刍议Java Web在智慧农业物联网中的应用

杜朋轩　曹梦川　伍丹　张婷　石志刚

关键词： 智慧农业 物联网 Java Web 信息技术

中图分类号： TP393 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2024）01-0148-04

农业是我国的立国之本，随着物联网的应用，智慧农业逐渐成为我国农业未来的发展趋势。随着信息技术的发展，物联网技术也在不断地进行改革和创新，其强大的动态数据信息分析能力、数据处理能力以及可视化等功能为智慧农业的发展提供了信息化的支持。在智慧农业发展过程中，通过将物联网技术跟农业生产联系在一起，为农业构建了一个多维度的信息环境，有效地提高了农业的生产效率，真正实现了农业的智慧化、智能化。物联网技术有很多种，本文主要是以Java Web 为基础来探讨其在智慧农业中的应用。

1 物联网的基本概述

物联网主要是指“物物相连”的互联网，它是以信息技术为基础而延伸出的网络体系，不仅可以人机交互，而且还能将虚拟的世界跟现实世界有效联系在一起。物联网的基础就是互联网，而物体可以指任何物品，其包含的技术包括传感技术和射频识别技术。传感技术负责物体信息直接的传输或者物联网覆盖区域信息的传输，而射频识别技术主要用来识别和追踪物品［1］。

本文研究的Java Web 主要指用Java 技术来解决相关Web 互联网领域的技术总和。Web 包括Web 服务器和Web 客户端两部分，其核心技术包括HTML/CSS 高级技巧、JavaScript 高级、Ajax、jQuery 高级应用和DWR。基于Java Web 的物联网的系统架构包含3 个层次，即可靠传递层、全面感知层及智能处理层。可靠传递层主要利用互联网技术、移动电信网络技术以及无线传感网络技术对信息进行处理，并将处理后的信息进行传递。全面感知层主要是用来采集和处理物體的实时信息，在采集和处理时会通过二维码技术、传感器和RFID 技术等来进行简单、便利的操作。而智能处理层主要通过智能化实现人机交互，以此满足用户的需求。将Java Web 应用在智慧农业中，可以实现快速、多维、多尺度的信息实时监测，提高农业的智能监控，实现农业的精细化管理。因此，本文以Java Web 技术为基础来探讨物联网在智慧农业中的应用［2］。

2 智慧农业的基本概述

智慧农业主要指利用信息技术对传统的农业进行智能化控制，其包含了传统农业的所有环节，如生产、服务、交易以及管理。通过信息技术将农业生产过程中所有环节产生的数据进行传播和共享，以此实现农业生产的精准化、高效化管理，同时也能促进农业的降本增效。智慧农业的特点在于智能化，这不仅提高了农业生产的自动化水平，还促进了农业的转型和升级，并且依托物联网技术为农业的发展打造了一个多维度的信息环境［3］。

3 基于Java Web 的物联网在智慧农业中的应用

3.1 智慧农业的功能需求

智慧农业系统包括生产环节、消费者、加工配送环节、零售环节等信息（如表1 所示）。其中生产环节需要有生产履历编号、田间生产档案、无公害蔬菜生产标准等；加工配送环节包括农药残留检测、筛选、加工、包装及条形码等；消费者包括查询产品追溯码、生产履历信息等；零售环节主要指有出生证的蔬菜。

智慧农业平台功能结构图包括3 个层次，即用户层、业务应用层及数据管理层。其中用户层包括3 个模块，即用户登录注册、管理员信息管理和App 扫码；业务应用层包含3 个模块，即企业信息子系统、农产品追溯子系统、物联网监测子系统；数据管理层包括6 个模块，即用户信息、企业信息、农产品信息、溯源信息、传感器信息以及日志分析。具体如图1 所示。

3.2 基于Java Web 物联网在智慧农业中的实践

3.2.1 系统的整体架构设计

根据智慧农业的功能需求，在应用Java Web 物联网技术中需要将平台分为3 个子系统，共8 个功能模块。其中3 个子系统包括企业信息系统、农产品追溯系统及物联网监测系统。（1）企业信息系统包括用户信息管理和企业信息管理两个模块。用户信息管理模块包括用户信息添加和用户信息编辑两个模块，企业信息管理又包括企业信息添加和企业信息编辑两个模块。（2）农产品追溯系统可细分为农产品信息管理和溯源信息管理两个模块。农产品信息管理包含农产品信息添加、农产品信息编辑和查看相关溯源信息3 个模块，溯源信息管理包括溯源信息添加和溯源信息编辑两个模块。（3）物联网监测系统细分为4 个模块，即实时数据模块、历史数据模块、设备信息管理模块及智能决策模块。这4 个模块又细分成8 个模块，其中的实时数据模块包含实时数据显示和实时数据更新；历史数据模块包含历史数据显示和历史数据更新；设备信息管理模块包含设备信息添加和设备信息编辑；智能决策模块包括数据分析和智能决策［4-5］。

系统结构分为六层，即用户层、View 层、业务层、数据操作层、数据层、系统支持层。用户层包括游客、管理员以及App 扫码3 个模块，可以通过这3 个模块进行访问。View 层包括JSP 页面、CSS 问卷、JS 问卷及图片等，当访问用户层时就会接触到View 层。业务层，就是上文提到的该系统的8 个模块，View 层的信息会将业务层的信息进行分发和处理，最终的处理结果也会最终反馈到View 层。数据操作层连接数据层和业务层，其包括ORM 映射、增删改查、存储过程和事务模块，可以对数据层进行操作和管理。数据层主要是数据库。系统支持层包括3 个模块，即集成开发环境、版本控制及操作系统，这是该系统的底层［6］。

