基于PhoneGap的跨平臺枇杷病害診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫翠華　王鋒

摘要：針對枇杷[Eriobotrya japonica （Thunb.） Lindl.]生長過程中出現(xiàn)的常見病害，建立了枇杷病害數(shù)據(jù)庫，研究了基于PhoneGap的系統(tǒng)開發(fā)框架和功能模塊及病害診斷的流程設(shè)計(jì)，并在Android 和iOS操作系統(tǒng)上分別進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)在各種移動終端上運(yùn)行穩(wěn)定，具有良好的跨平臺性，農(nóng)民使用起來很方便，便于推廣。

關(guān)鍵詞： 枇杷[Eriobotrya japonica （Thunb.） Lindl.]；病害診斷； PhoneGap；專家系統(tǒng)；跨平臺

中圖分類號：S126；S24；S436.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）19-4825-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.19.044

Abstract： According to the common diseases during the growth of loquat， loquat diseases database was established. Based on PhoneGap， this paper presented a kind of framework and function modules to diagnose the loquat diseases， and the system was tested via both Android and iOS operating systems. The results showed that the loquat diseases diagnosis system ran stably at various kinds of mobile terminals and due to its convenience and cross platform， the system could be easily operated by farmers.

Key words：loquat[Eriobotrya japonica （Thunb.） Lindl.]；diagnose diseases；PhoneGap；expert system； cross platform

隨著智能手機(jī)在中國的發(fā)展及普及，基于智能手機(jī)的APP開發(fā)也越來越廣泛，由于其便攜性和操作簡單，在各行各業(yè)中的應(yīng)用也越來越多。對于智能手機(jī)在植物病害識別方面的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)科研人員開展了大量的研究，如江西農(nóng)業(yè)大學(xué)的吳滄海老師等設(shè)計(jì)了基于Android智能手機(jī)油菜病害識別系統(tǒng)[1]，鄭州輕工業(yè)學(xué)院的夏永泉教授團(tuán)隊(duì)研究了基于Android的植物葉片圖像病害檢測[2]，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)的楊林楠老師等開發(fā)了基于Android系統(tǒng)手機(jī)的甜玉米病蟲害智能診斷系統(tǒng)[3]。到目前為止，有關(guān)智能手機(jī)在枇杷[Eriobotrya japonica （Thunb.） Lindl.]病害診斷方面的研究論文在中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺等還未檢索到。

由于Android操作系統(tǒng)的開源性，目前的大多數(shù)移動農(nóng)業(yè)技術(shù)如農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)都是應(yīng)用在Android手機(jī)上的[4，5]，不能應(yīng)用在蘋果手機(jī)上。本研究與設(shè)計(jì)的枇杷病害診斷系統(tǒng)采用跨平臺的PhoneGap技術(shù)，建立了枇杷知識庫和病害數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫收錄了枇杷病害的發(fā)生部位、發(fā)生時期、病害形狀、病癥、病害圖片和防治方法等。該系統(tǒng)既能在Android手機(jī)上運(yùn)行，又能在蘋果手機(jī)、iPad等智能終端上運(yùn)行，滿足了不同操作系統(tǒng)的智能終端用戶的需求，方便了種植戶的使用，便于推廣。

1 枇杷病害知識及病害數(shù)據(jù)庫建立

枇杷美味可口，具有較高的營養(yǎng)價值和藥用價值，深受廣大消費(fèi)者的喜愛。但是枇杷病害種類多，危害嚴(yán)重，容易導(dǎo)致枇杷樹勢早衰、產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降，另外目前枇杷樹的種植都是在戶外，基本屬于“望天收”的狀況，嚴(yán)重影響種植戶的經(jīng)濟(jì)效益[6]。因此，做好枇杷病害的診治工作是保證枇杷高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、增加收益的重要環(huán)節(jié)。

枇杷樹常見的病害有60多種，根據(jù)枇杷病害的發(fā)生部位、發(fā)生時期、病害形狀、病癥、病害圖片等建立枇杷病害數(shù)據(jù)庫，并給出每種病害的防治方法，利用植物病害的二值化描述方法建立了枇杷病害XML數(shù)據(jù)庫，保存為Loquat_diseases.xml文件，具體描述如下：

