農業無人機信息管理系統設計探究

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農業無人機信息管理系統設計探究

一、前言

(一)研究目的。農業是我國的第一產業,是國民經濟的基礎。因此,我國對于農業的重視程度是越來越高的。而隨著社會現代化的發展和各種科學技術的應用,農業現代化進程不斷推進,無人機在現代化農業中的應用也愈發普遍。面對日益增長的農用無人機使用頻率,開發與此相對應的信息管理系統、建立后臺無人機數據庫也就成了我國現代化農業建設中必不可少的一環。然而,縱觀國內目前的市場現狀,能兼顧成本、安全系數和操作難度的農用無人機信息管理系統尚且不足,需求旺盛。因此,我們設計這樣一個成本低、安全系數高且操作簡便的農用無人機信息管理系統,能夠在控制成本的情況下,使用戶和管理員簡單有效地查看、管理無人機作業信息,推動農用無人機在現代農業中的智能、高效使用。

(二)國內外研究現狀。就目前國內而言,農用無人機信息管理系統多以B/S結構來構建,后臺數據庫用中大型數據庫Oracle與SQLServer的居多,又或者是加上JSP,Web利用Tomcat服務器來制作,譬如現在大多數大學使用的教務網絡管理系統或者某些公司內部使用的各種管理系統。而國內的大疆無人機公司,使用的就是很經典的B/S結構和Oracle來完成設計。但是這樣而言,構建、使用系統的利潤和成本對于小企業或者個人使用者來說并不友好。畢竟無人機本來就價格不低廉,要是不能降低信息管理系統成本,這將阻礙農業智能化的發展??v觀國內,成本控制的好,安全系數靠譜,能簡化用戶操作的信息管理系統尚且不足。因此目前市場迫切需要這種系統的出現。此外,建立后臺的無人機數據庫同樣也很重要。對于國外而言,農業智能化普及程度相較國內而言比較高,在這個方面已經擁有屬于自己的一套成熟的管理系統。國家行情不同,因此他們的研究對于國內的啟示意義不大,沒有什么借鑒意義。

二、系統的設計與實現本設計選用

以Java為基礎語言的開發平臺——Eclipse和MySQL進行鏈接開發,并采取C/S構造設計系統結構。Eclipse作為系統軟件開發平臺,具有業內知名的可移植可跨性,且開放自由度高,因此開發出來的系統容易移植,能適應計算機語言插件以應用不同語言,并且極大地降低了系統成本,放大了我們的設計優勢。MySQL作為系統后臺數據庫,一方面有著存儲速率高且便捷的優勢,容易從網上下載正版授權軟件,還能在多平臺運行;另一方面容易上手,方便工程師開發維護,減少了開發成本,這個后臺數據庫也是許多中小型企業非常關注和重視的。C/S構造因其需要特定客戶端,針對性強,對比更流行的B/S構造,安全性更高;同時因為是兩層式結構,更穩固,解決問題的能力很強。

(一)目的和設計原則。本系統配置局域網,服務器與局域網一一對應,將實現無人機用戶/管理員賬號注冊、登錄、密碼修改、信息查詢以及管理員信息管理等五大功能。系統的所有設計基于以下原則:在本系統下,為了方便管理無人機信息,作為主要使用者的用戶和管理員擁有不同的權限,對于系統主界面的實操功能不同。管理員能夠管理無人機信息,進行增、刪、改、查操作,并查看所有無人機信息;而用戶被限制只能查詢和管理自己的無人機信息。這樣讓系統的使用更加安全高效且可維護。

