农业无人机信息管理系统设计探究

农业无人机信息管理系统设计探究

一、前言

(一)研究目的。农业是我国的第一产业,是国民经济的基础。因此,我国对于农业的重视程度是越来越高的。而随着社会现代化的发展和各种科学技术的应用,农业现代化进程不断推进,无人机在现代化农业中的应用也愈发普遍。面对日益增长的农用无人机使用频率,开发与此相对应的信息管理系统、建立后台无人机数据库也就成了我国现代化农业建设中必不可少的一环。然而,纵观国内目前的市场现状,能兼顾成本、安全系数和操作难度的农用无人机信息管理系统尚且不足,需求旺盛。因此,我们设计这样一个成本低、安全系数高且操作简便的农用无人机信息管理系统,能够在控制成本的情况下,使用户和管理员简单有效地查看、管理无人机作业信息,推动农用无人机在现代农业中的智能、高效使用。

(二)国内外研究现状。就目前国内而言,农用无人机信息管理系统多以B/S结构来构建,后台数据库用中大型数据库Oracle与SQLServer的居多,又或者是加上JSP,Web利用Tomcat服务器来制作,譬如现在大多数大学使用的教务网络管理系统或者某些公司内部使用的各种管理系统。而国内的大疆无人机公司,使用的就是很经典的B/S结构和Oracle来完成设计。但是这样而言,构建、使用系统的利润和成本对于小企业或者个人使用者来说并不友好。毕竟无人机本来就价格不低廉,要是不能降低信息管理系统成本,这将阻碍农业智能化的发展。纵观国内,成本控制的好,安全系数靠谱,能简化用户操作的信息管理系统尚且不足。因此目前市场迫切需要这种系统的出现。此外,建立后台的无人机数据库同样也很重要。对于国外而言,农业智能化普及程度相较国内而言比较高,在这个方面已经拥有属于自己的一套成熟的管理系统。国家行情不同,因此他们的研究对于国内的启示意义不大,没有什么借鉴意义。

二、系统的设计与实现本设计选用

以Java为基础语言的开发平台——Eclipse和MySQL进行链接开发,并采取C/S构造设计系统结构。Eclipse作为系统软件开发平台,具有业内知名的可移植可跨性,且开放自由度高,因此开发出来的系统容易移植,能适应计算机语言插件以应用不同语言,并且极大地降低了系统成本,放大了我们的设计优势。MySQL作为系统后台数据库,一方面有着存储速率高且便捷的优势,容易从网上下载正版授权软件,还能在多平台运行;另一方面容易上手,方便工程师开发维护,减少了开发成本,这个后台数据库也是许多中小型企业非常关注和重视的。C/S构造因其需要特定客户端,针对性强,对比更流行的B/S构造,安全性更高;同时因为是两层式结构,更稳固,解决问题的能力很强。

(一)目的和设计原则。本系统配置局域网,服务器与局域网一一对应,将实现无人机用户/管理员账号注册、登录、密码修改、信息查询以及管理员信息管理等五大功能。系统的所有设计基于以下原则:在本系统下,为了方便管理无人机信息,作为主要使用者的用户和管理员拥有不同的权限,对于系统主界面的实操功能不同。管理员能够管理无人机信息,进行增、删、改、查操作,并查看所有无人机信息;而用户被限制只能查询和管理自己的无人机信息。这样让系统的使用更加安全高效且可维护。

