基于大数据挖掘的云端种植

李同乐 杨丹 方芳

摘要：云端种植作为当今社会中草药种植发展的趋势，利用计算机网络，大数据等现代化信息技术。根据每种中草药生长周期生成植物生长各项指标的增长情况，用户调整种植因素，可改变中草药生长情况。在这一过程中用户可以了解到自己所种植的中草药生长状态、生长过程，加强了对中草药的认识。实现了中草药生长培养过程化、个性化、智能化。对基于大数据挖掘的云端种植进行探讨，以期能够助力我国中草药种植的发展与中草药常识的普及。

关键词：中草药;云端种植;大数据技术;云计算

中图分类号：TP311      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）11-0038-03

1 概述

基于大数据挖掘的“云端种植”致力于为高校学生以及中草药爱好者开创一个安全的学习和分享的模拟种植中草药云端平台。由于许多珍贵的中草药种植需要很多外界环境条件的支持，且许多中草药生长条件苛刻，生长环境人类不便实地勘察;目前中草药种类繁多，某些同类药材形状差异不明显，使得中草药实地种植和辨别难度加大。对一些中草药相关专业和中草药种植爱好者的初步学习造成一定的辨别阻碍。对于上述问题，同时也为了符合当今中医药发展潮流。本文通过利用大数据挖掘的云端种植系统，打破传统种植方式，以现代技术来展现中草药种植。使用较低的成本来普及药物种植与认知，推进中国药物种植和培育的现代化。

同时用户可以看到植物生长的全过程，在实践中更好的学习中草药文化知识。草药种植成功后，会向用户展示该草药的药用价值等信息，也可以通过云端共享上传自己种植全过程供其他用户观看学习。同时也是一种宣传中国文化和中草药文化的方式

2 系统需求与功能

云端种植系统的开发主要使用大数据挖掘与云计算等一系列现代化技术，为满足系统与相关功能的实现，特对云端种植系统提出以下相关要求

大数据挖掘的主要要求：1）实现不同的地形用以满足特定的中草药种植;不同的地区对于中草药的生长有不同的速率;2）中草药种类设计精准，设计中草药的种类和数量足以满足用户需求;3）通过大量问卷调查的方式，统计分析大量数据能够了解用户的主观需求。

满足大数据挖掘的云端种植系统必须要：1）用户可以根据自己的需求注册个人账号选定一个或多个中草药品种，在系统提供的地图范围内选中合适的种植地点;2）可自定义草药生长的环境因素，包括生态因素（光照强度、温度、湿度、水分、空气、以及各种天气变化），土壤因子、地形因子等。3）草药种植成功后，会向用户展示该草药的药用价值等信息，对了解学习中医药都有深刻意义;4）将中草药生长信息与解决方法更准确、更及时、更有效地反馈给用户。

系统功能：1）中草药虚拟种植体验功能;用户注册个人信息后可自定义领取一颗中草药种子，在种植过程中，根据需要选定环境因子（生态、土壤、地形等），并可在中草药不同生长阶段进行相应环境因子的更改，便于用户更好体验虚拟中草药的过程;2）3D全景观测功能;用户登录此系统后，可根据系统提供的地图上自定义切换到3D模式，全景观测此中草药的生长环境和生长状况。3D全景功能可以解决用户不能实地勘察的和无法到达实地种植等问题;3）大数据背景下的共享学习中草药;系统前期通过大数据收集并注入相关中草药方面的信息。同时系统提供相应的论坛平台，用户可在此论坛上可交流种植经验和感想。通过大数据将用户种植成功的中草药种植过程形成云端记录存档，其他用户可在云端根据需求选择观看并学习;4）了解中草药相关知识的功能;此系统可作为中草药掌上图书馆使用，为用户提供大量中草药相关知识信息，方便用户查找和学习;5）供高校教学使用;用户可绑定相关学校账号信息，选定学生或教师端登录，通过此系统可进行教学互动体验;6）云计算后更加精准的中草药生长反馈;此系统可通过海量数据计算本草药生长各项指标，为用户提供更精确且真实的生长状况反馈。

3 基于大數据挖掘的云端系统总体架构设计

基于大数据挖掘技术，现对于云端种植系统的总体架构设计如下：数据收集层、数据传输层、云端服务、大数据计算和前端开发等。

3.1数据收集层

由于外界环境因素的改变，通过感知种植区域的环境天气数据信息，对影响到中草药生长状态的各种外界因素在云端数据库中进行比较与判断，或按照不同中草药的不同生长阶段需求，调整相关种植区域的外界环境因素来有助于中草药更好的健康生长。

将感知器（摄像头）放置在种植区域，以收集相关实时信息数据，将实时的天气、温度、湿度、光照等环境条件上传至云端服务器中。可使用VR技术来模拟草药的生长情况，在虚拟的环境下全方位的观察用户种植的草药生长状况。对于不利的天气和温度因素等突发状况，记录后将非正常的生长数据提供给用户以供其判断。

3.2前端开发

通过每天观察自己种植中草药各项指标的增减情况，更加直观地体验到中草药种植过程中各种环境因子对其生长的影响，方便用户去学习了解中草药并加深对中草药学习的兴趣。草药种植成活后显示此草药的各项基本信息，并且用户可领取下一种植难度稍大的中草药。种植草药的过程中用户可至App论坛发表或搜索相关经验，互相交流互相学习，提高对中草药的兴趣。