(二)系統具體設計。在結構設計方面,系統結構是通過C/S構造來設計,主要由客戶端部分和服務器端部分組成。其運行邏輯為:在客戶端上操作后發出請求,服務器接受電腦端發出的請求并作出響應,執行對應操作后返回給客戶端處理的結果??蛻舳朔植荚诳蛻粲嬎銠C上,系統使用者在其顯示層界面進行操作以登錄系統,并查找和維護所需數據;本次設計的主要服務器——MySQL服務器被配置到每個獨立服務器上提供數據的存儲和基本維護功能,而數據處理層則通過獲取用戶在前端的操作,再利用JDBC對數據庫進行連接并處理相關操作。在模塊設計方面,本設計中分管理員權限接口和用戶權限接口兩個權限接口。在我們的無人機信息管理系統中,管理員能操控的權限模塊更大,無人機GPS信息增添、無人機GPS信息修改、無人機GPS信息查詢、無人機GPS信息刪除和無人機擁有者信息查詢這五個功能管理員都能使用;而普通用戶擁有的權限模塊則比較小,只能使用個人無人機GPS信息查詢這一個功能。通過這樣不同權限接口的設計來實現普通用戶與管理員的權限分離。在數據庫設計方面,本設計的后臺數據庫是基于MySQL進行構建的,同時利用了Swing、JDBS數據庫作為技術支撐。MySQL作為經典的關系型數據庫,其關系模式為:用戶(用戶賬號,用戶姓名,用戶密碼,用戶權限)設備(設備id,用戶賬戶,設備類型)gps信息(記錄id,設備型號,記錄時間)后臺數據庫整體的聯系的關系模式:擁有(用戶賬號,設備id)查詢(用戶賬號,設備id)記錄(設備型號,記錄id,經度,緯度)管理(用戶權限)而要實現數據庫與表格的創建則復雜很多,這里以創建一個數據庫和一個表為例子解釋關鍵操作。進入SQLyog主界面后,使用鼠標在左側小窗口找到本地主機,彈出右鍵菜單之后選擇菜單中的創建數據庫按鈕,這樣會彈出另一個窗口,在新窗口點擊“創建數據庫”后,在出現的創建窗口中輸入數據庫名稱為uav,再點擊創建按鈕就可以得到無人機數據庫。創建完成找到左側小窗口中的uav,左鍵新建的數據庫后,在查詢窗口輸入對應代碼,然后按下鍵盤的F8,在SQL語句正確的情況下,軟件就會自動執行和生成表格了。同時,對于表格之間的聯系,可以選擇在創建表格之后再利用SQL語句進行聯系。在前端與功能設計方面,系統的登錄、注冊、修改密碼、信息管理、無人機信息查詢、無人機信息修改、無人機信息刪除、無人機信息增添以及區分權限等九個功能板塊通過在對應界面中不同的文本框里輸入指定內容、由系統服務器進行數據處理并作出反饋以完成功能的實現。例如,在登錄界面,用戶在對應文本框中輸入賬號、姓名和密碼并點擊界面“登錄”按鈕進行登錄操作,軟件將調用JDBC連接數據庫執行一次查詢操作,若輸入內容正確則進入主頁面,不正確則報錯。要使用Eclipse實現本功能,首先要在Eclipse的主界面點擊左上File-new-Javaproject先新建一個Java的項目。然后右鍵新建的項目名,選擇New-Package,進入新建項目界面后,在文本框中寫好項目分類的名稱按下Finish按鍵,合理分類,以便在統寫項目的時候比較好綜合各個模塊。創建好Java包以后,右鍵新建的Java包點擊New-Class。在該類中輸入好代碼以后,按住Ctrl+F11來運行檢測代碼是否正常運行。若出現錯誤應該按照界面下面的提示窗口找到對應的位置來進行修改知道調試好代碼。

三、系統設計的意義

本次的設計是基于MySQL的農用無人機的數據庫構建,解決了如何根據用戶的需求來構建出一個更科學的關系型數據庫的問題,還針對了目前國內農用無人機使用現狀設計了一個更低成本、更容易操作且具備相當的安全系數的信息管理系統以及配套使用的后臺數據庫。這樣的設計讓更多農戶能夠接受和使用,為農用無人機的使用者們提供了方便快捷、易操作的無人機管理方式,提高了使用者的管理效率,為農業智能化的發展帶來了長足發展。本設計中的數據庫與信息管理系統的出現一方面能夠幫助使用者記錄、查詢農業無人機的信息,另一方面為農業生產提供了安全性能更高、操作難度更低、成本更小的互聯網管理方案,與現代智慧農業接軌,減輕了使用者的生產壓力。同時,農用無人機信息管理系統的運用進一步促進了農業生產的精細化、高效化和可持續發展,提高了農業生產力,能有效增加用戶農業生產的經濟效益,推動中國農村農業生產的現代化進程。

作者:張妍 羅斐 周浩東 單位:懷化學院 湖南省懷化學院電氣與信息工程學院

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