基于Android的棉花信息與科技服務(wù)系統(tǒng)研究

摘 要：基于Android智能移動(dòng)終端，開(kāi)發(fā)了便攜、實(shí)用、界面友好的棉花信息與科技服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可提供廣泛的信息服務(wù)，又可提供智能化和遠(yuǎn)程化的科技服務(wù)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：棉花；信息服務(wù)；科技服務(wù)；Android；智能移動(dòng)終端

中圖分類號(hào) S562 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2015）02-85-03

Abstract：By Based on Android smart mobile terminal，information and S&T service system of cotton industry was developed. It can not only provide widely information service，but also provide intellectual and remote science and technology service for cotton industry. This system was benefit for the agricultural production in practice with excellent features as portable，friendly interface and unlimited with networks.

Key words：Cotton；Information service；S&T service；Android；Mobile terminal

中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）發(fā)布的《第34次中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》、《2013年中國(guó)農(nóng)村互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展調(diào)查報(bào)告》、《2013-2014年中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)調(diào)查研究報(bào)告》顯示，截至2014年6月，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)46.9%，網(wǎng)民規(guī)模達(dá)6.32億，其中手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模5.27億，占網(wǎng)民的83.4%，首次超越傳統(tǒng)PC整體80.9%的使用率，手機(jī)作為第一大上網(wǎng)終端的地位更加鞏固，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用豐富程度加大，對(duì)社會(huì)生活服務(wù)滲透增加，成為手機(jī)網(wǎng)民常態(tài)的生活方式和各行業(yè)的重要發(fā)展模式。截至2013年12月底，農(nóng)村網(wǎng)民規(guī)模已達(dá)1.77億，占整體網(wǎng)民的28.6%，城鄉(xiāng)互聯(lián)網(wǎng)普及差距進(jìn)一步縮小。在上網(wǎng)設(shè)備中，農(nóng)村網(wǎng)民使用手機(jī)上網(wǎng)規(guī)模達(dá)1.49億，比例已達(dá)84.6%，高出城鎮(zhèn)5個(gè)百分點(diǎn)。手機(jī)上網(wǎng)成本低、易操作，便于農(nóng)村地區(qū)居民接入互聯(lián)網(wǎng)，成為農(nóng)村居民上網(wǎng)的主流設(shè)備。未來(lái)隨著4G網(wǎng)絡(luò)的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)的進(jìn)一步下調(diào)，手機(jī)在農(nóng)村網(wǎng)民中的滲透將進(jìn)一步加大。Android是一種基于Linux的自由及開(kāi)放源代碼、免費(fèi)的操作系統(tǒng)，主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦，由Google公司和開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開(kāi)發(fā)。主要包括應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、程序庫(kù)、Android運(yùn)行庫(kù)和Linux內(nèi)核等部分，其中應(yīng)用程序?qū)拥乃谐绦蚨疾捎肑AVA語(yǔ)言編寫(xiě)，應(yīng)用程序框架層的設(shè)計(jì)使得開(kāi)發(fā)人員可以訪問(wèn)核心應(yīng)用程序中所使用的全部API接口，程序庫(kù)則為Android系統(tǒng)中的組件提供了一些C/C++庫(kù)文件，Android 運(yùn)行庫(kù)則包括了Android操作系統(tǒng)的一個(gè)核心庫(kù)。Android操作系統(tǒng)已經(jīng)支持了觸屏、音頻等功能，支持圖像識(shí)別等人機(jī)交互技術(shù)，為程序人員自由靈活的開(kāi)發(fā)更具人性化的人機(jī)交互界面提供了技術(shù)基礎(chǔ)。2014年第二季度智能手機(jī)操作系統(tǒng)全球分布情況報(bào)告顯示，Android操作系統(tǒng)的全球市場(chǎng)份額已達(dá)84.6%，因此，研制基于Android的農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)，是短期內(nèi)解決農(nóng)村獲取農(nóng)業(yè)信息和科技服務(wù)的有效途徑之一。

1 系統(tǒng)的功能與架構(gòu)

1.1 信息采集與發(fā)布子系統(tǒng)

