基于Android平臺的競賽信息采集終端設計*

蘭 帆，王 萍，白維維，姜玲霞

(河海大學物聯網工程學院，常州 213022)

1 引言

2 競賽信息采集系統概述

競賽信息采集系統是競賽信息系統的重要組成部分，它直接服務于競賽現場，是保證賽事有序、高效、公平進行的有力保障，主要完成競賽現場比賽信息的采集、傳輸、存儲、查詢、顯示等功能，并且還需要向外圍其它競賽信息系統提供相關競賽信息，它是一切信息的源頭。

目前國內外的競賽信息采集系統主要采用傳統的方法，存在布線難、設備笨重、組網模式復雜、可移動性差的缺點，Android是2007年7月Google公司開發的一套真正意義上的開放性移動設備綜合平臺系統，它是一個開放的體系架構，具有非常良好的開發和調試環境，因此系統設計選用Android系統作為競賽信息采集系統的操作平臺。

采集終端系統根據競賽信息采集終端系統的特點，在Android平臺上實現了對現場比賽信息的采集、傳輸、存儲和顯示功能。

競賽信息采集系統是一套直接服務于競賽的比賽數據采集處理系統。競賽信息采集系統運行情況是否正常，直接關系到比賽的成敗。信息采集控制臺在比賽全程中對賽場比賽的安排和狀態進行監控和管理;在比賽進行中，信息采集終端設備將比賽的成績或判罰等信息保存到數據庫中，同時通知顯示模塊和控制臺，PDP模塊將比賽參賽者信息、成績、判罰等信息實時顯示在顯示屏上，信息采集控制臺在接收到通知后輸出比賽信息給成績處理子系統。競賽信息采集系統結構圖如圖1所示，其中采集終端是整個采集系統的核心。

3 競賽信息采集終端系統硬件平臺

3.1 終端硬件總體結構

采集終端硬件平臺結構以S5PV210處理器為核心，相應擴展必要的外圍設備，后者由電源管理、存儲、輸入輸出和通信接口四個模塊組成。其中存儲模塊包含Flash和SD兩種，分別是非易失性和易失性存儲設備;輸入輸出模塊實現終端的人機交互，包括觸摸屏和鍵盤兩種輸入設備以及LCD顯示設備;通信接口模塊包括USB和SDIO這兩種硬件接口，USB接口用于實現終端與上位機的同步，應用于.Net軟件開發調試與部署，而SDIO接口用以擴展SD－WiFi無線網卡，使采集終端能夠接入現場的無線局域網中。

在比賽進行過程中，采集終端主要響應兩方面的操作，其一是來自操作人員(裁判)的數據輸入，終端及時采集數據并通知控制端，做出相應更新;其二是來自控制端的命令消息，通常有比賽開始/結束、狀態匯報、鎖定/解鎖等。

圖1 虛線部分為競賽信息采集系統結構圖

圖2 終端硬件平臺結構圖

3.2 硬件接口

競賽信息的采集和傳輸是終端的兩大基礎業務功能。從硬件角度來說，采集依賴于鍵盤和觸摸屏兩種輸入，傳輸則通過SD－WiFi無線網卡實現。其中鍵盤采用常規行列式的硬件接口，實現起來相對簡單，不再贅述。下文重點介紹觸摸屏和SDIO硬件接口的設計。

新規則將“件”的定義進行簡化，對“件”的構成闡述更為詳細，其中“來文與復文(請示與批復、報告與批示、函與復函)一般獨立成件，也可為一件”。實際提供了兩種選擇：一是合為一件，能夠保持文件間的有機聯系，保證事件處理的連續性，事件脈絡清晰。對于紙質文件而言，此種處理方式問題不大，但對于電子文件而言，則會增加管理層次、影響命名和即時歸檔。二是獨立成件，能夠確保每份文件的獨立性，在文件整理時更加契合文件形成規律，但在一定程度上削弱了同一事件文件間的有機聯系。新規則選用“一般”、“也可為”字眼，體現了組件的靈活性，檔案機構可以根據辦公自動化情況、工作實際及工作習慣等因素自行選擇、合理確定。

