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1、基于WEB的加工番茄氮素优化管理精准控制系统研究毕业设计石河子大学信息科学与技术学院毕业论文课题名称：基于WEB的加工番茄氮素优化管理精准控制系统研究学生 ：学 院：信息科学与技术学院专业年级：计算机科学与技术2007级指导教师：完成日期：二一一年六月五日摘 要【摘 要】随着我国种植业结构的调整，新疆番茄生产面积也迅速增加，尽管我国蔬菜产业有较大发展，但存在的问题也很突出。从作物特点来看，番茄作物本身对水分和养分需要高，但目前很多地区种植番茄生长在低温、弱光照、次生盐渍化及土传病害等严重逆境环境中，与高产优质的生产目标还有很大距离。该系统主要包含了番茄推荐施肥系统的设计思想和实现技术，该系统将

2、Delphi技术、SQL Server2000数据库技术和人工智能理论有机地结合在一起。是将计算机技术应用于农业专家系统促进精准农业的有益尝试，同时本系统有很强的可扩充性和良好的跨平台性，有良好的应用前景。本系统主要讲述番茄施肥配方系统的主要系统结构和功能模块。此软件主要服务于新疆番茄种植中施肥的各个环节，由该系统对番茄的不同生长期进行施肥决策与推荐，实现科学种田，以达到省水省肥减少用户的投资增加收入的主要目的。【关键词】番茄氮素；精准控制；精准控制系统 Abstract【Abstract】With Chinas cropping structure adjustment, the Xinji

3、ang tomato production area also increases rapidly, despite our vegetable industry the development, but also very outstanding. Judging from crop characteristics, tomato crop itself to moisture and nutrients, but now many need low temperature area, and the weak light, secondary salinization, and soil

4、spread diseases, severe adversity environment with goals and great distance. This system mainly includes tomato recommend fertilization expert systems design idea and realizing technology, this system will Delphi technology, database technology and artificial inligence theory together efficiently. C

5、omputer technology is applied to promote agricultural expert system of precision agriculture, while the beneficial attempt this system prospect. This system mainly about tomatoes fertilization systems main system structure and function modules. This software mainly serves the planting of xinjiang to

6、matoes fertilization by this system, various links to the different growth of tomato on fertilization decision and recommend, realize scientific farming, achieves the provincial water provinces fat reduce user investment increase income to be the main goal.【Key words】Tomato nitrogen; Accurate contro

7、l; Precise control system目录1 绪论 11.1 题目 11.2 开发背景 11.3 开发目的与意义 21.4 设计时间 21.5 课题内容及分工 21.5.1 课题内容 21.5.2 课题分工 21.5.3 设计成果 32 相关技术原理及开发环境 42.1 相关技术原理 42.2 开发环境 52.2.1 系统硬件环境 52.2.2 系统开发工具 51）Delphi 7介绍 52）SQL Sever2000介绍 83 需求分析 93.1 引言 93.2 可行性分析 93.2.1 经济可行性分析 93.2.2 技术可行性分析 103.2.3 操作可行性分析 103.2.4

8、 法律上的可行性分析 103.3 系统功能需求分析 103.4 系统性能需求分析 113.5 系统接口需求分析 113.6 系统数据流图 113.7 人工处理过程 123.8 系统总体流程图 124 系统详细设计 144.1 概述 144.2 加工番茄氮素精准控制系统基本原理 144.2.1 系统分析 144.2.2 知识库的建立 154.2.3 推理机制 164.3 系统功能结构图 174.3.1基本信息管理模块 174.3.2施肥推荐模块 194.3.3综合查询模块 224.3.4系统管理模块 234.4 系统功能设计 234.4.1 用户接口模块 244.4.2 管理员接口模块 244.

