隨著大數據與人工智能技術的深度融合，智慧農業已成為現代農業發展的重要方向。針對農產品市場波動性大、供需信息不對稱等痛點，設計并實現一個集數據處理、預測分析與智能推薦于一體的綜合性系統，具有重要的實踐價值。本畢業設計旨在融合Spark、Hadoop、Hive、LLM大模型及Django框架，構建一個先進的智慧農業決策支持系統，核心功能涵蓋農產品價格預測、銷量預測與個性化推薦。
1. 系統總體架構與核心技術棧
系統采用分層架構設計，以保障高可擴展性與處理能力。
- 數據存儲與計算層： 以Hadoop HDFS作為海量農業數據（如歷史價格、天氣、種植面積、市場交易、電商評論）的分布式存儲基礎。利用Hive構建數據倉庫，進行結構化的數據管理與離線查詢，為上層分析提供清潔、整合的數據集。
- 大數據處理與分析層： Apache Spark作為核心計算引擎，憑借其內存計算優勢和豐富的庫（Spark SQL, MLlib, Streaming），高效完成數據的ETL（抽取、轉換、加載）、特征工程，并并行化地訓練傳統的機器學習預測模型（如回歸、時間序列分析）。
- 智能模型層： 引入大型語言模型作為系統的智能增強。一方面，LLM可用于處理非結構化文本數據（如政策新聞、社交媒體輿情、農產品描述），通過微調或提示工程，提取影響價格和銷量的語義特征與情感傾向。另一方面，結合傳統特征與LLM提取的深層語義特征，構建更精準的融合預測模型。在推薦模塊，LLM可深入理解用戶查詢和農產品特性，生成更人性化、解釋性更強的推薦理由。
- 應用與服務層： 采用Django這一高性能Python Web框架搭建后端RESTful API服務，并管理前端展示界面。Django負責接收用戶請求（如查詢特定農產品預測）、調用Spark/LLM模型服務，并將預測結果、推薦列表可視化呈現給農戶、經銷商或消費者。
2. 核心功能模塊詳解
2.1 農產品價格與銷量預測系統
這是系統的智能核心。數據處理流程始于Hive中的歷史數據整合，經由Spark進行大規模特征計算（如移動平均、周期波動、關聯因素量化）。預測模型采用混合策略：
- 基礎預測模型： 使用Spark MLlib構建如梯度提升樹、隨機森林或ARIMA等模型，處理數值型和類別型特征。
- LLM增強分析： 將相關的網絡文本信息輸入LLM，提取“政策扶持力度”、“市場恐慌情緒”、“消費趨勢關鍵詞”等軟性指標，作為特征補充。
- 融合與預測： 將傳統特征與LLM提取的特征合并，訓練最終的集成預測模型，輸出未來短期（如一周）和中長期（如一季）的價格區間與銷量預估，并通過Django前端以圖表形式直觀展示。
2.2 農產品智能推薦系統
推薦系統服務于兩端：為消費者推薦可能感興趣的農產品，為生產者推薦有市場潛力的種植品類。
- 協同過濾與內容推薦： 利用Spark MLlib的交替最小二乘法實現基于用戶-購買行為的協同過濾。基于農產品的品類、產地、特性等屬性進行內容推薦。
- LLM驅動的語義與情境推薦： LLM在此發揮關鍵作用。它能深度解析農產品的自然語言描述（如“多汁”、“有機種植”），并與用戶畫像（可能由歷史行為或查詢文本推斷）進行語義匹配。例如，當用戶搜索“適合夏天清淡飲食的蔬菜”，LLM可理解其深層需求，并結合時令、氣候數據，推薦黃瓜、苦瓜等，并生成自然的推薦解釋。
2.3 數據處理與可視化平臺
系統通過Django提供統一的數據管理與可視化門戶。用戶不僅可以查看預測和推薦結果，還能上傳本地數據，觸發后臺的Spark數據處理流水線。系統提供數據看板，動態展示不同區域、不同品類農產品的市場價格走勢、預測對比及熱銷榜單。
3. 技術挑戰與創新點
- 挑戰： 多源異構數據（數值、文本）的融合處理；LLM大模型與大數據框架的高效集成與部署；預測模型在農業領域的可解釋性要求。
- 創新點： 將LLM的深層語義理解能力與傳統大數據分析技術（Spark/Hadoop）有機結合，突破了傳統預測模型僅依賴結構化數據的局限，實現了“數據+語義”的雙輪驅動決策。系統不僅是一個預測工具，更是一個融合了市場情報分析的智慧農業大腦。
4.
本設計提出的系統，通過整合從底層分布式存儲到上層智能應用的完整技術棧，構建了一個功能全面、技術先進的智慧農業決策支持平臺。它不僅能幫助農業生產者與經營者規避市場風險、優化種植與銷售策略，也能為消費者提供更個性化的購物體驗，是推動農業數字化轉型、實現精準農業與智慧供應鏈的一次有益探索。該系統架構清晰，模塊耦合度低，便于未來進一步集成物聯網傳感器數據、圖像識別等更多技術，拓展其應用邊界。