3.2.2 系统Web 的配置

在应用过程中采用重写的方式对Web 进行配置，具体情况如表2所示。在配置过程中，如果是getServletMappings（），那么就需要将一个或者多个路径映射到DispatchServlet 上，实现路径“/”；如果是getServletConfigClasses（），配置内容用上下文中的bean 来定义DispatchServlet；如果是getServletConfigFilters（），配置内容则为设置编码过滤器来实现CharacterEncodingFilter。

3.2.3 基于Java Web 物联网技术在智慧农业监管领域中的应用

应用Jave Web 物联网技术在智慧农业中主要是使用Java Web 与物联网技术进行数据采集和设备控制，通过应用程序编程接口（Application Programming Interface，API）或软件开发工具包（Software DevelopmentKit，SDK）与传感器设备进行通信，并且基于收集到的数据，使用JavaWeb 的数据分析和机器学习库进行农作物生长预测，提供智能化的农作物管理建议。如对生态环境的监测和管理，可以实时监测场所中的温度、二氧化碳总量（CO2）等数值是否超标，监测噪声是否过大、土壤的养分是否达标、大气环境和水环境等是否达标、产量如何、品质如何及植保情况等，并且通过LED显示屏将监测到的这些数据实时进行反馈，以便相关人员对农田的生态环境进行评估。这样相关人员才能及时发现影响因素、有害物质，并提前做好防护和改善措施，以保证农产品的高效、安全生产［7-8］。如果一些微生物、重金属离子等对农产品的生长带来危害，那么通过物联网技术的应用可以有效对农作物的生产进行管理。设置安防监控子系统可对农作物的仓储进行监测，监测是否有火焰、烟雾、红外对射装置等，当出现以上情况时报警灯就会亮起，并且实时反馈到监测平台上。

3.2.4 基于Java Web 物联网技术在智慧农业生产中的应用

在智慧农業生产中，人们可以利用无线传感技术对农业的生产进行监测和管理。无线传感技术会结合农业生产中的施肥、灌溉及松土等实际情况给出相应方案，为智慧农业的生产提供数据参考。如应用JaveWeb 物联网技术进行智能灌溉和施肥控制，会基于农田环境监测数据和农作物需求，对农作物生长的湿度、光照等数据进行监测，实现智能化的灌溉和施肥控制系统。使用JavaWeb 物联网技术与灌溉设备和施肥设备进行通信，控制水源和肥料的供应。如应用JaveWeb 物联网技术建立智慧农产品溯源系统，该系统可以包括两个模块，即用户模块和管理员模块。其中用户模块又细分为注册、登录、个人中心、订单信息管理4 个模块，而管理员模块又细分为个人中心、用户管理、农产品类型管理、农产品管理、订单信息管理及系统管理6 个模块。在农产品管理模块中可以看到农产品的编号、产品名称、溯源编号、图片、出产地、数量和价格等信息，管理员登录后可以对这些信息进行修改、添加及删除等操作。在订单信息管理中，管理员可以看到订单编号、订单产品名称、订单产品类型、总金额、用户名、姓名、手机号、购买时间及是否支付等内容［9］。

3.2.5 基于Java Web物联网技术在智慧农业病虫害防治中的应用

在智慧农业发展中，病虫害防治工作是非常重要的一项工作，是农民增收、农产品增量的保障。基于JavaWeb 物联网技术的应用可以对其进行定位，建立一个定位系统，应用卫星遥感技术对农作物进行精准监测，发现问题及时分析和解决。当监测到有病虫害时，定位系统可以自动且精准地喷洒农药，这既提高了农药的利用率，也降低了病虫害的防治成本，进而实现了智能化的病虫害防治目的。例如：应用Jave Web 物联网技术将害虫和病害预警与防控结合，通过图像识别和数据分析技术，实现害虫和病害的自动识别和预警功能。另外，开发预警系统，通过推送或短信方式提醒农民进行防治［10］。

3.2.6 基于Java Web物联网技术在智慧农产品销售中的应用

基于Java Web 物联网技术可以为农产品的销售打造一个网络销售渠道，该渠道可以提供产、供、销统一的服务。这不仅可以增强消费者对农产品的信任，还能为品牌树立良好形象。同时农产品安全溯源系统，提供了农产品的生产、加工、运输、仓储及销售等各种服务，保障了农产品的质量与安全，也增强了消费者的购买欲望。例如，应用Jave Web 物联网技术建设智慧农业销售平台，该平台可以分为3 个模块，即农户模块、用户模块及管理员模块。农户模块包含主页、个人中心、订单管理及产品信息管理；用户模块包含首页、产品信息、产品咨询、用户反馈、个人中心、后台管理、购物车、在线客服；管理员模块包含主页、个人中心、用户管理、农户管理、产品信息管理、产品类型管理、用户反馈、系统管理、订单管理［11］。

4 结语

综上所述，智慧农业主要是利用信息技术对农产品的生产、服务、交易和管理等进行智能化控制，以此实现农产品的高产增效。基于Java Web 物联网技术的应用，通过“物物相连”的方式，将智慧农业打造成一个网络体系。该体系不仅可以人机交互，而且还能将虚拟的世界跟现实世界有效联系在一起。例如：可以在智慧农业的监管领域对农田环境指标进行实时监测、采集、分析及控制；可以在病虫害预警中，通过数据和图像相结合的方式自动识别病虫害，并触发预警系统提醒农民进行病虫害的防治；还可以应用在智能灌溉和施肥控制中，通过对农田环境数据的监测，结合农作物生长的需求对其进行智能化的灌溉和施肥控制。