浙江省科技信息研究院 張弘

一、引言

農業(yè)的發(fā)展不僅需要采取先進的農業(yè)技術措施，更需要通過信息化的手段拓寬農業(yè)新知識、新技術的傳播和推廣，使之有效應用于農業(yè)發(fā)展各個領域，響應當前農業(yè)信息化的趨勢。隨著無線網絡的不斷發(fā)展，手機、平板電腦等智能移動終端的迅速普及，在戶外上網檢索信息的需求已經非常普遍，越來越多的人深刻體會到移動互聯(lián)網很大改變了人們的生活方式，甚至對人們的工作方式也產生了巨大的影響。因此，本文提出并實現了基于Android系統(tǒng)的農業(yè)病蟲草害診斷與防治基礎知識庫，通過整合農業(yè)病蟲草害和農藥信息資源，以信息化的手段強化知識庫的建設，主要應用于Android系統(tǒng)的手機、平板電腦等移動終端，它可以突破人員、空間的障礙和限制，高效獲取農戶所需要的各類病蟲草害防治技術、農藥使用技術等相關信息，這也充分體現了現代化農業(yè)技術快捷、直觀、高效的傳播和推廣。從而為農村科技工作者和農戶提供更大的便利，并提高農業(yè)病蟲草害防治工作的效率，甚至可以為具備一定技術基礎的農民提供相應的信息查詢及防治指導。

二、Android系統(tǒng)簡介

Android系統(tǒng)是由Google發(fā)布的一款基于Linux的自由及開源的智能移動終端操作系統(tǒng)，主要適用于手機和平板電腦等移動設備，這對智能移動終端的迅速普及也起著至關重要的作用。本文實現的農業(yè)病蟲草害診斷與防治基礎知識庫系統(tǒng)的硬件要求正是運行于Android系統(tǒng)的移動終端。

Android系統(tǒng)架構共包括四層：應用程序層、應用程序框架層、系統(tǒng)運行庫層和Linux內核層。應用程序的開發(fā)使用的是Java語言，開發(fā)人員可以完全訪問核心應用程序所使用的API框架，用戶可以對系統(tǒng)提供的一些基礎控件進行重新設計，以實現多樣化、定制化的效果。在系統(tǒng)運行庫層中包含了一些C/C++庫，這些庫能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用。它們通過Android應用程序框架為開發(fā)者提供服務。同時該層還包含了一個Java核心庫，提供了Java編程語言核心庫的大部分功能。Android的核心系統(tǒng)服務依賴于Linux內核，如安全性，內存管理，進程管理，網絡協(xié)議棧和驅動模型。

三、基于Android系統(tǒng)的知識庫系統(tǒng)的研究與設計

1.基于Android系統(tǒng)的知識庫系統(tǒng)構建的主要目標和內容

農業(yè)病蟲草害診斷與防治基礎知識庫系統(tǒng)包括農業(yè)病蟲草害基礎數據庫和農藥數據庫，其中農業(yè)病蟲草害基礎數據庫是基礎知識庫的核心，農藥數據庫是作為農業(yè)病蟲草害防治方法的重要補充，而遠程教育多媒體視課件源庫提供直觀有效的病蟲草害防治技術視頻。實現農業(yè)病蟲草害基礎數據庫的圖文結合檢索，農藥數據庫針對性防治技術檢索，病蟲草害數據庫和農藥庫的關聯(lián)全文檢索，以及基于Android系統(tǒng)智能移動終端的移動查詢檢索等。在新技術和新資源庫的支持下，向農民提供可看、可學、可選的控防農業(yè)病蟲草害知識和防治技術，以及提供圖文結合的防治策略和多媒體視頻資源。通過互聯(lián)網，尤其是基于Android系統(tǒng)智能移動終端為我省乃至全國的農業(yè)企業(yè)、農業(yè)園區(qū)、農村經濟合作組織、農技人員、農業(yè)大戶等，提供既簡單又實用便捷的優(yōu)質信息服務，最終為新農村建設服務。

