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基于安卓的智慧農(nóng)業(yè)APP設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2015-03-02 11:54:32黃超瓊王天寶陳超等
軟件導(dǎo)刊 2015年1期
關(guān)鍵詞:智慧農(nóng)業(yè)

黃超瓊 王天寶 陳超等

摘要:農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)逐步向科技化、便利化、高效化方向發(fā)展。分析了智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和需求,結(jié)合移動互聯(lián)技術(shù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于Android的智慧農(nóng)業(yè)平臺客戶端,以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)民即時(shí)獲取專家指導(dǎo)、實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)條件、高效管理生產(chǎn)過程、科學(xué)控制生產(chǎn)成本等難題,為各級職能部門掌握與指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供便利。

關(guān)鍵詞:智慧農(nóng)業(yè);移動互聯(lián)技術(shù);Android

DOIDOI:10.11907/rjdk.143551

中圖分類號:TP302

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號文章編號:16727800(2015)001000103

作者簡介作者簡介:黃超瓊(1990-),女,四川綿陽人,成都信息工程學(xué)院通信工程學(xué)院碩士研究生,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信;王天寶(1967-),男,四川劍閣人,碩士,成都信息工程學(xué)院通信工程學(xué)院教授、碩士研究生導(dǎo)師,研究方向?yàn)闊o線通信技術(shù)與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)與片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通信集成電路設(shè)計(jì)、智能傳感器及傳感網(wǎng);陳超(1779-),男,湖北武漢人,成都信息工程學(xué)院通信工程學(xué)院副教授,研究方向?yàn)橐苿踊ヂ?lián)網(wǎng)開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì);張利(1989-),女,四川瀘州人,成都信息工程學(xué)院通信工程學(xué)院碩士研究生,研究方向?yàn)闊o線通信技術(shù)與應(yīng)用。

0 引言

糧食是關(guān)系國計(jì)民生的重要商品,是關(guān)系經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定和國家自立的基礎(chǔ),保障國家糧食安全是治國安邦的頭等大事[1]。作為農(nóng)業(yè)大國,利用有限資源,大力發(fā)展農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè),提高糧食產(chǎn)量至關(guān)重要。隨著科技的不斷進(jìn)步,“智慧農(nóng)業(yè)”逐漸進(jìn)入人們的視野。所謂“智慧農(nóng)業(yè)”,就是充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)成果,集成計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、音視頻技術(shù)、3S技術(shù)、無線通信技術(shù)及專家智慧與知識,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可視化遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制、災(zāi)變預(yù)警等智能管理。

目前我國智慧農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)大棚各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)的監(jiān)控,在一定程度上促進(jìn)了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而這些平臺傳遞給農(nóng)戶的信息單一化、碎片化,不能為農(nóng)戶提供有力的指導(dǎo),氣象部門提供的氣象信息也未能結(jié)合農(nóng)戶特定農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)提示和幫助,在一定程度上使智慧農(nóng)業(yè)的作用大打折扣。

移動互聯(lián)網(wǎng)近幾年得到了快速發(fā)展,運(yùn)用智能手機(jī)實(shí)時(shí)獲取農(nóng)業(yè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和各項(xiàng)指導(dǎo)信息對智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。目前廣泛流行的智能手機(jī)操作系統(tǒng)主要包括IOS、Android、Windows Phone、黑莓等,其中IOS和Android幾乎各占半壁江山。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于Android的智慧農(nóng)業(yè)平臺客戶端。

1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

智慧農(nóng)業(yè)平臺由硬件實(shí)施和軟件控制兩部分組成。硬件由各種傳感器和大棚組成,主要負(fù)責(zé)監(jiān)測大棚的各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù),如溫度、濕度等。軟件部分主要負(fù)責(zé)處理各種生產(chǎn)數(shù)據(jù),反饋和控制傳感器的動作,同時(shí)為農(nóng)戶提供生產(chǎn)信息提示、生產(chǎn)操作記錄以及即時(shí)通訊功能,系統(tǒng)框架如圖1所示。其中服務(wù)器1為傳感器數(shù)據(jù)收集與控制服務(wù)器,主要負(fù)責(zé)接收和處理各個(gè)傳感器傳來的數(shù)據(jù),并將傳感器數(shù)據(jù)存到數(shù)據(jù)庫1;服務(wù)器2是智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)各個(gè)業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)器,以Spring+Stuts2為框架進(jìn)行開發(fā),業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)器負(fù)責(zé)處理客戶端的各種業(yè)務(wù)邏輯,避免用戶直接操作數(shù)據(jù)庫2,保證用戶數(shù)據(jù)的安全性;即時(shí)通訊功能以O(shè)penfire為服務(wù)器,客戶端采用Asmack包實(shí)現(xiàn),數(shù)據(jù)庫1主要用于存儲用戶即時(shí)聊天信息。

