基于Android的農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)設(shè)計(jì)與構(gòu)建

曹夢(mèng)如 ，辜麗川，王　超，焦　俊

(1.安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院　電子信息工程系， 安徽　合肥　231603;2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)　信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院， 安徽　合肥　230036)

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基于Android的農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)設(shè)計(jì)與構(gòu)建

曹夢(mèng)如1，辜麗川2，王超2，焦俊2

(1.安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系， 安徽合肥231603;2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院， 安徽合肥230036)

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)戶一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況，不但需要消耗大量的人力和物力，而且農(nóng)情信息大部分是滯后的。本文基于現(xiàn)有成熟的B/S架構(gòu)農(nóng)機(jī)信息化平臺(tái)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于Android的農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)，滿足農(nóng)戶“隨時(shí)、隨身、隨地”查看農(nóng)機(jī)信息的需要，實(shí)現(xiàn)地各數(shù)據(jù)信息快速獲取，為規(guī)?；r(nóng)機(jī)服務(wù)提供更加高效、科學(xué)的信息支持。

農(nóng)機(jī)；精準(zhǔn)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；Android

現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)指綜合應(yīng)用地球空間信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助決策技術(shù)、農(nóng)業(yè)工程技術(shù)等現(xiàn)代高新科學(xué)技術(shù)，以獲得農(nóng)田“高產(chǎn)、高效、高質(zhì)、高級(jí)和低害”為目標(biāo)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和技術(shù)體系[1-2]，已廣泛用于農(nóng)田整理和農(nóng)作物播種變量施肥及實(shí)時(shí)配肥技術(shù)、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、灌溉、收獲及產(chǎn)量分布實(shí)時(shí)檢測(cè)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，便于農(nóng)戶準(zhǔn)確掌握農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)做出合理正確的預(yù)判操作。

2012年，北京大學(xué)遙感所設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一套農(nóng)機(jī)監(jiān)管調(diào)度系統(tǒng)[3]，該系統(tǒng)基于B/S框架，結(jié)合在線Google地圖服務(wù)，主要實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)多源信息采集以及簡(jiǎn)易的農(nóng)機(jī)調(diào)度。浙江大學(xué)的項(xiàng)利國(guó)等人在現(xiàn)代管理理論的基礎(chǔ)上，對(duì)未來(lái)農(nóng)機(jī)需求、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、農(nóng)機(jī)價(jià)格等問(wèn)題進(jìn)行探討，構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備管理信息系統(tǒng)，最終取得較為理想的結(jié)果[4]。鄒夢(mèng)麗等人通過(guò)調(diào)查新疆地區(qū)的農(nóng)業(yè)狀況，構(gòu)建以農(nóng)機(jī)綜合信息服務(wù)平臺(tái)為核心的農(nóng)機(jī)化信息網(wǎng)絡(luò)體系，有效打破時(shí)間與空間的分隔限制，成功實(shí)現(xiàn)工作流程的整合與優(yōu)化重組，提高工作質(zhì)量和效率，為農(nóng)機(jī)事業(yè)和諧穩(wěn)定的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的支撐[5]。

目前大部分的農(nóng)機(jī)信息化平臺(tái)可以及時(shí)有效地解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題，但多數(shù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)都基于B/S或C/S框架，要求用戶必須具備電腦和網(wǎng)絡(luò)才可以正常使用，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和實(shí)時(shí)操作[6]。因此，開(kāi)發(fā)基于Android平臺(tái)的農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)可以使農(nóng)業(yè)技術(shù)人員“隨時(shí)、隨身、隨地”的查看農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，對(duì)信息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程調(diào)控具有重要意義。

1　平臺(tái)整體架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)采集端、服務(wù)器端和遠(yuǎn)程控制終端手機(jī)或電腦三個(gè)部分組成，架構(gòu)圖如圖1。

圖1　農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)整體架構(gòu)圖

本系統(tǒng)移動(dòng)端基于Android平臺(tái)開(kāi)發(fā)，選擇JDK1.7版本來(lái)搭建Java環(huán)境，開(kāi)發(fā)工具選用Eclipse+ADT，數(shù)據(jù)的傳輸采用輕量級(jí)的json格式，幾乎所有主流編程語(yǔ)言都能夠?qū)son格式進(jìn)行解析，不受平臺(tái)限制，效率高。移動(dòng)設(shè)備由于其自身的限制，其CPU速度、存儲(chǔ)容量等資源有限[7]，因此將數(shù)據(jù)層、復(fù)雜的計(jì)算和業(yè)務(wù)邏輯等在服務(wù)端實(shí)現(xiàn)，然后通過(guò)Web Service來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)與服務(wù)器的交互，減少重復(fù)性工作，提高開(kāi)發(fā)效率。