2.基于Android系統(tǒng)的知識庫系統(tǒng)的主要功能及其實現

（1）支持基于Android系統(tǒng)的智能移動終端通過無線聯(lián)網的方式訪問到農業(yè)病蟲草害與防治基礎知識庫。

（2）支持基于Android系統(tǒng)的智能移動終端下載知識庫客戶端后進行信息即時查詢，提供農業(yè)病蟲草害與農藥的詳細介紹、防治對象、防治方法等綜合信息，并根據智能移動終端的屏幕尺寸大小智能簡化和調整所顯示界面和查詢的信息。

（3）信息交互功能：將農技現場搜集的農業(yè)病蟲草害的相關情況通過智能移動終端以文字、圖片形式上傳到服務器端，知識庫系統(tǒng)自動和數據庫中類似信息進行比對，更好地實現農業(yè)病蟲草害準確定位問題，并有效獲取針對性的防治方法、防治策略等。

（4）工作空間管理功能：通過基于Android系統(tǒng)的智能移動終端交互的信息可以專屬于科技工作者個人工作空間，既可以在農技現場通過智能移動終端進行查詢及使用，也可以通過電腦訪問知識庫系統(tǒng)，實現方便的查詢和使用。

（5）提供WAP和移動客戶端兩種訪問方式。WAP只需打開終端瀏覽器即可訪問；移動客戶端需要在移動終端上安裝相應的客戶端程序，具有定制的頁面功能和速度較快的訪問性能，并在移動網絡不佳的情況下可以實現信息的本地化管理，后續(xù)再同步到服務器端。

3.基于Android系統(tǒng)的知識庫系統(tǒng)結構設計

（1）知識庫系統(tǒng)的邏輯框架結構設計

該知識庫系統(tǒng)采用B/S和C/S相結合的模式，系統(tǒng)邏輯框架圖如下所示：

各邏輯模塊的實現：

信息采集的實現：主要通過數據庫維護人員進行數據的整理輸入以及通過數據批量加載工具將批量信息導入到數據庫中。

數據庫層的實現：主要是基于現有運行的農業(yè)病蟲草害診斷與防治基礎知識庫，其中病蟲草害圖文數據庫包含了病蟲草害的病害特征、蟲害特征、草害特征、防治方法、病原體、侵染循環(huán)、高清圖片等；農藥的商品名、化學成分、CA登記號、制備方式、防治對象、使用方法、高清圖片等內容。

中間層服務的實現：通過中間層軟件開發(fā)（基于開放中間件平臺，按照J2EE的架構標準進行開發(fā)），提供通用的信息訪問及處理接口，實現前端界面和數據庫之間的交互，包括信息檢索、信息交互、用戶及空間管理等服務。

前端交互平臺的實現：基于安卓系統(tǒng)的智能移動終端主要是通過兩種方式與后臺服務層進行交互。一種是B/S架構，即通過WAP網站進行訪問；一種是C/S架構，通過開發(fā)駐留在智能移動終端的客戶端軟件與后臺服務程序來實現相關的功能。移動終端上的客戶端軟件主要是基于J2ME架構進行開發(fā)。

（2）知識庫系統(tǒng)移動客戶端模塊的設計與實現

鑒于智能移動終端設備的便攜性、位置不固定性、計算能力有限性以及無線網絡的低帶寬高延遲等諸多的限制，采用基于J2ME的移動交互系統(tǒng)客戶端，J2ME客戶端的邏輯架構由若干個功能模塊組成，這些功能模塊覆蓋了網絡通信、用戶界面、安全等各個方面的智能，并通過模塊間的通信共同實現移動交互系統(tǒng)客戶端的功能。

