農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)手機(jī)秘書(shū)功能分析與實(shí)現(xiàn)

黃天天+劉波

摘 要：針對(duì)湖南農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中農(nóng)戶需要與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行信息交互的需求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了集日歷、日程提醒、記事、天氣預(yù)報(bào)、日期計(jì)算和語(yǔ)音識(shí)別功能于一體的手機(jī)秘書(shū)系統(tǒng)。并在研究Android系統(tǒng)提供的音頻、振動(dòng)等開(kāi)發(fā)接口和SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，綜合集成了捷通華聲靈云提供的語(yǔ)法識(shí)別SDK和百度開(kāi)放的天氣服務(wù)接口。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)捷，能通過(guò)語(yǔ)音控制幫助用戶更好地完成各項(xiàng)日程任務(wù)，使生活更加智能化與規(guī)范化。

關(guān)鍵詞：語(yǔ)音識(shí)別;天氣信息;事務(wù)提醒;農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-1302（2015）09-00-04

0 ?引 ?言

隨著我國(guó)政府對(duì)糧食安全的重視，農(nóng)村信息化建設(shè)在廣大農(nóng)村地區(qū)的逐步推廣和人們生活水平的提高，手機(jī)在農(nóng)村已成為日常生活必須品，智能手機(jī)在農(nóng)村的份額也逐步擴(kuò)大[1]。一方面，隨著科技部農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目在湖南落地生根，農(nóng)戶在使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行信息交互時(shí)，常需要查看相應(yīng)農(nóng)歷、節(jié)氣、天氣等信息，同時(shí)需要設(shè)置日程提醒謹(jǐn)防遺忘重要工作，同時(shí)，使用一種簡(jiǎn)潔的軟件已經(jīng)必不可少;另一方面，現(xiàn)代生活節(jié)奏加快，人們之間的交流多種多樣，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)也得到了巨大的發(fā)展且前景廣闊。本系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備交互的基礎(chǔ)上，將日歷、日程提醒、查看天氣以及語(yǔ)音識(shí)別功能集于一體，并且附加記事和日期計(jì)算功能，能很好地滿足農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用過(guò)程中的工作和生活需求，為廣大農(nóng)戶提供便利。

為了適應(yīng)農(nóng)村地區(qū)對(duì)信息化的渴求，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，2011年至2012年國(guó)家科技部開(kāi)展了農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)集成與示范 （2011BAD21B00）與農(nóng)村物聯(lián)網(wǎng)綜合信息服務(wù)科技工程 （2012BAD35B00） 課題研究，湖南省科技廳組織部分高校與科研部門(mén)承擔(dān)了相應(yīng)科研任務(wù)，并很好地進(jìn)行校企合作，成功搭建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺(tái)，而且安卓產(chǎn)品能與平臺(tái)進(jìn)行信息交互與設(shè)備控制[2]。為了輔助廣大農(nóng)民更加便捷的管理農(nóng)業(yè)活動(dòng)，了解農(nóng)歷節(jié)氣和天氣信息，記錄和提醒事務(wù)，作者設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了集日歷、日程提醒，記事，天氣預(yù)報(bào)和日期計(jì)算于一體的手機(jī)秘書(shū)系統(tǒng)。

另一方面，隨著人機(jī)交互的廣泛應(yīng)用，交流方法不再限于文本輸入與按鈕選擇，語(yǔ)音技術(shù)獲得了較快發(fā)展。作為語(yǔ)音技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，語(yǔ)音識(shí)別（Speech Recognition，SR）就是讓機(jī)器通過(guò)識(shí)別和理解過(guò)程把人類(lèi)的語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文本或命令[3]。隨著語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的日益成熟，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)發(fā)展前景更加廣闊，手機(jī)秘書(shū)系統(tǒng)綜合運(yùn)用捷通華聲靈云提供的語(yǔ)法識(shí)別SDK，整合了語(yǔ)音識(shí)別功能，使用戶能通過(guò)語(yǔ)音操控軟件，提供更加簡(jiǎn)捷的操作方式。

1 ?設(shè)計(jì)思路

本系統(tǒng)是以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)為背景，采用Eclipse作為開(kāi)發(fā)工具，利用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)作為存儲(chǔ)載體，應(yīng)用百度的LBS開(kāi)放平臺(tái)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)API所提供的免費(fèi)天氣查詢接口，以XML方式獲取指定城市天氣預(yù)報(bào)信息[4]，利用捷通華聲靈云開(kāi)發(fā)者社區(qū)提供的靈云語(yǔ)音識(shí)別能力[5]來(lái)完成本地語(yǔ)法識(shí)別以及云端自由說(shuō)識(shí)別，同時(shí)利用Android中的MediaPlayer和AudioManager接口實(shí)現(xiàn)響鈴和提示，并利用 Vibrator接口實(shí)現(xiàn)振動(dòng)功能。研究了Android平臺(tái)中Activity、Service、Broadcast Receiver、Content Provider這四大組件以及SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)[6]和Android平臺(tái)的程序運(yùn)行機(jī)制[7]，最后開(kāi)發(fā)出包括日歷、日程提醒、記事、天氣、日期計(jì)算以及語(yǔ)音識(shí)別6個(gè)功能模塊的手機(jī)秘書(shū)系統(tǒng)。

2 ?系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 ?框架結(jié)構(gòu)

手機(jī)秘書(shū)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。用戶可通過(guò)用戶界面發(fā)送請(qǐng)求到后臺(tái)服務(wù)，后臺(tái)服務(wù)再將處理過(guò)的信息返回用戶界面，以供用戶查看。

從圖1可知，天氣模塊后臺(tái)需要通過(guò)訪問(wèn)百度天氣信息平臺(tái)獲取天氣信息數(shù)據(jù)，語(yǔ)音識(shí)別模塊后臺(tái)需要在靈云信息平臺(tái)上登陸靈云賬號(hào)，并獲取登陸信息后就能正常使用語(yǔ)音識(shí)別功能，云端語(yǔ)音識(shí)別功能則通過(guò)與靈云信息平臺(tái)進(jìn)行交互獲取識(shí)別結(jié)果，后臺(tái)進(jìn)行處理然后傳遞給用戶界面;日程提醒廣播接收器繼承的是Broadcast Receiver類(lèi)，當(dāng)鬧鈴觸發(fā)時(shí)會(huì)接收到Alarm Manager Service服務(wù)程序發(fā)出的廣播，然后執(zhí)行定義的操作，傳遞參數(shù)并跳轉(zhuǎn)到日程提醒界面。

圖1 ?手機(jī)秘書(shū)系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

用戶界面管理日程和記事信息都是通過(guò)日程和記事模塊的后臺(tái)服務(wù)傳遞信息和操作請(qǐng)求給數(shù)據(jù)庫(kù)適配器，通過(guò)適配器向SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中讀寫(xiě)日程和記事數(shù)據(jù)，讀取信息后則由數(shù)據(jù)庫(kù)適配器直接向用戶界面?zhèn)鬟f信息進(jìn)行顯示。

2.2 ?功能分析

通過(guò)對(duì)調(diào)研材料的分析，該手機(jī)秘書(shū)系統(tǒng)除能正常與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行交互外，還需提供日歷、日程、記事、天氣、計(jì)算和語(yǔ)音六大功能。

日歷部分主要是查看公歷、陰歷、節(jié)日、日程安排等日歷信息，包含翻月以及點(diǎn)擊日期查看當(dāng)前日期的操作;日程提醒和記事部分主要是查看、添加、修改、刪除日程和記事信息，添加日程提醒功能的UML時(shí)序圖如圖2所示。天氣部分可以聯(lián)網(wǎng)查看指定城市當(dāng)天和后三天的天氣預(yù)報(bào)，用戶可以根據(jù)需要修改城市以及刷新天氣，當(dāng)手機(jī)沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)或獲取數(shù)據(jù)失敗時(shí)，系統(tǒng)給用戶適當(dāng)?shù)奶崾荆榭刺鞖獾腢ML時(shí)序圖如圖3所示。日期計(jì)算部分包括計(jì)算日期間隔，日期推算和日期轉(zhuǎn)換功能。

語(yǔ)音識(shí)別部分包括本地語(yǔ)法識(shí)別以及云端自由說(shuō)識(shí)別兩個(gè)部分，本地識(shí)別應(yīng)用在整個(gè)軟件內(nèi)的大部分操作，不需要連接網(wǎng)絡(luò)仍然可以使用，云端識(shí)別需要連接網(wǎng)絡(luò)才能使用，應(yīng)用在添加日程和記事時(shí)輸入內(nèi)容的操作，方便用戶的輸入，另外用戶可以查看語(yǔ)音識(shí)別操作說(shuō)明進(jìn)行語(yǔ)音操作，本地語(yǔ)音識(shí)別的UML時(shí)序圖如圖4所示。

2.3 ?系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.3.1 ?數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，并將其命名為Secretary.db。該數(shù)據(jù)庫(kù)用到了2個(gè)數(shù)據(jù)表，分別是Schedule和Note。

日程信息表Schedule主要記錄日程的時(shí)間、地點(diǎn)、事件內(nèi)容、是否提醒、提醒時(shí)是否振動(dòng)、是否響鈴以及提醒提前時(shí)間。其定義如表1所列。

表1 ?Schedule數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)屬性 數(shù)據(jù)類(lèi)型 描述

sid integer 自動(dòng)增加的主鍵

event text 日程的事件內(nèi)容

time varchar（30） 日程的時(shí)間

address varchar（20） 日程的地點(diǎn)

remind integer 是否提醒日程，1為提醒，0為不提醒

remindtime integer 提醒時(shí)間：10，20，30表示提前10分鐘，20分鐘，30分鐘

vibration integer 提醒時(shí)是否振動(dòng)

ring integer 提醒時(shí)是否響鈴

記事信息表主要保存記事的時(shí)間，記事的標(biāo)題和記事的內(nèi)容。其結(jié)構(gòu)如表2所列。

圖4 ?本地語(yǔ)音識(shí)別的時(shí)序圖

表2 ?Note數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)

屬性 數(shù)據(jù)類(lèi)型 描述

nid integer 自動(dòng)增加的主鍵

time varchar（30） 添加記事的時(shí)間

title varchar（20） 記事的標(biāo)題

content text 記事的內(nèi)容

2.3.2 ?程序模塊設(shè)計(jì)

可將整個(gè)應(yīng)用程序劃分為6個(gè)模塊，分別是日歷模塊、日程模塊、記事模塊、天氣模塊、日期計(jì)算模塊以及語(yǔ)音識(shí)別模塊，其模塊結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 ?手機(jī)秘書(shū)系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖

2.3.3 ?主要模塊實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的關(guān)鍵代碼實(shí)現(xiàn)在天氣模塊和語(yǔ)音識(shí)別模塊，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

（1）天氣模塊主要通過(guò)解析本地XML格式的城市地區(qū)數(shù)據(jù)供用戶選擇，調(diào)用天氣服務(wù)類(lèi)BaiduWeather.java獲取該城市天氣信息，最后顯示出來(lái)。核心代碼在百度天氣服務(wù)類(lèi)BaiduWeather.java文件中，在與百度天氣平臺(tái)通信前首先通過(guò)checkNetworkAvailable（）方法檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)是否連接，然后調(diào)用GetWeather（）來(lái)與百度天氣平臺(tái)進(jìn)行通信，獲取當(dāng)前天氣數(shù)據(jù)信息，調(diào)用readWeatherStringXml（）方法解析返回的XML數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)到List中，最后通過(guò)天氣界面顯示出來(lái)。

