好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。同時，隨著農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易的國際化，農(nóng)業(yè)經(jīng)營由粗放經(jīng)營向集約化經(jīng)營過渡，農(nóng)業(yè)經(jīng)營規(guī)模化的發(fā)展及生產(chǎn)社會化、市場化程度的提高，這一形勢要求預(yù)測預(yù)報在應(yīng)用規(guī)模和配套技術(shù)服務(wù)系列擴大的同時，也要求預(yù)測預(yù)報在分類上細化，形式多樣化，從而加速預(yù)測預(yù)報技術(shù)社會化服務(wù)發(fā)展進程。拓展電視、互聯(lián)網(wǎng)等大眾傳媒在病蟲害預(yù)報領(lǐng)域的應(yīng)用，以其快捷、直觀、生動、準確的特性取代傳統(tǒng)印刷媒體發(fā)布信息，把枯燥、單調(diào)的文字變成精彩的圖象和聲音，使農(nóng)民更易接受，便于指導(dǎo)其病蟲害防治行為。4.2可行性分析自70年代末以來，中國已在全國范圍內(nèi)建立了一個比較完整的病蟲監(jiān)測和預(yù)報組織體系，目前設(shè)有全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心病蟲測報站(即原全國植物保護總站測報站及之前的農(nóng)業(yè)林)部農(nóng)作物病蟲測報總站)，各省(市、自治區(qū))、地區(qū)和縣也都設(shè)有農(nóng)作物病蟲測報站全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心病蟲測報站是全國病蟲測報網(wǎng)絡(luò)的龍頭，負責全國農(nóng)作物病蟲害的監(jiān)測預(yù)報和管理工作，除和各省(市、自治區(qū))植保(測報)站互換病蟲信息并對其進行業(yè)務(wù)管理外，還在全國范圍內(nèi)根據(jù)病蟲發(fā)生區(qū)劃和病蟲流行與遷飛路線，選擇了400個地、縣級植保(測報)站作為全國病蟲測報網(wǎng)區(qū)域站，并在近年由國家進行了投資建設(shè)和完善。冬省(市、自治區(qū))也都相應(yīng)地建立了冬自的區(qū)域站。這些區(qū)域站負責對重大病蟲進行系統(tǒng)觀察和大田普查，發(fā)布的病蟲預(yù)報除供當?shù)赜嘘P(guān)部門決策參考，指導(dǎo)農(nóng)民開展防治工作外，同時在規(guī)定時間通過電報(統(tǒng)一調(diào)查內(nèi)容、統(tǒng)一匯報時間、統(tǒng)一電報格式的模式電報)、電話、傳真、郵寄等通訊手段，及時將有關(guān)病蟲信息向上匯報給地、省級植保(測報)站和全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心病蟲測報站。省植保站根據(jù)其區(qū)域站匯報的病蟲信息作出全省病蟲發(fā)生趨勢分析指導(dǎo)全省的病蟲防治工作，并將情況反映給全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服冬中心病蟲測報站。全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心病蟲測報站根據(jù)各區(qū)域站和省站匯報的病蟲信息數(shù)據(jù)，對全國的發(fā)生趨勢作出分析，提供給生產(chǎn)決策和農(nóng)業(yè)管理部門，同時及時向下反饋信息，指導(dǎo)全國病蟲害的防治工作。4.3市場預(yù)測及改進對策4.3.1市場預(yù)測全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心病蟲測報站主要負責發(fā)布全國重大病蟲的超長期和長期預(yù)測。中國地域遼闊，農(nóng)作物種植生態(tài)區(qū)多而復(fù)雜，東西海拔差距懸殊，南北溫差極大，季節(jié)及氣候早晚差異大，因而在全國范圍內(nèi)，有一些跨氣候帶、生態(tài)區(qū)遷飛和流行的重大病蟲害。對這些病中要組織全國冬省、地、縣有關(guān)病蟲監(jiān)測部門進行聯(lián)合監(jiān)測。根據(jù)全國病蟲發(fā)生區(qū)劃及重大病蟲遷飛和流行路線，全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心病蟲測報站在全國設(shè)置了400個重大病蟲區(qū)域性監(jiān)測站(一般每個主要監(jiān)測病蟲對象有40~60個區(qū)域性測報站)，對病蟲進行系統(tǒng)調(diào)查監(jiān)測。