數據庫訪問模塊：數據庫訪問模塊是以其他模塊需要用到的基本模塊，這是因為它把整個J2ME客戶端需要用到的程序配置和用戶設置存取到J2ME的數據庫，在J2ME中定義一個簡單的基于記錄的數據庫管理系統(tǒng)，在管理系統(tǒng)中數據存儲等同于一般數據庫系統(tǒng)中的表，它是記錄一系列記錄的文件。數據庫訪問模塊對數據庫管理系統(tǒng)進行操作，并對外部模塊提供了兩個存取數據的借口：按名稱保存數據到數據庫管理系統(tǒng)的接口；按名稱從數據庫管理系統(tǒng)獲取數據的接口。

用戶界面模塊：用戶界面模塊實現人機交互功能，接收用戶輸入，并把操作結果以友好方式進行輸出。除了使用J2ME提供的高級用戶界面控件外，還使用J2ME提供的視頻、照片等低級用戶界面接口，來實現視頻和高清圖片的交互。

網絡通信模塊：在J2ME客戶端中，網絡通信協(xié)議支持UDP,HTTP,SOCKET等。

（3）知識庫系統(tǒng)服務器端模塊的設計與實現

交互接口及流程管理模塊：交互接口是交互過程中負責處理服務器端與外界交互的業(yè)務邏輯模塊，而交互流程管理進行整體上的協(xié)調管理。

后臺管理子系統(tǒng)：管理員可以使用該子系統(tǒng)進行平臺的各方面設置，如增加刪除賬號，以及監(jiān)控交互情況等。

數據庫訪問模塊：不同于J2ME客戶端的數據庫訪問模塊，服務器的數據庫訪問模塊做的更加強大，為應付高強度的數據訪問操作，可以針對查詢和更新操作在程序這個級別上進行優(yōu)化。對查詢操作設立一個查詢結果的緩沖區(qū)，將最近查詢或查詢頻率較高的查詢結果保存在緩沖區(qū)內，以便以后的查詢就可以直接訪問緩沖區(qū)（內存），而不必每次進行數據庫操作。對于更新操作，收到請求后馬上訪問數據庫。

四、存在的問題及展望

1.存在的問題

信息資源建設相對滯后，信息更新相對緩慢。浙江省的農業(yè)病蟲草害和農藥信息缺乏有效的整合和資源共享，各地的即時信息也無法有效整合并統(tǒng)一上報，較難形成科學的數據規(guī)范，使農業(yè)病蟲草害與防治基礎知識庫的建設進程滯后，信息更新緩慢。

浙江省農業(yè)信息化各地發(fā)展態(tài)勢不均衡，各地都普遍缺乏農業(yè)植保技術和防控技術的信息化推廣專業(yè)人才，欠發(fā)達地區(qū)的無線聯(lián)網技術條件相對落后，使得基于智能移動終端的知識庫系統(tǒng)的普及和推廣變得十分困難。

2.展望

為了提升浙江省的現代農業(yè)科學管理水平，持續(xù)增強植保工作和防控農業(yè)的能力，促進農業(yè)信息化發(fā)展和農技傳播，建設高效生態(tài)農業(yè)強省，就應致力于積極構建和完善農業(yè)病蟲草害與防治基礎知識庫系統(tǒng)，并通過數字化信息服務手段進一步增強知識庫系統(tǒng)的服務能力和服務便捷程度，積極推廣應用基于Android系統(tǒng)的知識庫系統(tǒng)，并不斷提升知識庫系統(tǒng)建設和成果應用水平。綜合應用農業(yè)物聯(lián)網和云計算等新一代的信息技術，不斷提升知識庫系統(tǒng)的智能檢索水平，切實使知識庫系統(tǒng)所提供的基礎知識應用到生產實際，服務農技人員、種養(yǎng)殖大戶和新一代知識農民，全面促進浙江建設高效生態(tài)農業(yè)。

本文資助項目：浙江省科技計劃項目“農業(yè)病蟲草害與防治多媒體基礎知識庫管理與應用系統(tǒng)建設”(編號2011C22016)

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