9、5 接口设计 254.5.1 用户接口 254.5.2 内部接口 254.6 运行模块组合 265 系统数据库设计 275.1 数据库需求分析 275.2 数据库逻辑结构设计 275.3 基础数据源描述 285.4 数据库物理结构设计 315.5 数据库实施 315.6 数据库运行和维护 316 系统测试报告 326.1 编写目的 326.2 背景 326.3 测试概要 326.3.1 测试方法 326.4 出错信息 336.5 补救措施 336.6 系统维护设计 336.7 对软件功能的评价 337 开发总结 348 参考文献 35一 绪论一.1 题目基于WEB的加工番茄氮素优化管理精准控制

10、系统研究一.2 开发背景随着我国种植业结构的调整，新疆番茄生产面积也迅速增加，不少地方已将蔬菜产业作为当地农村经济发展的支柱产业。据农业部统计，到2004年，我国蔬菜、瓜果类播种面积和总产量分别达197亿吨和62亿吨(中国农业统计资料，2004)。尽管我国蔬菜产业有较大发展，但存在的问题也很突出。从作物特点来看，蔬菜作物本身对水分和养分需要高，但目前很多地区设施蔬菜生长在低温、弱光照、次生盐渍化及土传病害等严重逆境环境中，与高产优质的生产目标还有很大距离。从管理措施上来看，种植体系非常单一，许多地区常年连作一种蔬菜或每年轮作一两种同样作物；高氮、磷、钾养分投入及频繁灌溉带来养分尤其是氨素损失量

11、大，致使环境污染风险高，造成设施土壤养分累积量高，但土壤酸化和次生盐渍化问题突出，适种性下降，十壤“肥力”质量呈降低趋势。这些问题严重地影响着我国蔬菜产业的可持续发展。该系统主要包含了番茄推荐施肥专家系统的设计思想和实现技术，该系统将Delphi技术、数据库技术和人工智能理论有机地结合在一起。是将计算机技术应用于农业专家系统促进精准农业的有益尝试，同时本系统有很强的可扩充性和良好的跨平台性，有良好的应用前景。新疆光照充足，气候干燥，昼夜温差大，得天独厚的自然条件非常有利于番茄可溶性固形物含量的提高和番茄红素的生成，且病虫危害程度较轻，是全世界最适宜种植番茄的区域之一。目前加工番茄成为新疆种植业

12、主要的优势产业之一，在准噶尔盆地南缘和塔里木盆地北缘的大片内陆地区，生产着世界上最优质的加工番茄，种植面积和加工基地生产能力均占全国90%以上。加工番茄膜下滴灌技术为番茄生长提供了一个良好养分和水分环境，增产效果良好，仅在兵团膜下滴灌的加工番茄种植面积达到50多万亩，不仅种植户从这项技术中获得实惠，也为大面积实施精准农业提供了重要手段和基础设施保证，可以称之为大田中的设施农业。本系统主要讲述番茄施肥配方系统的主要系统结构和功能模块。主要包括信息管理、施肥推荐和统计查询以及系统管理四个模块。此软件主要服务于新疆番茄种植中施肥的各个环节，由该系统对番茄的不同生长期进行施肥决策与推荐，实现科学种田，

13、以达到省水省肥减少用户的投资增加收入的主要目的。最终用户为番茄种植的技术人员、各级地方领导。一.3 开发目的与意义本软件是基于WEB的加工番茄氮素优化管理精准控制系统，根据获取的地块信息、计划产量、肥料参数、生长阶段、前茬作物、滴水期等来确定番茄的施肥量，而且用计算出施肥成本和利润的方式向番茄技术以及种植人员提供合理的施肥方案。软件最主要包括农田肥力养分信息管理和番茄施肥配方决策与推荐以及动态输出三个模块；本系统项目完成后，通过地块信息、养分信息，根据番茄氮素模型对番茄不同生长期提供氮素施肥推荐。系统整体结构简介，操作便利，适合广大农业技术人员的使用。此系统可以实现通过输入产量、前茬作物，就能

14、够准确预测加工番茄各发育阶段所需的氮素要求。所引用的模型具有一定的机理性，较高的预测精度，较强的普适性，能够为加工番茄氮素优化管理奠定理论与实际应用基础。开发的氮素推荐管理系统界面友好，操作简便，实用性强。一.4 设计时间该设计题目开始于2011年1月10日，系统完结时间为2011年6月5日。一.5 课题内容及分工一.5.1 课题内容本系统的前台Web 应用程序开发使用微软可视化开发平台Delphi ，远程服务器端以SQL Server 2000 为数据库管理系统。该系统主要包含了番茄推荐施肥系统的设计思想和实现技术，该系统将Delphi技术、数据库技术和人工智能理论有机地结合在一起。是将计算