(1)觸摸屏接口

四線電阻式觸摸屏的核心部件是屏內部兩層均勻透明的阻性導體層，且分別在X、Y方向由導電條中引出正負電極X+、X－、Y+、Y－。當觸及屏中某一點時，上層導電層發生形變與下層發生接觸，從而使得四個方向電極上的電壓發生變化，等效為四個方向的電阻，其電壓由觸摸屏控制器獲取并經過模數轉換，最后計算觸點坐標值。

觸摸屏的外圍接口由觸摸屏，外部電壓源Vcc以及四個外部晶體管構成，四個外部晶體管分別用來控制X+、X－、Y+、Y－的接地或接外部電源，而這些晶體管的通斷則是由S5PV210產生的TSXP1、TSXM1、TSYP1和TSYM1四路信號來控制。

(2)SDIO

c)TCP協議保證數據順序，UDP協議可能丟包;

SDIO接口總線是基于HOST－DEVICE模式設計的［35］，在通信過程中都是由HOST端發送命令請求，DEVICE接收并響應，請求和響應的過程都會包含數據信息。SDIO接口總線主要有4種信號，分別是:

1)時鐘信號SDCLK，控制SDIO接口的工作時序。

2)數據信號 SDD0...SDD3，雙向的數據傳輸線。SDIO支持1線和四線兩種傳輸模式，其中在1線模式時SDD0作為數據線，而SDD1則作為中斷線。

迪慶、麗江供電局在完成沿岸生產人員安全轉移的基礎上，積極開展線路巡視和設備排查，安排人員 24小時蹲守江邊監測洪峰情況。123個安置點，2371個帳篷，到處能見到南網人的身影，在點亮安置點的同時，他們還在安置點設置了便民充點點，向災民發放安全用電資料，并24小時值守在安置點。

4)電源信號VDD和電源地信號VSS。

圖3 SDIO控制器硬件接口

4 基于Android系統的采集終端系統設計

競賽信息采集客戶端的應用軟件是其數據采集和傳輸、本地XML配置文件讀寫、硬件狀態獲取以及通信環境自動配置等功能的具體實現。下面分別從數據存儲、數據采集、數據傳輸、界面設計給出采集器應用軟件的設計過程。

4.1 數據存儲設計

每個應用程序都要使用數據，Android應用程序也不例外，Android使用開源的、與操作系統無關的SQL數據庫—SQLite。SQLite第一個Alpha版本誕生于2000年5月，它是一款輕量級數據庫，它的設計目標是嵌入式的，占用資源非常低，只需要幾百K的內存就夠了。SQLite已經被多種軟件和產品使用，Mozilla FireFox就是使用SQLite來存儲配置數據的，Android也使用SQLite來存儲數據。

SQLite數據庫是D.Richard Hipp用C語言編寫的開源嵌入式數據庫，支持的數據庫大小為2TB。它具有如下特征:輕量級、獨立性、隔離性、跨平臺、多語言接口、安全性。

在數據庫設計中主要應用了SQLite中的SQLiteOpenHelper、Cursor類、數據類型。

家庭成員的態度：丈夫和兒子均把他們的全部收入交給病人，這已得到證實，確認。他們說病人十分的不可理喻、總愛抱怨。丈夫和兒子都是理智的人并且富有責任感。丈夫曾賣掉自己的驢子以支付她的醫療費用。

構造函數，調用父類SQLiteOpenHelper的構造函數

絕大部分ncRNA不編碼蛋白質，在RNA水平上發揮其生理功能.越來越多的研究表明原核生物體內存在的轉錄后調控與ncRNA密切相關.ncRNA的功能多種多樣，幾乎參與了細菌的各個生命活動過程.針對S. Typhi中發現的ncRNA AsrC，對其表達特性和功能進行初步研究.