省級植保(測報)站主要負責發(fā)布本省重大病蟲的中長期趨勢預(yù)報。在全國重大病蟲長期和超長期預(yù)測的基礎(chǔ)上，各省根據(jù)各自生態(tài)實際，確定本省重大病蟲的監(jiān)測和預(yù)報對象，根據(jù)全國趨勢提供的有關(guān)信息，結(jié)合本省區(qū)域站的調(diào)查結(jié)果或直接根據(jù)本省區(qū)域站的調(diào)查結(jié)果，作出本省重大病蟲的中、長期趨勢預(yù)報，提供給本省農(nóng)業(yè)主管部門、農(nóng)資部門和基層植保(測報)部門，指導(dǎo)本省的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和病蟲管理工作，做好防治物資的調(diào)運和儲備工作。地、縣級植保(測報)站主要負責發(fā)布當?shù)刂饕r(nóng)作物病蟲的中、短期預(yù)報。根據(jù)當?shù)夭∠x近期發(fā)生情況的調(diào)查結(jié)果，結(jié)合全國及有關(guān)省植保(測報)站提供的病蟲預(yù)測信息、天氣情況和病蟲的發(fā)生發(fā)展速度，發(fā)布病蟲發(fā)生的中短期預(yù)報，重點確定病蟲是否防治和防治適當時間進一步宣傳和動員農(nóng)民，適時開展防治工作，以取得較好的防治效果。4.3.2改進對策改進和提高病蟲測報水平，害要從三個大的方面入手即在體系和隊伍建設(shè)方面，要穩(wěn)定隊伍、完善體系、加強管理、提高工作效率和預(yù)報準確率，在技術(shù)改進方面，要提高病蟲發(fā)生情況的調(diào)查質(zhì)量，提高病蟲信息傳遞速度處理水亞及病蟲信息的咨詢服務(wù)水平，達到提高整個病蟲測報工作的技術(shù)水平;另外，要搞好經(jīng)營創(chuàng)收工作，增強測報隊伍的實力和活力，促進測報工作的發(fā)展。（1）穩(wěn)定測報隊伍，保護好現(xiàn)有人才資源測報工作專業(yè)性較強，和其他行業(yè)相比更需要有多年從事該方面工作的經(jīng)驗。近年來由于機構(gòu)改革、利益分配不均等原因，一大批多年從事測報工作的老同志先后離開測報崗位，測報工作面臨“青黃不接”和后繼乏人”的嚴峻形勢。由于測報工作主要為農(nóng)民服務(wù)，體現(xiàn)為社會效益，迫切需要國家對該行業(yè)重點進行扶持和支持，在機構(gòu)改革中，我們感到測報隊伍機構(gòu)不能撤，人員不能減，經(jīng)費不能少，而是應(yīng)切實解決好測報人員的工作、生活等實際困難，提高測報人員待遇，并搞好專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，調(diào)動測報人員的工作積極性和責任心，防止測報人員再次流失，使他們主動、愉快地做好本職工作，提高對農(nóng)民、對社會的服務(wù)水平，從而達到提高效率，減少投入，增加效益。否則，一旦重大流行性病害和遷飛性害蟲突發(fā)，全國的農(nóng)民都將因為不能及時得到病蟲發(fā)生和防治信息，耽誤防治時機而造成嚴重損失。（2）完善測報體系，改善測報手段從“八五”開始，國家開始對全國農(nóng)作物病蟲測報網(wǎng)400個區(qū)域站進行投資建設(shè)，采用中央、省和地方三級配套資金的方式，基本改善了已投資站的調(diào)查、交通、通訊和辦公設(shè)備，對于穩(wěn)定測報隊伍，改善測報手段提高工作效率，促進全國病蟲測報工作的開展起到了積極的作用。但是目前400個區(qū)域站還沒有全部進行投資和完蓋，需要搞好后期待建項目的建設(shè)工作。另外，從全國來看，病蟲種類很多，就每個病蟲而言，區(qū)域站數(shù)目般在30~60個，其覆蓋和輻射范圍還遠遠不夠，迫切需要根據(jù)病害流行和害蟲遷飛路線與特點，適當增加區(qū)域站數(shù)量和調(diào)整監(jiān)測對象(或?qū)^(qū)域站進行調(diào)整)，以不斷適應(yīng)社會對測報工作越來越高的要求.（3）加強測報管理，提高工作效率提高測報準確率和水平，一個很重要的環(huán)節(jié)就是要加強管理，當前測報工作中出現(xiàn)一些信息反映不及時，調(diào)查不仔細、不認真，漏報、錯報的現(xiàn)象，影響了預(yù)報準確率的提高，其中一個很重要的原因就是管理工作跟不上，而不僅僅是技術(shù)水平較低。無論從全國，還是省級植保部門，其面對的區(qū)域站數(shù)量及病蟲監(jiān)測對象都很多，必