15、机技术应用于农业专家系统促进精准农业的有益尝试，同时本系统有很强的可扩充性和良好的跨平台性，有良好的应用前景。一.5.2 课题分工组长：XXX，主要负责系统的功能实现，代码编写，数据库设计等。组员：XXX，主要负责需求分析，论文的编写，部分功能实现。共同完成：代码编写，数据库设计，需求分析，论文的编写等。一.5.3 设计成果本系统软件及清单一套包括：1）系统可执行程序一套。2）系统源程序一份。3）系统开发文档一套及毕业论文一份。 4）用户手册和石河子大学信息科学与技术学院毕业设计论文各一份。二 相关技术原理及开发环境二.1 相关技术原理控制系统是由微控制器、驱动电路、电动执行器、流量传感器、通

16、信部分等组成。在自动控制模式下，施肥机上的GPS 接收机接收来自卫星的定位信息，这个位置信息经串口输入计算机中，此时计算机根据GPS 定位信息，判断施肥机所在的当前位置，通过计算机结合地理信息系统中所存储的信息获得当前位置的施肥量，然后再经USB 接口输入到自动控制电路中，计算出目前施肥量及流量数据，以达到根据位置及其相应土壤条件进行自动变量施肥的目的。本设计主要是在获取了定位信息的前提下，根据当前地块信息，承包户信息，前茬作物等变量进行推荐施肥，变量控制系统的原理图如图2-1所示。图21 变量控制系统的原理图滴灌施肥：膜下滴灌随水施肥是近年随着滴灌技术的普及应用而发展起来的一项综合性技术措施

17、。所谓随水施肥就是将肥料溶入灌溉水并随同灌溉水施入农田（滴灌、渗灌、喷灌等）、作物根区或茎叶的过程。膜下滴灌随水施肥是根据作物生长各阶段对养分的需求和土壤养分的供给状况，准确将肥料补加和均匀施在作物根系附近，并被作物根系直接吸收利用的一种施肥方法。应用膜下滴灌随水施肥技术节本增效显著，环境污染减少，是促进农业可持续发展的重要手段。数据协同：由于客户端上传的数据和数据库中的数据有所不同，但是由于有相同的关键字就能使数据保持一致，以免发生数据库错误。二.2 开发环境二.2.1 系统硬件环境硬件环境：网络版软件需要配置数据库服务器、连接服务器和客户端。（数据库服务器和连接服务器可由一台服务器代替）服

18、务器和客户端必须建立网络连接。服务器操作系统：WINDOWS 2000 SERVER客户端操作系统：WINDOWS xp 或以上版本数据库服务器：SQL SERVER 2000二.2.2 系统开发工具开发本系统所选择的前台工具为Delphi 7，数据库为SQL Server2000。1）Delphi 7介绍Delphi是由Borland公司推出的可视化编程环境，它使用了Windows图形用户界面的先进技术，将面向对象的语言功能与方便的可视化开发环境的结合在一起，以其快速的程序开发，强大的数据库处理功能和完善的面向对象表达能力被许多程序员所钟爱。与Visual C+相比，它更加简单、易于掌握，但

19、在功能上却丝毫不逊色；与Visual Basic相比，它功能更强大、更实用。因此，可以说Delphi同时兼备了Visual C+的功能强大和Visual Basic的简单易学。Delphi最初是作为Pascal产品线的修订版出现的，由于在测试期间就表现出许多优秀的特性，Borland公司决定将其作为单独的工具进行开发，最终在1995年3月发布了第一个版本，即Delphi1.0。由于Borland将子公司CodeGear卖给Embarcadero技术公司，现在的最高版本名为CodeGear.RAD.Studio.2010版。但编程人员最常使用的仍然是Delphi7。Delphi的主要特点：（1）

20、可视化集成开发环境 可视化开发环境通常分为三个组成部分:编辑器、调试器和窗体设计器。和大多数现代RAD(快速应用开发)工具一样，这三部分是协同工作的。当你在窗体设计器中工作时，Delphi在后台自动为你正在窗体中操纵的控件生成代码。你还可以自己在编辑器中加入代码来定义应用程序的行为，同时还可以在同一个编辑器中通过设置断点和监控点等来调试程序。（2）编译器的速度和已编译代码的效率 Pascal编译器最著名的特点就是速度快，而Delphi正是建立在这种编译器的基础之上的。事实上，它可能是针对windows的最快的高级语言本地代码编译器。以往速度很慢的C+编译器在近年来取得了很大的进步，增加了链接和