其次，有的學生做題時一旦遇到疑惑，便馬上翻開書本查找，這樣容易形成一種心理暗示，沒復習好不要緊，反正待會兒做的時候看書就可以了。在這種情況下，事先進行的復習也不過是走走形式而已，所以，做題要一氣呵成，如果確實遇到了難以解決的問題，先不要急著翻書，而是等著這部分練習全部做完后，再去查找、補查復習不到位的地方。這樣，就能借助練習找到自己的弱點，進行有針對性的復習，補足知識上的缺陷。

onCreate()方法;//TODO創建數據庫后，對數據庫的操作

onUpgrage()方法。//TODO更改數據庫版本的操作

企業經濟管理工作中，還要不斷地提升工作人員的業務素質，使工作人員能夠適應新形勢下的經濟管理模式。首先，提升人員素質應當從思想意識引導與實踐兩個方面著手。引導工作人員轉變觀念。基于實際工作向工作人員開展培訓，使得工作人員能夠有效地參與工作。其次，提升人員素質，應從加強對工作人員的考核入手。定期對工作人員進行考核，能夠促進工作人員主動學習，不斷地適應新的市場環境。根據考核結果，能夠及時發現工作人員的不足，從而開展針對性地培訓，全面促進工作人員業務素質提升。工作人員的業務能力、思想理念，直接決定了工作質量。在企業經濟管理工作實際中，要積極探索，不斷地提升人員素質，從而促進經濟管理工作的發展[4]。

當你完成了數據庫操作(例如你的Activity已經關閉)，需要調用SQLiteDatabase的Close()方法來釋放掉數據庫連接。

2)Android使用Cursor類返回一個需要的值，Cursor作為一個指針從數據庫查詢返回結果集，使用Cursor允許Android更有效地管理它們需要的行和列，你使用ContentValues對象存儲鍵/值對，它的put()方法允許你插入不同數據類型的鍵值。

3)SQLite和其他數據庫最大的不同就是對數據類型的支持，創建一個表時，可以在 CREATE TABLE語句中指定某列的數據類型，但是你可以把任何數據類型放入任何列中。當某個值插入數據庫時，SQLite將檢查它的類型。如果該類型與關聯的列不匹配，則SQLite會嘗試將該值轉換成該列的類型。如果不能轉換，則該值將作為其本身具有的類型存儲。比如可以把一個字符串(String)放入INTEGER列。SQLite稱這為“弱類型”(manifest typing.)。

表1為SQLite在本系統中的具體設計表。

4.2 數據采集和傳輸設計

4.2.1 數據采集設計

競賽信息采集終端實現競賽信息的實時采集和傳輸、對控制端命令消息的實時響應等業務邏輯，其應用軟件基本運行流程如圖4所示。

圖中控制端表示與采集終端對應的終端控制子系統(下同)。在終端啟動并完成數據、通信等初始化工作后，開始向控制端發送連接請求，這個過程一方面建立了與控制端的TCP通信連接，同時也通知控制端，該采集終端設備已經就緒且開始工作。

1)因為Android可以提供數據庫。在Android應用程序中使用SQLite，必須自己創建數據庫，然后創建表、索引，填充數據。Android提供了SQLite OpenHelper幫助你創建一個數據庫，你只要繼承SQLiteOpenHelper類，就可以輕松的創建數據庫。SQLiteOpenHelper類根據開發應用程序的需要，封裝了創建和更新數據庫使用的邏輯。SQLiteOpen-Helper的子類，至少需要實現三個方法:

在一場比賽未開始前，控制端將向終端下發包含比賽初始信息的命令消息，以通知后者即將開始的比賽。期間，采集終端一直處于鎖定狀態而不可以操作，直到控制端通知比賽開始并下達解鎖命令。