現(xiàn)場(chǎng)采集端主要依靠車載智能終端實(shí)現(xiàn)，主要利用GPS和傳感器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲取農(nóng)機(jī)位置、速度、時(shí)間和實(shí)時(shí)視頻等各方面數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)回傳給服務(wù)器端；服務(wù)器端在接收各個(gè)車載終端的數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到調(diào)度中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中。遠(yuǎn)程控制終端將控制命令發(fā)送到服務(wù)器端，再向車載終端發(fā)出控制指令。

2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1總體流程設(shè)計(jì)

農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)主要是通過(guò)手機(jī)讓農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息查看和農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程控制，達(dá)到提高服務(wù)效率的目的。根據(jù)對(duì)系統(tǒng)需求的分析可以將平臺(tái)設(shè)計(jì)為5大模塊，如圖2所示。

圖2　總體流程設(shè)計(jì)圖

2.2主要模塊設(shè)計(jì)

2.2.1農(nóng)機(jī)管理農(nóng)機(jī)管理模塊主要包括農(nóng)機(jī)信息、實(shí)時(shí)定位、歷史軌跡和農(nóng)機(jī)警報(bào)四個(gè)模塊組成。農(nóng)機(jī)信息里可以查詢到每個(gè)農(nóng)機(jī)設(shè)備的具體信息；實(shí)時(shí)定位根據(jù)GPS模塊，實(shí)時(shí)追蹤農(nóng)機(jī)的地理位置，并且將其位置信息記錄下來(lái)，在歷史軌跡里可以通過(guò)選擇時(shí)間區(qū)段，獲取該農(nóng)機(jī)歷史位置信息，并將其運(yùn)行軌跡繪制在地圖上。若農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)超出報(bào)警值，可在農(nóng)機(jī)報(bào)警界面及時(shí)查看，并采取相關(guān)調(diào)度措施。

2.2.2遠(yuǎn)程監(jiān)控遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊主要包括數(shù)據(jù)顯示、遠(yuǎn)程控制和視頻監(jiān)控三個(gè)部分。在數(shù)據(jù)顯示中可以查看氣象數(shù)據(jù)、水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和肥藥一體化微噴，其中氣象數(shù)據(jù)包括風(fēng)向、風(fēng)速、溫濕度、土壤溫濕度和降雨量等，各數(shù)據(jù)值由各自傳感器獲得；同時(shí)還可以通過(guò)視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)查看農(nóng)業(yè)田間狀況，若實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)低于預(yù)警值或視頻監(jiān)控顯示有不足問(wèn)題，用戶可以直接遠(yuǎn)程控制農(nóng)機(jī)進(jìn)行操作和調(diào)控。

2.2.3專家咨詢專家意見(jiàn)是為廣大農(nóng)戶提供技術(shù)支持的一個(gè)模塊，專家可根據(jù)實(shí)時(shí)情況提供及時(shí)的建議，也可以在農(nóng)戶有提問(wèn)后，回答指導(dǎo)性意見(jiàn)。

2.2.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)根據(jù)傳感器獲取的數(shù)據(jù)值，統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的警報(bào)，給農(nóng)戶提供可靠地預(yù)測(cè)方案。

2.2.5系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)設(shè)置里可以根據(jù)季節(jié)、農(nóng)作物種類的不同設(shè)置各項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)指標(biāo)的報(bào)警臨界值(上限和下限)，當(dāng)達(dá)到臨界值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，提示農(nóng)戶進(jìn)行措施補(bǔ)救。

3　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集包括農(nóng)機(jī)定位信息、傳感器數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控三個(gè)部分。定位信息根據(jù)GPS模塊(如圖3)獲取相關(guān)經(jīng)緯度；各種傳感器埋藏在田間，以便獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。視頻攝像頭分布在農(nóng)機(jī)上，隨著農(nóng)機(jī)的移動(dòng)，觀看田間的實(shí)時(shí)景象。本系統(tǒng)把所有端口固定集成，實(shí)現(xiàn)各模塊一鍵開(kāi)啟工作(如圖4)。

圖3　GPS硬件模塊

圖4　數(shù)據(jù)采集模塊一鍵啟動(dòng)

3.2手機(jī)端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

農(nóng)機(jī)定位功能能夠獲取位置信息的GPS模塊，并調(diào)用百度地圖開(kāi)源的Android版地圖API，需要查詢農(nóng)機(jī)位置時(shí)，首先打開(kāi)監(jiān)控開(kāi)關(guān)，然后點(diǎn)擊右上方的汽車按鈕選擇農(nóng)機(jī)，農(nóng)機(jī)的位置就會(huì)顯示在地圖中(如圖5)。點(diǎn)擊車輛小圖標(biāo)即可查看其詳細(xì)的狀態(tài)信息，需要查詢車輛歷史軌跡時(shí)，選擇查詢車輛以及時(shí)間區(qū)間，確定后點(diǎn)擊查詢按鈕即可繪制出所選擇區(qū)間內(nèi)車輛運(yùn)輸?shù)男雄櫬肪€(如圖6)。

