基于Android的棉花信息與科技服務系統(tǒng)研究

摘 要：基于Android智能移動終端，開發(fā)了便攜、實用、界面友好的棉花信息與科技服務系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可提供廣泛的信息服務，又可提供智能化和遠程化的科技服務，具有較強的實用性和推廣應用前景。

關鍵詞：棉花；信息服務；科技服務；Android；智能移動終端

中圖分類號 S562 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）02-85-03

Abstract：By Based on Android smart mobile terminal，information and S&T service system of cotton industry was developed. It can not only provide widely information service，but also provide intellectual and remote science and technology service for cotton industry. This system was benefit for the agricultural production in practice with excellent features as portable，friendly interface and unlimited with networks.

Key words：Cotton；Information service；S&T service；Android；Mobile terminal

中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心（CNNIC）發(fā)布的《第34次中國互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》、《2013年中國農(nóng)村互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展調(diào)查報告》、《2013-2014年中國移動互聯(lián)網(wǎng)調(diào)查研究報告》顯示，截至2014年6月，中國互聯(lián)網(wǎng)普及率達46.9%，網(wǎng)民規(guī)模達6.32億，其中手機網(wǎng)民規(guī)模5.27億，占網(wǎng)民的83.4%，首次超越傳統(tǒng)PC整體80.9%的使用率，手機作為第一大上網(wǎng)終端的地位更加鞏固，移動互聯(lián)網(wