飼料樣品采集信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文/羅清堯 薛夫光 呂堅(jiān)強(qiáng)

1 引言

近年來，隨著嵌入式技術(shù)、無線通信技術(shù)的發(fā)展，加之硬件性能的不斷提高，智能移動(dòng)終端得到廣泛普及，已成為人們生活中不可缺少的一部分，智能移動(dòng)終端在各行各業(yè)的移動(dòng)應(yīng)用越來越普遍。移動(dòng)終端上全球定位系統(tǒng)(Global Posioton System, GPS)等定位技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得地理位置的獲取也變得更加容易：如通過GPS、WIFI、無限蜂窩網(wǎng)等。基于位置的服務(wù)（Location Based Service，LBS）由此得到了迅猛的發(fā)揮和普及。基于地理位置信息的移動(dòng)終端主要包括安卓、蘋果系統(tǒng)的環(huán)境信息或物聯(lián)網(wǎng)信息采集系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)信息服務(wù)等技術(shù)都已應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)之中。

飼料采樣，即從待測(cè)飼料原料或產(chǎn)品中獲取一定數(shù)量、具有代表性樣品的過程。不同類別的飼料都有相應(yīng)的采樣操作規(guī)范，規(guī)范的采樣過程是獲取代表性樣品、高質(zhì)量分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)和保障。飼料化學(xué)分析結(jié)果的可靠性，不僅取決于化學(xué)分析方法本身的準(zhǔn)確性，更重要的還取決于飼料樣本的采集與制備。

在采樣過程中，需要登記飼料樣品采樣登記表。為了實(shí)現(xiàn)采樣活動(dòng)中位置、圖像等現(xiàn)場(chǎng)信息采集便捷、及時(shí)、有效的現(xiàn)實(shí)需求，實(shí)時(shí)收集飼料樣品采樣地理位置信息，及時(shí)掌握采樣進(jìn)度，利用移動(dòng)設(shè)備自動(dòng)獲取采樣位置信息和圖像信息作為登記表補(bǔ)充，減少人為干擾因素，開發(fā)配套的智能移動(dòng)設(shè)備終端位置信息采集軟件十分必要?？紤]到移動(dòng)終端特征，系統(tǒng)只選取飼料樣品采樣作業(yè)過程中幾個(gè)參數(shù)，主要包括樣品標(biāo)識(shí)（條碼）、位置信息（東經(jīng)和北緯）、采樣地點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)圖像和時(shí)間。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這些信息的現(xiàn)場(chǎng)收集和上傳，實(shí)現(xiàn)即時(shí)性上傳到項(xiàng)目管理的數(shù)據(jù)庫，方便項(xiàng)目及時(shí)掌握進(jìn)度和統(tǒng)一管理。

2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)包括移動(dòng)端APP和服務(wù)器端網(wǎng)站兩部分，開發(fā)環(huán)境包括移動(dòng)終端APP應(yīng)用的開發(fā)環(huán)境和服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫管理及網(wǎng)站開發(fā)環(huán)境。

2.1 移動(dòng)端開發(fā)環(huán)境

移動(dòng)端軟件開發(fā)環(huán)境包括Java開發(fā)工 具 包JDK ( Java SE Development Kit，1.8.0_45)，Java運(yùn)行環(huán)境JRE（Java Runtime Environment，1.8.0_45 ) ，Android 軟 件 開發(fā)工具包Android SDK，插件ADT(Android Development Tools)，Android運(yùn)行的虛擬設(shè)備AVD(Android Virtual Device)。

移動(dòng)端開發(fā)采用HBuilder為開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)軟件代碼開發(fā)。HBuilder是DCloud（數(shù)字天堂）推出的一款支持HTML5的Web開發(fā)IDE。HBuilder的 編 寫 用 到 了Java、C、Web和Ruby。HBuilder本身主體是由Java編寫，它基于Eclipse，兼容了Eclipse的插件。HBuilder本身是一款功能豐富、集成開發(fā)環(huán)境、多平臺(tái)開發(fā)的一款易學(xué)易用的開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了emmet、sass、less自動(dòng)編譯，完整的代碼提示、自動(dòng)補(bǔ)全，是邊改邊看實(shí)時(shí)查看效果、代碼塊減少重復(fù)工作量、使用CSS選擇器快速開發(fā)HTML和CSS(支持Emmet)、強(qiáng)大的JS解析引擎，是一款前端IDE，可做前端開發(fā)，最大的亮點(diǎn)是開發(fā)App，利用Html5+技術(shù)，結(jié)合mui+nativejs可以打包出Android和IOS的APP。本系統(tǒng)只開發(fā)打包了Android版本的APP系統(tǒng)，可使用在Android系統(tǒng)的移動(dòng)終端上。

2.2 服務(wù)器端開發(fā)環(huán)境

服務(wù)器操作系統(tǒng)為Microsoft Windows Server 2008 R2 Enterprise，數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server2010數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，網(wǎng)站發(fā)布使用的Apache-tomcat服務(wù)器。Java網(wǎng)站開發(fā)工具主要是MyEclipse 10，其他相關(guān)需要安裝配置的軟件包括Java 開發(fā)工具包JDK( Java SE Development Kit，1.8.0_45)，運(yùn) 行 環(huán)境JRE（Java Runtime Environment，1.8.0_45 ) 和Apache-tomcat(7.0.4) 。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)包括移動(dòng)端APP和服務(wù)器端網(wǎng)站兩部分，其中，移動(dòng)終端APP系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場(chǎng)樣品采集模塊、異地樣品采集信息采集模塊、樣品信息查詢模塊；服務(wù)器端系統(tǒng)主要包括與移動(dòng)終端數(shù)據(jù)交互接口程序Java Servlet模塊3個(gè)、飼料樣品標(biāo)識(shí)管理（核心是二維碼）模塊1個(gè)。

圖1：系統(tǒng)主要功能模塊組成

數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2010，系統(tǒng)應(yīng)用主要涉及的數(shù)據(jù)表4個(gè)，包括飼料原料代碼表、區(qū)縣行政代碼表、飼料樣品條碼明細(xì)表、飼料樣品采樣信息記錄表。如圖1所示。

為探尋提高雜質(zhì)鉛脫除較為合理、有效的工藝控制條件和解決辦法，首先對(duì)閃速吹煉工藝中鉛的分布進(jìn)行了系統(tǒng)分析。中原冶煉廠銅閃速吹煉過程雜質(zhì)鉛的走向與分布見表2。

3.1 飼料樣品標(biāo)識(shí)管理模塊

樣品標(biāo)簽由文字、數(shù)字及二維碼三部分內(nèi)容組成，如圖2所示。

樣品標(biāo)識(shí)二維碼數(shù)字組成由三部分，飼料原料代碼（2位），行政區(qū)劃代碼（6位），同一飼料樣品的順序編碼（4位），共14位。其中，飼料原料共40個(gè)，對(duì)應(yīng)代碼為01至40；區(qū)縣行政代碼使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中華人民共和國(guó)行政區(qū)劃代碼》(GB/T2260-2007) 中6位行政區(qū)劃代碼。行政區(qū)劃代碼，也稱行政代碼，它是國(guó)家行政機(jī)關(guān)的識(shí)別符號(hào)，其中第一、二位表示省(自治區(qū)、直轄市)、第三、四位表示市(地區(qū)、自治州)、第五、六位表示縣(市轄區(qū)、縣級(jí)市)。樣品標(biāo)識(shí)的編碼數(shù)字及二維碼數(shù)字時(shí)相同的，二維碼由編碼數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)產(chǎn)生，在三段數(shù)字之間插入1-2位符號(hào)（不可見，默認(rèn)為空格），作為對(duì)系統(tǒng)移動(dòng)終APP端識(shí)別二維碼時(shí)數(shù)據(jù)處理的特有標(biāo)記。