2 服務(wù)器設(shè)計(jì)

服務(wù)器端采用Stuts2+Spirng+Mybatis框架進(jìn)行開發(fā)。采用此框架具有開發(fā)周期短、功能可靠的優(yōu)點(diǎn)。本文側(cè)重于Android客戶端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),因此服務(wù)器相關(guān)部分不是本文研究的重點(diǎn)。

3 客戶端設(shè)計(jì)

3.1 功能設(shè)計(jì)

智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵在于使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理智慧化、便利化、科學(xué)化、高效化,為農(nóng)民提供各種與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的信息。根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)需求,本客戶端框架如圖2所示,主要包含以下功能模塊:氣象信息、生產(chǎn)線、實(shí)時(shí)監(jiān)控、專家咨詢、農(nóng)業(yè)討論、用戶信息以及系統(tǒng)設(shè)置[25]。

(1)氣象信息:氣象信息直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理,為用戶提供實(shí)時(shí)氣象信息以及相應(yīng)的災(zāi)害預(yù)警和生產(chǎn)提示,為農(nóng)戶生活生產(chǎn)提供幫助。

(2)生產(chǎn)線:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一個(gè)漫長的過程,生產(chǎn)線為農(nóng)戶提供操作記錄以及資金消費(fèi)記錄,幫助農(nóng)戶把握生產(chǎn)過程,了解并控制生產(chǎn)成本。

(3)實(shí)時(shí)監(jiān)控:實(shí)時(shí)顯示大棚內(nèi)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo),如溫度、濕度等;適時(shí)提醒農(nóng)戶處理危險(xiǎn)狀態(tài)的大棚,農(nóng)戶可以直接打開或關(guān)閉大棚相應(yīng)操作。

(4)專家咨詢:專家咨詢是為農(nóng)服務(wù)的重要部分。農(nóng)民在生產(chǎn)中遇到的各項(xiàng)問題可以直接通過語音、圖片、文字的方式向?qū)<易稍?,獲得專家的實(shí)時(shí)指導(dǎo),以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各項(xiàng)問題。

(5)農(nóng)業(yè)討論:有經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)戶可以將自己的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)在平臺上分享,也可以提出某方面的問題供大家一起討論,獲得與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的重要信息。

(6)用戶信息:為用戶提供管理入口,通過此模塊更改信息、查看關(guān)注好友、發(fā)表文章等。

(7)系統(tǒng)設(shè)置:提供系統(tǒng)版本更新、分享功能、更改用戶等。

3.2 角色控制

系統(tǒng)涉及的用戶分為:普通農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)專業(yè)戶、農(nóng)業(yè)各級領(lǐng)導(dǎo)、農(nóng)業(yè)專家、氣象人員。不同用戶具有不同的權(quán)限,登陸平臺后看到的信息也不盡相同,角色權(quán)限如表1所示。

3.3 網(wǎng)絡(luò)模塊

整個(gè)設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)的獲取都源于遠(yuǎn)程服務(wù)器,因此網(wǎng)絡(luò)模塊是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的部分。

聯(lián)網(wǎng)操作耗時(shí),尤其是數(shù)據(jù)量過大的時(shí)候,網(wǎng)絡(luò)操作如果位于主線程中將阻塞界面,甚至出現(xiàn)“系統(tǒng)無響應(yīng)”錯(cuò)誤。為了使界面運(yùn)行流暢,需要為聯(lián)網(wǎng)操作另開線程或者采用異步獲取。本設(shè)計(jì)中選擇異步HTTP,即AsyncHttp,在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)請求時(shí)通過進(jìn)度條給用戶提供聯(lián)網(wǎng)提示,網(wǎng)絡(luò)請求完畢再更改界面顯示,以解決網(wǎng)絡(luò)請求造成的界面阻塞問題。

網(wǎng)絡(luò)請求另一問題是耗流量。一個(gè)優(yōu)秀的程序設(shè)計(jì)應(yīng)該既能使界面流暢、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,又能節(jié)省用戶流量?;诖丝紤],單純利用網(wǎng)絡(luò)請求獲取數(shù)據(jù)的方式是不可行的。結(jié)合Android的數(shù)據(jù)存儲方式(SharePreference、Sqlite、File等),本設(shè)計(jì)采用Android自身的數(shù)據(jù)庫Sqlite來實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)庫與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的同步,達(dá)到節(jié)省流量、界面流暢的目的,本地?cái)?shù)據(jù)庫與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫同步原理如圖3所示。