表1 SQLite在系統中的具體設計

圖4 采集終端應用軟件基本運行流程

男女生身高與肺活量呈低度正相關（r男=0.394，r女=0.291，P＜0.01），身高與立定跳遠也呈低度正相關（r男=0.167，r女=0.149，P＜0.01）。這表明無論男生女生，身高越高，肺活量值越大，同時立定跳遠跳得越遠。憑借常識我們可判斷出身高與立定跳遠的相關，但身高與肺活量相關方面的研究還不多，是否存在身高與肺活量之間有中間變量影響？假設身高高的人生長發育較身高矮的人發育良好，身高高的人平時更注重抬頭挺胸直腰，要驗證這一假設還有待深入研究。

一場比賽結束后，采集終端完成競賽信息采集并重新進入鎖定狀態，直到下一場比賽開始。軟件系統初始化。

1) 乙醇濃度。火龍果皮甜菜苷類色素含量隨浸提乙醇濃度的增大呈先升高后降低趨勢，當浸提乙醇濃度<40% 時，火龍果果皮甜菜苷類色素提取量呈逐漸上升趨勢；當乙醇濃度增至40%時提取量最高，為4.15 mg/100g；之后乙醇濃度繼續增大則提取量呈下降趨勢，其原因可能是適當的乙醇濃度可以溶解和破壞火龍果果皮細胞膜中磷脂及其他脂類，有助于甜菜苷類色素的提取[13]。因此，乙醇濃度選擇40%為宜。

軟件系統初始化過程完成軟件運行的環境準備，其主要工作包括:

首先完成軟件運行的初始參數準備，即從XML配置文件讀取終端的節點號、IP地址、端口、AP的SSID號和密碼、終端控制子系統的節點編號和IP、端口以及其他功能參數等信息。

其次檢查終端的通信環境是否滿足預定義條件。這個過程包含兩方面工作，其一是檢查終端IP地址與參數信息中的是否匹配，否則更改IP;其二是檢查是否連向配置文件中指定的無線AP，否則更改連接。

然后檢測終端的硬件初始狀態，即電量狀態和無線連接信號強度是否滿足終端正常運行的要求。

最后啟動終端TCP客戶端通信服務，完成軟件的初始化。

4.2.2 數據傳輸層設計

d)TCP協議保證數據正確性，UDP協議可能丟包;

TCP是面向連接的傳輸通信協議，UDP是面向事務的無連接通信協議。TCP和UDP協議的主要特點和區別包括以下幾個方面:

a)TCP協議面向連接，UDP協議面向非連接;

b)TCP協議傳輸速度慢，UDP協議傳輸速度快;

根據雷達回波監測及廊橋附近的監控視頻綜合分析(圖6),廊橋橋頂垮塌時間與合村氣象站所測得極大風速時間基本一致,在19:34—19:35左右。0.5°仰角的雷達徑向速度為27～30 m/s。同時根據現場調查,廊橋周邊部分樹木存在折斷、倒伏現象,玉米地、大棚被破壞的情況,對照蒲氏風級表對陸地地面征象表述的“九級風為煙囪及平房頂受到損壞,小屋遭受破壞;十級風為陸上少見,見時可使樹木拔起,或將建筑物吹毀”。據此判斷,廊橋橋頂垮塌時可能有10級大風。

SDIO(Secure Digital Input and Output Card)，即安全數字輸入輸出卡，是在SD標準上定義的，用來增加802.11b、藍牙、照相機和GPS等功能的一種外設接口。采集終端使用的就是基于SDIO接口擴展的SD－WiFi無線網卡。S5PV210集成了一個SDIO控制器，兼容1.0版本的SDIO卡規格。SDIO控制器的硬件接口如圖3所示。

返璞歸真，看到這個詞我們就能明白是需要我們還原生活的本真，最原來的樣子的生活方式，還其本質,恢復最早樸實的生活方式，這就需要生活器皿樸實、樸拙。道家學者莊子說過“靜而圣，動而王，無為也而尊，樸素而天下莫能與之爭美”說的就是返璞歸真的樸素、樸拙。