系統(tǒng)每個(gè)樣品標(biāo)識(shí)打印4份，每個(gè)標(biāo)識(shí)之間留一個(gè)空白標(biāo)簽。樣品標(biāo)識(shí)（標(biāo)簽）顯示有飼料原料名稱、省市名稱、標(biāo)識(shí)的編碼數(shù)字（原料代碼、行政區(qū)劃代碼、樣品順序號(hào)）及二維碼圖片。標(biāo)簽紙選擇的是防水、防油、不可撕破、耐高溫的PET標(biāo)簽紙，標(biāo)簽大小規(guī)格為30mm×45mm。

樣品標(biāo)簽打印使用斑馬標(biāo)簽打印機(jī)（ZEBRA ZT 210），打印機(jī)條碼字體設(shè)置為默認(rèn)的Code128，標(biāo)簽紙張類型設(shè)置為熱敏。

3.2 服務(wù)器端中間件Java Servlet程序

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，Android客戶端和Web服務(wù)器端的文本數(shù)據(jù)交互是通過HTTP協(xié)議和JSON數(shù)據(jù)格式實(shí)現(xiàn)。服務(wù)器端通過3個(gè)Java Servlet程序?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器端與移動(dòng)端的數(shù)據(jù)交互。

圖2：飼料樣品標(biāo)識(shí)管理及樣品標(biāo)簽

圖3：飼料樣品采集APP操作界面

對(duì)應(yīng)移動(dòng)端APP現(xiàn)場(chǎng)及異地樣品采樣信息模塊的樣品采集信息數(shù)據(jù)，首先根據(jù)移動(dòng)端APP提供的樣品二維碼進(jìn)行飼料樣品標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)合法性驗(yàn)證，然后接受數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)寫入SQL數(shù)據(jù)庫中，并向移動(dòng)端APP返回?cái)?shù)據(jù)處理完成結(jié)果。

對(duì)于樣品圖像查詢模塊，首先根據(jù)移動(dòng)端APP提供的樣品二維碼進(jìn)行飼料樣品標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)合法性驗(yàn)證，然后根據(jù)飼料樣品標(biāo)識(shí)條碼進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索查詢，并返回所有查詢到的飼料樣品對(duì)應(yīng)的圖像文件信息給請(qǐng)求的移動(dòng)端APP。如圖2所示。

3.3 移動(dòng)終端模塊

移動(dòng)終端APP共包括3個(gè)界面如圖3所示，實(shí)現(xiàn)了飼料樣品二維碼掃描識(shí)別，通過手機(jī)安裝的位置信息定位軟件獲取手機(jī)所處的地理位置（東經(jīng)、北緯），使用手機(jī)相機(jī)拍攝采樣場(chǎng)景等圖像，提供用戶輸入采樣或上傳地點(diǎn)等簡(jiǎn)化信息。系統(tǒng)為了保證數(shù)據(jù)能夠狗正常上傳，在數(shù)據(jù)上傳前根據(jù)相機(jī)圖像大小進(jìn)行適當(dāng)程度的大小處理。

4 結(jié)果和討論

本系統(tǒng)在2017年至2018年各省市飼料樣品采集過程中，有效完成了項(xiàng)目計(jì)劃4000個(gè)飼料樣品的現(xiàn)場(chǎng)采集中采樣信息的收集上傳工作，完成了項(xiàng)目的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集，提高了項(xiàng)目的管理工作效率。

異地飼料樣品采集模塊是為沒有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的偏遠(yuǎn)采樣地區(qū)設(shè)置的替代方案，是現(xiàn)場(chǎng)飼料樣品采樣信息收集的有效補(bǔ)充。

在使用過程中，需要注意移動(dòng)終端安全和權(quán)限設(shè)置中，賦予該系統(tǒng)對(duì)位置軟件和相機(jī)的訪問權(quán)限，否則，無法獲取地理位置的東經(jīng)和北緯數(shù)據(jù)，也不能正常打開相機(jī)進(jìn)行照相。