技术选型与架构设计
采用Spring Boot作为后端框架,结合MyBatis-Plus简化数据库操作。前端可选Vue.js或React,通过RESTful API与后端交互。MySQL存储病虫害特征数据、环境监测数据及预警规则。系统架构分为数据采集层(IoT传感器)、业务逻辑层(预警算法)、应用层(Web/移动端)。
数据库设计关键表
- pest_data(病虫害特征表):含字段
pest_id(主键)、name(名称)、symptoms(症状描述)、image_url(特征图路径)。 environment_data(环境数据表):记录temperature、humidity、soil_ph等传感器数据,关联location_id(地块编号)。warning_rules(预警规则表):定义阈值条件如max_temperature,触发时关联pest_id。
CREATE TABLE pest_data (
pest_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(50) NOT NULL,
symptoms TEXT,
image_url VARCHAR(255)
);
核心功能实现
环境数据实时分析
通过定时任务(如Spring Scheduler)扫描最新环境数据,调用规则引擎判断是否触发预警。使用MyBatis-Plus动态SQL构建条件查询:
// 示例:查询超过温度阈值的记录
LambdaQueryWrapper<EnvironmentData> wrapper = new LambdaQueryWrapper<>();
wrapper.ge(EnvironmentData::getTemperature, threshold);
List<EnvironmentData> warnings = environmentMapper.selectList(wrapper);
图像识别集成
农户上传作物照片后,调用Python模型(如ResNet)识别病虫害,结果存入MySQL。通过HTTP接口或消息队列(RabbitMQ)实现跨语言通信。
预警通知机制
- 邮件/SMS推送:集成阿里云短信API或SendGrid,根据预警级别(
warning_level字段)选择通知方式。 - 可视化看板:ECharts展示历史环境数据趋势,高亮预警时间点。
性能优化建议
- 索引设计:为
environment_data表的timestamp和location_id添加联合索引,加速时间范围查询。 - 缓存策略:Redis缓存高频访问的病虫害特征数据,减少数据库压力。
- 分表分库:环境数据按月分表(如
env_data_202308),避免单表过大。
部署与扩展
- 容器化:Docker打包应用,Kubernetes管理集群,支持水平扩展。
- 边缘计算:在农田网关设备预处理传感器数据,降低云端负载。
该系统通过数据驱动决策,帮助农户提前应对病虫害风险,提升农业生产效率。

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