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示，整個系統(tǒng)分為4層，從頂層至底層分別是應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、技術(shù)支撐層和數(shù)據(jù)服務(wù)層，整個系統(tǒng)采用了W3C標(biāo)準(zhǔn)，對各個平臺具有很好的兼容性。

2.1 應(yīng)用層

應(yīng)用層是用戶的入口層，農(nóng)民、專家和管理員通過智能手機(jī)從該層進(jìn)入系統(tǒng)，訪問系統(tǒng)的主功能模塊，如枇杷知識庫、病害診斷、系統(tǒng)管理功能。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是系統(tǒng)和服務(wù)器的主要通信中心，可以使用2G、3G、4G、WLAN等主流移動通信技術(shù)進(jìn)行與服務(wù)器的通信。

2.3 技術(shù)支撐層

技術(shù)支撐層是整個系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)利用HTML5、CSS、JavaScript、jQuery Mobile技術(shù)通過PhoneGap分別調(diào)用不同平臺的API，如果開發(fā)能在Android平臺運(yùn)行的系統(tǒng)，需要調(diào)用Android API，如果開發(fā)能在蘋果手機(jī)運(yùn)行的系統(tǒng)，需要調(diào)用iOS API，然后通過Ajax和Json實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)服務(wù)層通信。

2.4 數(shù)據(jù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)服務(wù)層是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐，包含了枇杷知識庫、病害數(shù)據(jù)庫。

3 主要技術(shù)

枇杷病害診斷系統(tǒng)的開發(fā)主要應(yīng)用了跨平臺的PhoneGap技術(shù)、jQueryMobile技術(shù)、JavaScript+HTM5技術(shù)等移動APP開發(fā)技術(shù)。

3.1 PhoneGap技術(shù)

PhoneGap是一款基于HTML、JavaScript和jQuery Mobile等技術(shù)的開源框架，其擁有的豐富插件可以直接調(diào)用智能手機(jī)的核心功能，如攝像頭、GPS、聲音、WLAN、照相機(jī)等，使開發(fā)者能快速開發(fā)出跨平臺的移動應(yīng)用程序，另外PhoneGap采用W3C標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)的移動應(yīng)用程序Web App能直接運(yùn)行，其卓越的兼容性完全做到了“Written Once，Run Everywhere”，而不需要針對不同的操作平臺進(jìn)行單獨(dú)的開發(fā)。

3.2 jQuery Mobile技術(shù)

jQuery Mobile是jQuery團(tuán)隊(duì)開發(fā)的用于創(chuàng)建移動Web應(yīng)用程序的免費(fèi)的、開源的移動UI框架，包含了各種針對觸摸操作的過渡、按鈕、圖標(biāo)、工具欄、導(dǎo)航欄等優(yōu)化的用戶組件以及頁面轉(zhuǎn)換效果，如slide（滑動）、pop（彈出窗口）、fade（淡入淡出）等，支持Apple iOS、Android、Blackberry Torch、WindowsPhone、Pixi等全球主流的移動操作系統(tǒng)，方便了開發(fā)者的使用。

3.3 JavaScript技術(shù)

JavaScript是一種基于對象和事件驅(qū)動并具有相對安全性的客戶端腳本語言，由Netscape公司與Sun公司合作開發(fā)，常用來給HTML網(wǎng)頁添加特效和動態(tài)效果，可廣泛用于電腦、筆記本電腦、智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備Web應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。

3.4 HTML5技術(shù)

HTML5是超文本標(biāo)記語言Hyper Text Markup language（HTML）的最新規(guī)范，是隨著智能手機(jī)的普及而發(fā)展起來的。目前基于HTML5技術(shù)開發(fā)的APP由于其良好的兼容性被各種移動瀏覽器所支持，為實(shí)現(xiàn)跨平臺應(yīng)用的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)[7]。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)是一個Web應(yīng)用程序，在配置開發(fā)環(huán)境的時候可以采用PhoneGap+Dreamweaver集成開發(fā)環(huán)境，再針對不同的移動平臺安裝相應(yīng)的SDK包，進(jìn)行安卓系統(tǒng)開發(fā)的時候需要安裝Android SDK，進(jìn)行蘋果系統(tǒng)開發(fā)的時候需要安裝iOS SDK。