用户使用可以在系统登录界面输入相关数据信息进行登录系统的操作，同时在此系统中实现中草药虚拟种植、生长状态与外界环境因素的采集与查看、中草药相关知识学习、精准的中草药生长信息反馈、用户可在提供的讨论区进行交流沟通、给用户发送有关所种植与培育的草药生长状态与应对方法等功能。

3.3 云端服务

使用云服务器在云端搭建系统云端服务平台，可为用户提供查看中草药的生长状态与信息服务，大大降低生产成本。主要以单一网络为主导，即Software-as-a-Service（SaaS），让用户无须购买此软件，只要想提供商租用基于Web的软件。用户在手机端即可虚拟中草药种植的全过程。

通过测试应用程序与数据相对于最终用户的地理位置、云中、云内外以及计算机层和数据存储多层次之间的I/O访问速度等方法来度量和评估云计算所能为用户提供服务的性能。以满足用户更及时、更准确、更快速地获取有关生长信息与解决方案。

3.4 大数据计算

系统使用有关现代信息技术，包括提取大数据价值的技术，根据特定目标，经过数据收集与存储、数据筛选、算法分析与预测、数据分析结果展示等，为做出正确决策提供依据。通过保存和分析用户的云端种植信息数据，为数据挖掘和辅助决策提供支持。

通过对大量问卷调查的数据分析，提取出大多数用户的实际需求，设计出符合用户需求的系统结构功能，同时将大量有效的数据进行保存，为后期有关系统功能的维护提供保障。

3.5数据传输层

运用支持Android的软件服务平台，设计与其有关的人机交互界面，用户从系统登录界面输入相关信息进入;平台获取用户输入信息，发送用户请求;将需求数据传送到Tomcat服务器;可与其他终端产品相结合，增强平台数据的可靠性。使用大数据云计算等技术提供更为真实的虚拟中草药生长过程，提供更人性化和全面的高质量技术支持。建立软件开发的模板，用便捷的方法为各高校学生定制专门的服务端，达到更效益化成本。使用Servlet服务器开发技术，从客户端提出相关数据或请求，将用户信息与需求数据存放在数据库中或将数据库中的数据返回到客户端。下图为此系统的开发流程。

3.6界面功能及表现形式

（1） App图标

（2）登录界面

4 开发应用技术

VR虚拟技术。目前，虛拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术，在越来越多的领域中得到广泛的应用。而生命研究活动又是全世界研究的重点，因此虚拟现实技术作为新技术被用到医学科研活动中成了必然的选择。医学虚拟仿真系统包括仿真外科手术训练、中医推拿按摩、运动理疗与恢复等内容。在医学教育中广泛合理地运用仿真实践教学，对学生巩固理论基础，掌握基本操作技能，提高独立操作能力及分析问题和解决问题的能力是最有效的手段。

3D全景技术。三维全景技术是目前迅速发展并逐步流行的一个虚拟现实分支，可广泛应用于网络三维业务，也适用于网络虚拟教学领域。传统三维技术及以vrml为代表的网络三维技术都采用计算机生成图像的方式来建立三维模型，而三维全景技术则是利用实景照片建立虚拟环境，按照照片拍摄→数字化→图像拼接→生成场景的模式来完成虚拟现实的创建，更为简单实用。

大数据背景。大数据（Big Data），指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。

5大数据挖掘的优势

本篇所论述的云端种植系统主要使用云计算技术，将服务器和数据库部署在了云端数据平台。同时直接将现场收集到的有关种植过程的环境因素数据信息传送至云端，而后从云端平台接收指令。此举利用了云计算的优点，以相对较低的成本普及中草药知识和云端种植的有关信息。在大量的数据分析下更好地把握用户与社会的需求，更准确地开发出符合社会需求的系统软件。

当前是大数据时代，数据的重要性不言而喻。数据挖掘分析等技术，可以将用户数据进行系统分析处理，挖掘用户的潜在需求。App将用户搜索过的中草药相关知识，通过大数据将用户种植成功的中草药种植过程形成云端记录存档，其他用户可在云端根据需求选择观看并学习。

通过大数据挖掘，从大量的数据中通过算法搜索出对于系统开发有用的信息。可更好地体现出多数用户的需求，更快的确定出系统功能与目标。例如若发现多数用户对于某些特殊的中草药类型较感兴趣，为此在数量的分配上可提供较多的此种中草药种植与详细的中草药知识。

6结束语

云端种植是当今中药种植发展的趋势，为中草药知识的推广创造了有利条件，但是由于中国种植信息化的实际情况，云端种植还未能得到大规模普及。本篇通过论述基于数据挖掘的云端种植系统的设计与实现，探讨了以大数据挖掘技术来普及种植信息化和中草药知识传播的方案，对种植信息化和中草药知识的普及有积极推动作用。同时可获取高端广告费用即利用广告吸引广告商，以广告图形被点击并连接到相关网址或详细内容页面1000次为基准的网络广告收费模式。

此次新冠状肺炎的突然爆发，中医中药再次走进人们的视野，国民对中草药的信赖度不断提高，中草药种植行业愈发火热。但由于珍稀中草药种植难度大、生长条件苛刻、成活率低，市场极度稀缺种植中草药人才。“云端种植”平台可自定义调试中草药生长过程中各项影响因素，便于技术人员练习种植技术，熟练后可大大缩减种植成本，提高产业价值。

随着现代信息技术的不断发展，将以更低的成本与更先进的技术进行有关系统的实现，完成对于药物种植的全天候观测，以此推动我国中医药的发展进程，并且对社会发展产生一定的积极影响。

参考文献：

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【通联编辑：光文玲】