采集終端收到命令后根據通信協議執行相應的操作，將數據傳輸到數據采集控制端。在TCP/IP網絡體系結構中，傳輸層有兩個重要的協議TCP和UDP，相應的通信數據單位分別為TCP報文段和UDP數據報。

e)TCP協議對系統資源要求多，UDP協議要求少。

電氣性能是儀表電纜測試時的重要內容，主要包括直流電阻、絕緣電阻和沖擊電壓試驗等[18]，在文獻[1-4]中均有詳細的規定。結構尺寸、機械性能、物理性能等也需滿足儀表電纜所執行的標準中規定的要求。對于阻燃、耐火、耐油、耐紫外線等特殊要求，相關的國內外測試標準見表2所列。

結合本課題系統的特點，通信傳輸層協議選擇了UDP。

3)命令信號SDCMD，雙向的命令傳輸線，傳輸控制端的命令和設備端的響應。

為了避免UDP通信帶來的不可靠性隱患，采集終端的通信在基于UDP協議的基礎上制定了帶響應的握手通信機制。如圖5所示，每次系統之間進行通信時，首先發送端進行消息組包，然后向指定接收端發送消息包，接收端在收到消息包后必須先向發送端發送反饋消息，表明已經收到消息，最后接收端進行數據包的解析。若接收端不發送反饋信息，則發送端默認對方未收到消息，發送端進行消息重發，重發間隔時間與次數可以根據情況設置。

4.3 界面設計

競賽信息采集終端是基于特定用戶——通常是裁判而非專業人員，且面向特定應用——競賽信息采集的專業設備，因此采集終端軟件界面的設計不僅要求直觀且簡單，即界面包含的信息以及操作都盡量簡單明確，同時終端的軟件界面需保留一定的容錯機制，盡量避免用戶的誤操作，而且保證誤操作后可修改。

圖5 基于UDP通信協議的握手通信過程示意圖

Activity、Service、Broadcast Receiver、ContextProvider是android系統的四大組件。其中Activity是Android組件中最基本也是最為常見的組件，在一個android應用中，一個Activity通常就是一個單獨的屏幕。在實現界面設計的時候主要用的都是Activity類。

變電站控制終端也就是主計算機的引入，讓變電站擁有了自己的大腦，可以根據變電站的實際運行情況作出判斷和處理，在計算機終端短時間內反應，避免事故發生時由于處理不當或者處理不及時造成變電站故障，進一步導致整個油田電網的輸變電事故。

實現界面分為三步:取得控件對象、注冊控件的監聽事件、根據業務需求實現事件功能。

第一步:取得空間對象:

設計android應用程序的布局文件，為控件添加樣式，然后android系統自動為每個控件分配一個int類型的唯一標示。通過findViewById()方法取得控件實例

第二步:注冊監聽事件

為控件注冊OnClickListener()事件，對控件的用戶操作消息進行監控，實現業務需求控制。

第三步:實現事件功能

根據業務需求，調用業務層的功能函數，完成業務邏輯操作，并且根據業務需求，刷新顯示界面。

我國的水稻品種基本都是高稈類型。遇到大風天氣，水稻容易發生倒伏，不能保證正常的產量。因此，培育矮稈類型的水稻品種是我國水稻育種急需解決的問題。在20世紀50年代，我國育種專家以廣西水稻品種“矮仔占”為材料，選育出“矮仔占4號”，并與高稈品種“廣場13”進行雜交，培訓出第一個矮稈秈稻品種“廣場矮”。

實現事件功能所需建立的函數及功能描述，如表2所示。

表2 函數及功能描述

5 結 束 語

該平臺闡述了競賽信息采集系統的實現過程。系統具有較強的靈活性，可以支持數據采集與傳輸功能。系統將Android應用到采集終端設備上，提高了設備放置地點的可移動性和操作性。經過實際操作與檢驗，該系統能夠順利完成賽事信息采集的整個過程，滿足競賽項目的賽事需求，同時系統操作便捷、運行穩定，保證了比賽信息的實時性和準確性。

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