4.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計(jì)如圖2所示，系統(tǒng)主要包括三大功能模塊，分別為枇杷知識庫、病害診斷、系統(tǒng)管理。枇杷知識庫模塊為用戶提供了枇杷種植的基礎(chǔ)知識，包括7個功能模塊，分別為枇杷概況、枇杷歷史、枇杷品種、枇杷價值（包含食用價值和藥用價值）、枇杷栽培、病害防治、枇杷存儲。枇杷病害診斷模塊為用戶提供了兩種診斷方法，一種是智能診斷系統(tǒng)，另一種是專家診斷系統(tǒng)。系統(tǒng)管理模塊主要是對整個系統(tǒng)的管理，分為：①用戶管理。管理用戶的個人信息、登錄密碼等信息；②專家管理。管理專家的個人信息、登錄密碼等信息；③病害數(shù)據(jù)庫管理。及時更新和修改病害數(shù)據(jù)庫，確保病害數(shù)據(jù)庫的實(shí)時性；④知識庫管理。及時更新和修改病害知識庫，確保枇杷知識庫的實(shí)時性。

4.3 病害診斷流程

枇杷病害的診斷流程如圖3所示，枇杷種植戶（系統(tǒng)用戶）登錄之后，進(jìn)入病害診斷功能頁面，該頁面用戶可以根據(jù)需求選擇使用智能診斷還是專家診斷系統(tǒng)，需要輸入病害的發(fā)病部位、發(fā)病時期和病癥，系統(tǒng)根據(jù)病害信息使用推理機(jī)進(jìn)行病害的推理，推理機(jī)從病害數(shù)據(jù)庫得出病害的名稱，并調(diào)出該病害對應(yīng)的病癥描述、圖片和防治方法，最后把結(jié)果反饋給用戶，該智能診斷系統(tǒng)可以快速得到病害信息，給用戶提供了實(shí)時幫助。如果用戶選擇使用專家診斷系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動調(diào)用智能手機(jī)的拍照功能，拍下病害照片并上傳到專家咨詢平臺，專家登錄該系統(tǒng)，進(jìn)入專家咨詢平臺，根據(jù)收到的病害照片，給出病害診斷，同時系統(tǒng)自動把診斷結(jié)果發(fā)送到用戶智能手機(jī)的平臺上。

5 系統(tǒng)測試和仿真試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)系統(tǒng)在主流移動操作平臺上運(yùn)行的兼容性和穩(wěn)定性，分別在Android和iOS操作平臺上進(jìn)行了測試。根據(jù)不同機(jī)型的熱銷程度，選用了近兩年深受消費(fèi)者青睞的手機(jī)作為測試機(jī)型，搭載Android操作平臺的機(jī)型選用了3個不同生產(chǎn)商的機(jī)型，分別是Samsung GALAXY Note3、小米2、華為G6-C00；蘋果操作平臺選用的機(jī)型是iPhone 4s和iPhone 5。

圖4是枇杷知識庫的運(yùn)行界面，該頁面分別顯示了枇杷概況、枇杷歷史、枇杷品種、枇杷價值、枇杷栽培等七大功能的導(dǎo)航條，用戶點(diǎn)擊之后可以進(jìn)入相應(yīng)的知識庫。圖5是對枇杷灰斑病的診斷，系統(tǒng)不僅給出相應(yīng)病癥圖片供用戶對比，還詳細(xì)說明了病狀、危害、病因，并提供了防治方法。測試結(jié)果表明本系統(tǒng)在各操作系統(tǒng)上均能穩(wěn)定運(yùn)行。

6 結(jié)論

基于PhoneGap技術(shù)開發(fā)的枇杷病害診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了同一系統(tǒng)在各種平臺的重復(fù)使用，減少了開發(fā)成本，提高了研發(fā)效率。該系統(tǒng)目前提供了枇杷常見的60多種病害的智能診斷，在后續(xù)的研究中需要進(jìn)一步擴(kuò)大病害數(shù)據(jù)庫，提供更多地區(qū)更多品種的枇杷病害的智能診斷，收集和完善枇杷的蟲害數(shù)據(jù)庫，給農(nóng)民提供更全面的防治技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 夏永泉，王會敏，曾 莎.基于Android的植物葉片圖像病害檢測[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，29（2）：71-74.

[3] 楊林楠，郜魯濤，林爾升，等.基于Android系統(tǒng)手機(jī)的甜玉米病蟲害智能診斷系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（18）：163-168.

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