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1、棉田精细管理系统设计 1系统设计目的根据-兵团农业机械化、规模化、集约化、现代化的消费优势，开发从软件工程的角度出发，按照实地调研rarr;需求分析rarr;系统概要设计rarr;数据库设计rarr;系统详细设计rarr;系统实现rarr;系统测试rarr;系统应用的程序逐步完成。以根底农情数据为依托，通过深化分析棉花水氮耦合效应，应用集成计算技术、专业模型技术构建灌水施肥推荐模型为主的决策系统，实现团场资源空间信息查询、土壤养分管理、土壤水分管理、施肥灌水决策、信息咨询及系统的维护等功能。系统是一个效劳型的平台，可以以专题地图、数据表格、文字等形式进展结果输出，为团场消费者，管理人员提供形象
2、化、直观化的信息效劳，为石河子总场精准农作提供科学根据。2系统的总体设计采用面向用户对象设计的思想，自下而上，先总体后个体，多层次建立体系构造。按照软件工程设计标准，平台设计遵循自上而下、先整体后部分的原那么，采用GIS(地理信息系统)软件、数据库建立、网络技术，充分利用GIS对数据的采集和编辑才能，采用B/S构造形式进展系统构建。系统由农业资源数据库和模型数据库构成，通过接口技术实现数据库数据的调用和平台决策系统的人机交互的连接;按照平台优先开发目的，对资源数据库进展分类和模型库开发;根据系统总体规划，采用人机交互、模型、数据库;三步件形式，最终实现网络农业资源信息查询和决策分析效劳。3系统
3、构造与功能设计31系统构造设计从软件工程的角度出发，结合本系统的研究目的，系统由数据库、模型库、GIS二次开发组件人机界面等部分组成。系统是一个B/S与C/S相结合的系统，整体框架是采用面向效劳设计。系统平台主体构造分为4层，分别为用户接入层、应用层、支撑层、表示层。用户接入层包括用户登录验证(即团场指导、普通用户、系统管理员);应用层包括决策、存储、检索、维护等应用功能;支撑层包括ArcGISDesktop及开发组件(ArcGISserver)、网络相关技术和SOLserver2022系统支撑层;表示层展示最终实现模块，对各模块数据进展访问，为用户提供交互式操作界面，包括GIS资源信息管理、
4、棉花消费效益分析、棉田水分管理、棉花施肥推荐、消费资料与调度及专家咨询等。32数据库系统的稳定运行基于后台数据库的有力支持。系统数据库的开发过程遵循软件工程的方法，采用标准合理的设计过程。系统数据库包括属性数据库和空间数据库两大类，两库之间通过关联字段来实现关联;充分利用GIS(地理信息系统)存储和空间查询功能，建立GIS资源数据库，农户可以进展农田信息查询，查询所属地块养分信息，为经历施肥提供参考。属性数据库包括农田地理信息数据库、农田气象信息数据库、农业消费信息数据库、专家知识数据库、社会资源数据库及模型数据库。考虑到将来数据需求、业务需求、报表需求和数据完好性等方面，本系统数据库按照标准
5、化设计的步骤进展，采用SQLServer2022实现。系统的空间数据库由Arc-GIS桌面进展创立，应用ArcGISServer进展空间信息发布。系统管理员可以对存储的数据进展查询、添加、删除等操作。33模型库模型库是存储和表示模型的计算机系统，是一个涉及多功能的系统，很难直接进展分析设计，必须借助模型来分析设计系统。系统依靠模型库中模型进展决策。系统中涉及到追肥模型、水分模型、棉花效益模型及消费资料分配模型。根据田间调查和田间试验探究各系统模型建立，通过验证分析得到模型，为系统构建建立根底，实现决策功能。4系统开发与实现系统开发与实现系统在多年试验及大量团场调查数据的根底上，通过根底数据库的
6、建立与模型算法数据库的建立，结合系统分析和设计，进展系统平台的构建。系统运行在网络环境，以Java为开发工具，采用J2EE为开发架构，以Windowsserver为效劳器操作系统，设计采用多层架构的B/S构造，通用组件框架平台技术;以SQLSEVE2022作为主要数据库;采用业内流行的应用中间件tomcat;利用XML作为系统接口的数据交换标准。5系统功能设计通过数据库和模型库的建立，为系统建立奠定根底，在此根底上进展系统内部功能设计。系统以棉花为主要农作物，以气象因子、农田地理条件、土壤信息及消费条件等农业资源数据为依托;系统功能明确了信息咨询及施肥灌水决策分析功能，通过属性数据与空间数据通