1.1.1 信息分類和主要內(nèi)容 棉業(yè)動(dòng)態(tài)：介紹省內(nèi)、國(guó)內(nèi)、國(guó)際棉業(yè)最新動(dòng)態(tài)、資訊等。棉花論壇：專家發(fā)表的關(guān)于棉花產(chǎn)業(yè)的觀點(diǎn)。產(chǎn)業(yè)政策：介紹和解讀棉花相關(guān)的政策法規(guī)。市場(chǎng)行情：棉花電子撮合行情、Cotlook指數(shù)、紐約棉花期貨、中國(guó)棉花價(jià)格指數(shù)（CC Index）、國(guó)家棉花價(jià)格指數(shù)（cncotton）、鄭州商品交易所棉花期貨行情等。生產(chǎn)信息：中國(guó)棉花景氣指數(shù)（CCPPI）、中國(guó)棉花生長(zhǎng)指數(shù)（CCGI）等。棉花科技：專家論文、實(shí)用技術(shù)、棉花品種介紹等。棉花百科：棉花基本知識(shí)及栽培技術(shù)、棉業(yè)文化等。棉業(yè)大數(shù)據(jù)：棉花產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括：機(jī)構(gòu)組織、科研平臺(tái)、專家介紹、專家團(tuán)隊(duì)、人才榮譽(yù)、科研項(xiàng)目、研究進(jìn)展、獲獎(jiǎng)成果、育成品種、授權(quán)專利、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、出版著作、重要論文、其它成果、實(shí)用技術(shù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、涉棉企業(yè)等。

1.1.2 信息采集與發(fā)布 信息采集與發(fā)布用3種方式，一是RSS方式從互聯(lián)網(wǎng)上自動(dòng)搜集和發(fā)布，二是從后臺(tái)管理系統(tǒng)通過(guò)人工采集、整理和發(fā)布，三是通過(guò)已建成的“棉業(yè)信息采集網(wǎng)絡(luò)”采集，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)匯總分析，形成報(bào)告，再發(fā)布。發(fā)布的信息主要形式為文本、圖片、視頻及動(dòng)畫(huà)等。

1.2 科技服務(wù)子系統(tǒng)

1.2.1 智能看苗診斷 棉花缺素診斷與防治：用戶輸入或選擇相應(yīng)的缺素癥狀，系統(tǒng)就可診斷出棉花缺素類型，并給出相應(yīng)的技術(shù)措施（包括：文本、圖片及視頻等）。病蟲(chóng)害診斷與防治：根據(jù)用戶輸入的棉株癥狀和其它數(shù)據(jù)，以系統(tǒng)內(nèi)部精確的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，給出不同可信度下的診斷結(jié)果，為用戶提供最優(yōu)防治方案。為了使農(nóng)民能夠盡量正確全面地選擇適合棉株實(shí)際癥狀特征的描達(dá)，系統(tǒng)還給出了與農(nóng)民選定的癥狀描述相對(duì)應(yīng)的彩色圖片。這樣，農(nóng)民可以把系統(tǒng)顯示的圖片與實(shí)際情況相比較，增加或刪除某些特征，以確保用戶選定的癥狀能反映棉株的真實(shí)情況，從而使系統(tǒng)給出確切的診斷結(jié)果及防治方法（包括：文本、圖片及視頻等）。

棉田雜草識(shí)別與防治：用戶輸入或選擇相應(yīng)的特征，系統(tǒng)就可識(shí)別出棉田雜草種類，并給出防治藥劑和防治方法。

1.2.2 智能實(shí)地決策 建立基于GIS的土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，利用智能手機(jī)GPS功能自動(dòng)讀取某塊田的位置信息，讀取該田的土壤信息（土壤pH值及土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀含量等等），輸入棉花品種類型、目標(biāo)產(chǎn)量、棉花生長(zhǎng)時(shí)期、已施肥料信息（種類、養(yǎng)分含量及數(shù)量），通過(guò)施肥推薦數(shù)學(xué)模型計(jì)算，為用戶提供最優(yōu)施肥方案。

利用智能手機(jī)GPS功能，自動(dòng)讀取到位田塊所在區(qū)域的的土壤信息、病蟲(chóng)情報(bào)、土壤墑情等信息，用戶輸入棉花生長(zhǎng)時(shí)期、株高、紅莖比等信息，系統(tǒng)給出實(shí)時(shí)實(shí)地的決策建議，包括病蟲(chóng)草害防治、施肥、化控等技術(shù)措施。

1.2.3 專家在線咨詢 用戶可以通過(guò)注冊(cè)登錄，向?qū)＜姨釂?wèn)，然后由在線專家進(jìn)行回答，實(shí)現(xiàn)用戶和棉花專家的實(shí)時(shí)交互和“面對(duì)面”交流，還可用手機(jī)拍攝棉花病蟲(chóng)害癥狀、雜草特征或缺素癥狀照片并上傳，由專家識(shí)別，將識(shí)別結(jié)果和防除技術(shù)、栽培措施建議反饋給用戶。

1.2.4 棉區(qū)氣象服務(wù) 一方面可以為用戶提供不同棉區(qū)的1～15d的天氣預(yù)報(bào)，另一方面，可以接收農(nóng)田中土壤溫度、土壤含水量等數(shù)據(jù)采集器的信息，或收集氣象部門(mén)發(fā)布的土壤墑情等信息，存入土壤墑情數(shù)據(jù)庫(kù)，為棉花生產(chǎn)提供氣象信息服務(wù)。