圖5　選擇車輛

圖6　歷史軌跡

圖7　數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

傳感器各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳回服務(wù)器，可以實(shí)時(shí)查看各指標(biāo)值，并智能提示報(bào)警的指標(biāo)，查詢統(tǒng)計(jì)功能同樣是對(duì)車輛運(yùn)行里程以及運(yùn)行狀態(tài)記錄的查詢，統(tǒng)計(jì)結(jié)果以圖表的形式展示給用戶，使結(jié)果清晰明了，一目了然(如圖7)。

3.3系統(tǒng)驗(yàn)證

結(jié)合長(zhǎng)期實(shí)踐調(diào)研所得用戶需求和不斷校正精確定位的基礎(chǔ)上，將農(nóng)機(jī)監(jiān)控定位平臺(tái)應(yīng)用于安徽省馬鞍山市鄭蒲港姥長(zhǎng)村示范點(diǎn)。系統(tǒng)成功的將移動(dòng)計(jì)算運(yùn)用到農(nóng)機(jī)服務(wù)領(lǐng)域中，有效地優(yōu)化農(nóng)機(jī)管理模式，基本可精準(zhǔn)定位農(nóng)機(jī)位置，同時(shí)減少農(nóng)機(jī)工作成本，降低農(nóng)機(jī)行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，提升服務(wù)質(zhì)量，具有一定理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

4　結(jié)論

本文對(duì)農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)進(jìn)行總體需求分析，明確信息平臺(tái)在農(nóng)資物流過(guò)程中所涉及的主要環(huán)節(jié)，分析作業(yè)流程，對(duì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)?；贏ndroid平臺(tái)的移動(dòng)端農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)，便于信息的實(shí)時(shí)獲取和共享，實(shí)驗(yàn)表明可以及時(shí)獲取農(nóng)田數(shù)據(jù)指標(biāo)，對(duì)指導(dǎo)農(nóng)機(jī)高效作業(yè)、控制生產(chǎn)資料投入具有很大幫助。

[1]胡靜濤，高雷，白曉平，等．農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)研究進(jìn)展[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31(10)：1-10．

[2]吳小偉，陳新華，武文娟，等．信息技術(shù)在農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣中的應(yīng)用[J]．中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2013，34(5)：217-223, 264．

[3]李強(qiáng)．基于網(wǎng)絡(luò)的紅星農(nóng)場(chǎng)農(nóng)機(jī)信息化管理系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].大慶：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，2008.

[4]項(xiàng)利國(guó)．基于網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備管理信息系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]．杭州：浙江大學(xué)，2004．

[5]鄒夢(mèng)麗．新疆農(nóng)機(jī)綜合信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)的研究[D]．烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014．

[6]籍俊杰，李謙．智能化農(nóng)業(yè)與智能化農(nóng)機(jī)裝備[J]．農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2012(3)：27-31．

[7]王濤．基于Web Service的物流信息管理系統(tǒng)[D]．成都：電子科技大學(xué)，2013．

(責(zé)任編輯：李孟良)

Agricultural Machinery Remote Monitoring Scheduling Plat-form Design and Construction Based on Android

CAO Meng-ru1，GU Li-chuan2，WANG Chao2，JIAO Jun2

(1. School of Electronic Information Engineering, Anhui Water Conservancy Technical College,Hefei 231603,China;2. Information & Computer College, Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China)

During the traditional agricultural production, farmers generally work according to crop growth experience to judge the growth of crops, which needs to consume a large amount of manpower and material resources, and most agricultural information is lagging. Based on the existing mature B/S architecture farm information platform, this paper is designed and implemented in agricultural machinery remote monitor dispatching platform basing on Android , aiming at meeting the farmers "at any time, portoble, anywhere" to view farm information. It can also achieve various data quickly in different areas, and provide more efficient services and scientific information support for the scale agricultural services.

Agricultural machinery;Precision;Remote monitoring;Android

2016-03-20

安徽省重大科技專項(xiàng)(15czz03131)；2016年安徽省企業(yè)發(fā)展專項(xiàng)：智慧村鎮(zhèn)社區(qū)公共服務(wù)云平臺(tái)。

曹夢(mèng)如(1988-)，女，安徽省蚌埠市人，碩士，助教，主要從事物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究。

P228.4

A

1673-8772(2016)04-0057-04