21、各种缓存策略，尤其是在VISua1C+和C+Builder中。但即便如此，C+的编译器还是比Delphi的慢了几倍。Delphi和C+Builder共享同一种编译器后端，是一个公司的产品，因此生成的代码等效于由一个优秀的C+编译器生成的代码。（3）编程语言的功能及其复杂性 C+是非强类型语言，有些错误编译器无法发现。Object Pascal和Java很相似，它们很好地把握住了复杂性和功能性的平衡。它们都采取了这样一种途径，即限制其可用功能以加强开发者的逻辑设计。例如，两者都避免了完全面向对象但却容易被滥用的多重继承的观念，而是实现了一个执行多重接口功能的类。两者都不支持美观却危险的操作符加载

22、。两者都有一些强大的功能，诸如异常处理、运行期类型信息(RTT工)和生存期内存自管理字符串。特别是运行期类型信息(RTTI)，对我们设计仿真培训系统中的操作站与现场站很重要，用它我们可根据组态数据库的数据在运行期自动创建组件和自动识别组件而赋给相应的数据。同时，Delphi使用编程语言是Object Pascal，是面对对象、强类型语言。有利编制稳健的应用程序，减少调试、检错时间以提高开发效率；有利描述真实世界的事物和系统，如控制系统、工艺数学模型。（4）数据库结构的灵活性和可扩展性 由于Borland缺少一种数据库计划，因此Delphi保留了我们认为是所有工具中最灵活的数据库结构。对大多数基

23、于本地、客户服务器和ODBC数据库平台的应用程序来说，BDE的功能都非常强大。如果你对此不满意，可以避开使用BDE以支持新的本地ADO组件。如果你没有装ADO，可以自己创建数据访问类或者购买第三方数据访问解决方案。此外，MIDAS使对数据源的多层访问更易于实现。而Microsoft的工具(ODBC、OLEDB或者其他)从逻辑上来说趋向于支持Mi-crosoft自己的数据库和数据访问解决方案。（5）框架对设计和使用模式的扩充 这是一项经常被其他软件设计工具忽略了的重要功能。VCL是Delphi最重要的组成部分。在设计时操纵组件、创建组件、使用面向对象技术继承其他组件的行为，这些能力都是决定Del

24、phi效率的关键因素。在许多场合，编写VCL组件都采用固定的00设计方法。相比之下，其它基于组件的框架经常过于死板或过于复杂。比如ActiveX控件具有和VCL控件相同的设计期性能，但却不能被继承以创建一个具有其他不同行为的新类。传统的类框架，如OWL和MFC，需要你有大量的内部结构知识，而且如果没有RAD工具的设计期支持，其功能将会受到抑制。（6）无约定编程 与传统的Windows消息机制相比，Delphi的事件处理机制的最大优势在于所有的事件都是无约定的。对程序员而言，无约定就是指可以在事件处理程序中什么都不干。而在传统的Windows消息机制中，就不得不调用基类的消息处理程序，还要把信息

25、回传给Windows。当然，Delphi的事件处理机制的无约定的编程方式可能无法对消息进行直接的灵活有效的处理，你要受制于谁引发了这一事件以及应用程序对这一事件要做出什么响应等。例如，可以在OnKeyPress处理程序中修改和取消击键，但onResize事件处理程序却只能提供这一事件已发生的通知而无法进一步防止或控制尺寸的改变。不过，Delphi仍然允许在事件处理程序中直接处理Windows消息。只是这就不像事件处理机制那么简单，因为消息处理需要程序员对要处理的消息有详细了解。可以通过message这个关键字处理所有Windows消息。使用Delphi开发应用程序的好处是，你既可以用高级的、易于理解的方式来编程，也可以在需要时直接访问低层的信息。（7） Delphi的VCL消息系统 1 所有的Delphi类有一个处理消息的内置机理，称之为消息处理方法或者Message interaction of its structurefunctionA1Proceedings of 2003International Symposium on Plant Growth Modeling, Simulation，Visualization and their