1.3 實(shí)用工具

1.3.1 棉田面積測(cè)量 利用智能手機(jī)GPS功能+OziExplorer定位導(dǎo)航軟件，通過(guò)手機(jī)端采集相關(guān)數(shù)據(jù)，服務(wù)器端進(jìn)行處理的方式，對(duì)任意地塊面積、周長(zhǎng)、距離進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。

1.3.2 棉花測(cè)產(chǎn)計(jì)算器 利用智能手機(jī)GPS功能，自動(dòng)讀取測(cè)產(chǎn)點(diǎn)的位置信息，輸入各點(diǎn)測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)（行距、株距、單株鈴數(shù)、單鈴重、衣分），通過(guò)計(jì)算，輸出各點(diǎn)及多點(diǎn)平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)（種植密度、子棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量等），并存于測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.3.3 土壤取樣定位 利用智能手機(jī)GPS和拍照功能，記錄取土點(diǎn)位置和照片，自動(dòng)編號(hào)，將土樣編號(hào)和位置、場(chǎng)景等信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并上傳到服務(wù)器端。

1.4 系統(tǒng)后臺(tái) 系統(tǒng)管理員：通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的更新和維護(hù)。領(lǐng)域?qū)＜遥夯卮饡?huì)員用戶提出的問(wèn)題，進(jìn)行在線診斷。

2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器的架構(gòu)?？蛻舳耍ɑ贏ndroid的手機(jī)、平板電腦等）負(fù)責(zé)前臺(tái)界面人機(jī)交互、臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)交換、信息采集（包括圖像、視頻、位置等），服務(wù)器端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)和運(yùn)算。

其中，JDK是整個(gè)Java的核心，包括Java運(yùn)行環(huán)境，Java工具和Java基礎(chǔ)的類庫(kù)，Eclipse是作為Android應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)IDE來(lái)使用的，Android SDK是由Google提供的完全開(kāi)放源代碼的Android專屬軟件開(kāi)發(fā)工具包，用于開(kāi)發(fā)基于Android操作系統(tǒng)的第三方軟件。

相對(duì)PC機(jī)，Android手機(jī)的硬件資源相對(duì)有限，難以使用大型數(shù)據(jù)庫(kù)，因此，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)采用Android常用的SQLite平臺(tái)上開(kāi)發(fā)，該數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體積小巧、功能完備且源碼開(kāi)放，可完成各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作。

2.3 規(guī)則庫(kù)的構(gòu)建 收集整理相關(guān)文獻(xiàn)和技術(shù)資料，對(duì)棉花病害、蟲(chóng)害、缺素的癥狀進(jìn)行比較、歸納、總結(jié)，按照癥狀出現(xiàn)部位進(jìn)行分類，設(shè)計(jì)看苗診斷知識(shí)表。采用知識(shí)表示方法中最常見(jiàn)的方法“產(chǎn)生式規(guī)則”，來(lái)表示智能診斷系統(tǒng)的知識(shí)規(guī)則，即：將從根節(jié)點(diǎn)到葉節(jié)點(diǎn)的所有路徑，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生式規(guī)則的表達(dá)形式，從而構(gòu)建規(guī)則庫(kù)。

2.4 推理機(jī)的實(shí)現(xiàn) 推理采用以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的反向推理方式進(jìn)行，并采用深度優(yōu)先的搜索策略。系統(tǒng)首先根據(jù)用戶選擇推理目標(biāo)，從規(guī)則庫(kù)中進(jìn)行方向搜索，建立以目標(biāo)為根的推理樹(shù)，之后，對(duì)每個(gè)葉節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定目標(biāo)的真?zhèn)巍Ｓ脩舾鶕?jù)系統(tǒng)的提問(wèn)逐一回答，最后系統(tǒng)給出推理結(jié)果。

2.5 系統(tǒng)集成 結(jié)合Android SDK提供的LinearLayout類、RelativeLayout類和AbsoluteLayout類各自的優(yōu)勢(shì)，并采用其提供的多種更具人性化、操作簡(jiǎn)單的Android常用和高級(jí)控件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。

3 結(jié)論

作者開(kāi)發(fā)的基于Android智能移動(dòng)終端的棉花信息與科技服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可提供廣泛的信息服務(wù)，又可提供智能化和遠(yuǎn)程化的科技服務(wù)，具有便攜、實(shí)用、界面友好等特點(diǎn)，有較強(qiáng)的實(shí)用性和推廣應(yīng)用前景。

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（責(zé)編：張長(zhǎng)青）