7、过相关字段相关联，实现根本地图操作、专家咨询、棉花效益分析、水肥管理及GIS资源管理等功能。51根本地图操作通过翻开石河子总场棉花利用现状图，根据设置GIS的相关属性来实现各类空间信息查询效劳。查阅相关棉田信息，实现棉田信息导入导出、查询监测点信息及视图根本操作功能，如放大、缩小、平移、全屏及打印等。52GIS资源信息管理采用GIS(地理信息系统)软件进展根底图件的数字化标准化处理。通过ArcGISServer生成栅格图像的格式传输到客户端，进展网络地图发布，实现空间数据和属性数据的查询、显示、分析、输出等功能。资源信息包括所属地块、土壤理化性质(质地、有机质、全氮、速效磷、速效钾等)、棉花近
8、几年单产及连队状况(农用机械拥有量、连队职工、灌井量)等信息。通过气象数据板块操作生成历年各月份温度和降水变化趋势图，进展打印输出结果。查询20222022年气候状况(如0积温，终霜期、初霜期、无霜期)及棉花播种期和苗期遇到的自然灾害，为团场技术指导员的需求生成以连队为单位的各种数据趋势图，进展相关需求分析，下发给连队技术员，为下一年确定棉花播种时间提供参考根据。53消费资料管理与分配根据提出的棉花消费目的和需求，以及资源需求和使用性质的不同，对团场劳动力、机械、农业消费资料进展一种人为的资源需求分配。54产前效益分析根据兵团农业消费的管理形式和流程，采用投入产出法，其原理为把消费过程看作是投
9、入的过程。对石河子总场棉花生育周期消费资料投入和人工本钱投入进展调查，经过分析处理，总结出合适计算机语言的数学模型。该模型根据棉花目的产量为285409kg和职工棉花耕地面积为标准确定推荐，分别按步骤计算棉花产前本钱、产中本钱、收获时期人工和机械采棉本钱，从而得到人工和机械采花净收益、本钱收益率。分析两种采摘方式棉花整个生育期各阶段本钱投入状况，为职工进展准备下一年消费资料和确定采花方式提供参考。55棉花追肥推荐植被指数是反映作物生长信息重要的光谱参数，NDVI值与作物的生长状况、发育时期关系严密，可用于反演作物的产量关系。根据李新伟等(2022)20222022年在石河子大学农学院试验站的研
10、究，得到棉花4个生育期(蕾期、花期、铃期、絮期)冠层归一化差值植被指数(NDVI)与产量的相关系数(r)分别为07137、08479、08979、06926，在花期(P=00034)、盛铃期(P=00008)到达极显著正相关。建立冠层NDVI值、施肥量与产量相关性。在此根底上建立追肥模型。用户根据目的产量参数值计算出棉花盛蕾期、花期、盛铃期、初絮期的施肥量，以及总施肥量和基肥总量。进展阶段推荐施肥，在满足高产的情况下，减少施肥量，获得更多收益，为农户施肥提供从参考。56专家咨询专家咨询功通过基于规那么的知识库表达系统来实现，目前不能用模型定量的知识进展咨询。因此，采用经历模型建立咨询，内容包括
11、:机械采棉相关标准、病虫害诊断与防治及棉花生长诊断等模块。通过用户上传到相关板块中的问题，系统会自动把问题分配给专业技术人员进展在线答复，反应给用户进展农事指导。57系统管理系统根据平安性原那么，建立独立的后台登录界面，实现对用户根本信息、角色管理(团场管理者、普通用户、系统管理员)及日志管理，可以实现对用户信息添加、修改、删除及模糊查询等功能。由于系统是个多功能的集成系统，因此根据角色来设定用户权限和业务操作。58系统帮助由于本系统是一个实用型应用软件，包括了多种功能模块的集成，用户可以下载系统使用手册，进展学习。6结论与讨论该系统实现了传统农业与农业信息技术的结合，利用GIS强大的空间分析
12、才能与水肥决策系统有机交融，既实现了海量农业资源数据的空间查询，又在此根底上进展查询检索和辅助决策，同时实现了团场资源空间信息查询、土壤养分管理、土壤水分管理、施肥灌水推荐、效益分析、专家咨询及系统维护等功能。系统归纳了棉花生育时期劳动力的投入及消费资料的投入，通过产前效益分析既可以理解棉花整个生育时期的本钱投入，又可以通过数据分析得到机械采棉的优势，加大推广机械采棉应用示范。系统特点:1)模型采用精准的数学模型代替了传统的经历模型。2)系统实现灌水施肥推荐，同时根据效益分析，提供了棉花各生育时期的定量化的本钱投入，用形象的柱状图表现出机械采棉优势。3)本系统基于GIS强大的空间查询功能及可视化效果，实现兵团农业资源阅读、统计功能。然而，受时间的限制，系统只实现了灌水和施肥的同步管理，并没有完全实现水肥一体化决策，因此接下来工作是利用大田实验，完善水氮精细管理模型，通过验证完善本模型系统。 温鹏飞 吕新 张泽 王秀徽 吴众望 张强 朱鹏 单位：石河子大学绿洲生态农业重点实验室 北京派得伟业科技开展