(二)系统具体设计。在结构设计方面,系统结构是通过C/S构造来设计,主要由客户端部分和服务器端部分组成。其运行逻辑为:在客户端上操作后发出请求,服务器接受电脑端发出的请求并作出响应,执行对应操作后返回给客户端处理的结果。客户端分布在客户计算机上,系统使用者在其显示层界面进行操作以登录系统,并查找和维护所需数据;本次设计的主要服务器——MySQL服务器被配置到每个独立服务器上提供数据的存储和基本维护功能,而数据处理层则通过获取用户在前端的操作,再利用JDBC对数据库进行连接并处理相关操作。在模块设计方面,本设计中分管理员权限接口和用户权限接口两个权限接口。在我们的无人机信息管理系统中,管理员能操控的权限模块更大,无人机GPS信息增添、无人机GPS信息修改、无人机GPS信息查询、无人机GPS信息删除和无人机拥有者信息查询这五个功能管理员都能使用;而普通用户拥有的权限模块则比较小,只能使用个人无人机GPS信息查询这一个功能。通过这样不同权限接口的设计来实现普通用户与管理员的权限分离。在数据库设计方面,本设计的后台数据库是基于MySQL进行构建的,同时利用了Swing、JDBS数据库作为技术支撑。MySQL作为经典的关系型数据库,其关系模式为:用户(用户账号,用户姓名,用户密码,用户权限)设备(设备id,用户账户,设备类型)gps信息(记录id,设备型号,记录时间)后台数据库整体的联系的关系模式:拥有(用户账号,设备id)查询(用户账号,设备id)记录(设备型号,记录id,经度,纬度)管理(用户权限)而要实现数据库与表格的创建则复杂很多,这里以创建一个数据库和一个表为例子解释关键操作。进入SQLyog主界面后,使用鼠标在左侧小窗口找到本地主机,弹出右键菜单之后选择菜单中的创建数据库按钮,这样会弹出另一个窗口,在新窗口点击“创建数据库”后,在出现的创建窗口中输入数据库名称为uav,再点击创建按钮就可以得到无人机数据库。创建完成找到左侧小窗口中的uav,左键新建的数据库后,在查询窗口输入对应代码,然后按下键盘的F8,在SQL语句正确的情况下,软件就会自动执行和生成表格了。同时,对于表格之间的联系,可以选择在创建表格之后再利用SQL语句进行联系。在前端与功能设计方面,系统的登录、注册、修改密码、信息管理、无人机信息查询、无人机信息修改、无人机信息删除、无人机信息增添以及区分权限等九个功能板块通过在对应界面中不同的文本框里输入指定内容、由系统服务器进行数据处理并作出反馈以完成功能的实现。例如,在登录界面,用户在对应文本框中输入账号、姓名和密码并点击界面“登录”按钮进行登录操作,软件将调用JDBC连接数据库执行一次查询操作,若输入内容正确则进入主页面,不正确则报错。要使用Eclipse实现本功能,首先要在Eclipse的主界面点击左上File-new-Javaproject先新建一个Java的项目。然后右键新建的项目名,选择New-Package,进入新建项目界面后,在文本框中写好项目分类的名称按下Finish按键,合理分类,以便在统写项目的时候比较好综合各个模块。创建好Java包以后,右键新建的Java包点击New-Class。在该类中输入好代码以后,按住Ctrl+F11来运行检测代码是否正常运行。若出现错误应该按照界面下面的提示窗口找到对应的位置来进行修改知道调试好代码。

三、系统设计的意义

本次的设计是基于MySQL的农用无人机的数据库构建,解决了如何根据用户的需求来构建出一个更科学的关系型数据库的问题,还针对了目前国内农用无人机使用现状设计了一个更低成本、更容易操作且具备相当的安全系数的信息管理系统以及配套使用的后台数据库。这样的设计让更多农户能够接受和使用,为农用无人机的使用者们提供了方便快捷、易操作的无人机管理方式,提高了使用者的管理效率,为农业智能化的发展带来了长足发展。本设计中的数据库与信息管理系统的出现一方面能够帮助使用者记录、查询农业无人机的信息,另一方面为农业生产提供了安全性能更高、操作难度更低、成本更小的互联网管理方案,与现代智慧农业接轨,减轻了使用者的生产压力。同时,农用无人机信息管理系统的运用进一步促进了农业生产的精细化、高效化和可持续发展,提高了农业生产力,能有效增加用户农业生产的经济效益,推动中国农村农业生产的现代化进程。

作者:张妍 罗斐 周浩东 单位:怀化学院 湖南省怀化学院电气与信息工程学院