3.4 界面設(shè)計(jì)

良好的界面設(shè)計(jì)能為平臺贏得更多的用戶,也是軟件設(shè)計(jì)成功的直觀體現(xiàn)[6]。本軟件的受眾群體主要是廣大農(nóng)戶,考慮農(nóng)戶自身的特點(diǎn),界面的主題采用了比較簡約的設(shè)計(jì)風(fēng)格,同時(shí)減少用戶直接進(jìn)行文字輸入,加入了語音、圖片功能,以方便用戶操作。

界面整體風(fēng)格采用時(shí)下比較流行的側(cè)滑菜單(SlidingMenu)和滑動頁面(ViewPager)相結(jié)合的方式。側(cè)滑菜單使軟件的整個(gè)功能列表一目了然,無論當(dāng)前頁面處于哪一功能,都可以直接點(diǎn)擊菜單上的打開按鈕,界面跳轉(zhuǎn)靈活自如?;瑒禹撁娴姆绞脚c用戶翻書的習(xí)慣一致,直接滑動屏幕就能實(shí)現(xiàn)界面的更換,操作簡便。

3.5 數(shù)據(jù)處理模塊

在網(wǎng)絡(luò)操作中,服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)格式一般采用XML解析和JSON解析方式。XML文件龐大、格式復(fù)雜、傳輸帶寬寬但是其格式統(tǒng)一、符合標(biāo)準(zhǔn),與其它系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程交互、數(shù)據(jù)共享容易。通常用DOM(整個(gè)讀入內(nèi)存解析)和SAX(逐行讀入內(nèi)存,可以隨時(shí)終止解析)進(jìn)行解析,是比較普遍的一種解析方式[7]。JSON格式簡單、占用帶寬小,直接通過鍵值解析數(shù)據(jù)。對于數(shù)據(jù)較少的解析一般采用JSON解析,對于大規(guī)模數(shù)據(jù)一般采用XML解析。本設(shè)計(jì)所涉及的數(shù)據(jù)量相對較小,格式簡單,因此選擇JSON格式進(jìn)行解析。

圖3 網(wǎng)絡(luò)模塊數(shù)據(jù)同步機(jī)制

3.6 聊天模塊

專家咨詢模塊是一個(gè)即時(shí)通訊模塊,用戶需要通過它實(shí)現(xiàn)與專家的實(shí)時(shí)交流。XMPP是一種跨平臺的及時(shí)通訊協(xié)議,其發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)相對穩(wěn)定,因此本設(shè)計(jì)采用XMPP通信協(xié)議。服務(wù)器采用現(xiàn)成的Openfire為服務(wù)器[5],客戶端采用基于XMPP協(xié)議的Asmack包,直接調(diào)用其中的API接口實(shí)現(xiàn)好友添加、文字、圖片的傳輸。對于農(nóng)民來說很多人不會打字、讀字,因此語音功能顯得尤其重要。本設(shè)計(jì)中語音傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)原理為:發(fā)送端將語音文件經(jīng)過BASE64進(jìn)行壓縮編碼以后傳遞給接收端,接收端再根據(jù)相應(yīng)的解碼方式解析出發(fā)送的語音文件,從而實(shí)現(xiàn)語音的傳遞功能。

4 客戶端實(shí)現(xiàn)

客戶端實(shí)現(xiàn)采用Java語言,在Eclipse上進(jìn)行開發(fā)。經(jīng)過分析與測試,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定流暢,實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器與客戶端的數(shù)據(jù)同步,并在一定程度上降低了用戶流量的使用,實(shí)現(xiàn)了農(nóng)戶對各個(gè)大棚生產(chǎn)條件的實(shí)時(shí)監(jiān)測以及控制。同時(shí),為農(nóng)業(yè)專家及領(lǐng)導(dǎo)提供了廣大農(nóng)戶的實(shí)時(shí)生產(chǎn)情況,提高了農(nóng)業(yè)管理效率。

5 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的客戶端,實(shí)現(xiàn)了農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)管、生產(chǎn)操作與生產(chǎn)成本的管理與控制,同時(shí)提供了專家咨詢輔導(dǎo)功能,為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了思路以及解決方案。本系統(tǒng)還需要實(shí)現(xiàn)視頻傳輸功能,實(shí)現(xiàn)用戶與專家實(shí)時(shí)、“面對面”的交互。

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[7] 蔡菁.Android移動終端數(shù)據(jù)同步技術(shù)研究與應(yīng)用[D].重慶:重慶郵電大學(xué),2011.

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