（2）語(yǔ)音識(shí)別模塊主要包括本地語(yǔ)法識(shí)別功能和云端自由說(shuō)識(shí)別功能，該模塊是系統(tǒng)的核心模塊。本地語(yǔ)法識(shí)別功能的實(shí)現(xiàn)首先利用voiceInit（）方法登陸靈云賬號(hào)和完成靈云語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)初始化，initAsr（）方法配置初始化參數(shù)，如在靈云平臺(tái)上申請(qǐng)的應(yīng)用程序序號(hào)、能力密鑰、語(yǔ)法規(guī)則文件路徑等，jumpControl（）和setJumpParam（）方法實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別后對(duì)不同的結(jié)果執(zhí)行不同操作的控制，并處理識(shí)別結(jié)果，從中獲取必要信息作為參數(shù)向各具體執(zhí)行界面?zhèn)鬟f，最后正確執(zhí)行。在添加日程和添加記事時(shí)的語(yǔ)音識(shí)別實(shí)現(xiàn)的是云端自由說(shuō)識(shí)別功能，本地語(yǔ)法識(shí)別和云端自由說(shuō)識(shí)別功能在代碼實(shí)現(xiàn)方面的區(qū)別在于識(shí)別的語(yǔ)法規(guī)則的設(shè)定不同，需要運(yùn)行的靈云能力capKey變量等的不同，其代碼如下：

// 云端自由說(shuō)，實(shí)時(shí)識(shí)別

recogConfig.addParam（AsrConfig.PARAM_KEY_REALTIME， “yes”）;

// 本地語(yǔ)法識(shí)別，語(yǔ)法類(lèi)型為jsgf，實(shí)時(shí)識(shí)別

byte[] grammarData = getAssetFileData（“stock_10001.gram”）;

String strGrammarData = new String（grammarData， “utf-8”）;

recogConfig.addParam（AsrConfig.PARAM_KEY_GRAMMAR_TYPE， “jsgf”）;

recogConfig.addParam（AsrConfig.PARAM_KEY_REALTIME， “yes”）;

3 ?功能測(cè)試

功能測(cè)試主要是對(duì)六個(gè)模塊中的各種功能是否能按照計(jì)劃成功實(shí)現(xiàn)進(jìn)行測(cè)試，日歷模塊主要測(cè)試顯示日歷和翻月功能，圖6所示是顯示日歷界面，日程和記事模塊測(cè)試顯示、添加、編輯、刪除日程和記事以及日程提醒功能，天氣模塊測(cè)試選擇城市功能，刷新天氣和顯示天氣信息功能，如圖7所示，計(jì)算模塊測(cè)試計(jì)算日期間隔，推算日期和轉(zhuǎn)換日期功能，語(yǔ)音模塊測(cè)試本地語(yǔ)法識(shí)別，云端語(yǔ)法識(shí)別，顯示語(yǔ)音操作說(shuō)明功能，圖8所示是語(yǔ)音識(shí)別界面。

測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)的各項(xiàng)功能均可正常運(yùn)行，并且使用起來(lái)簡(jiǎn)潔方便。

圖6 顯示日歷界面 ?圖7 顯示天氣信息界面 ?圖8 ?語(yǔ)音識(shí)別界面

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

本系統(tǒng)以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)為背景，集日歷、日程提醒、查看天氣以及語(yǔ)音識(shí)別功能于一體，并且附加記事和日期計(jì)算功能，使用戶可以更加準(zhǔn)確地獲取農(nóng)歷、節(jié)氣、天氣等信息，方便農(nóng)事安排，通過(guò)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺(tái)更好地管理和控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，同時(shí)通過(guò)日程提醒謹(jǐn)防遺忘重要工作，具有操作簡(jiǎn)潔、功能豐富的特點(diǎn)，能很好地滿足農(nóng)戶在工作和生活中的需求。

本系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音對(duì)系統(tǒng)的操控，并且自定義了語(yǔ)音識(shí)別語(yǔ)法規(guī)則，在識(shí)別時(shí)不需要連接網(wǎng)絡(luò)更加節(jié)省了流量和時(shí)間;同時(shí)在添加日程和記事內(nèi)容時(shí)增加了語(yǔ)音自由錄入文字的功能，雖需聯(lián)網(wǎng)，但方便不會(huì)打字的用戶，避免繁瑣的文字錄入，為手機(jī)操作不熟練的農(nóng)戶提供了便利，提高了用戶體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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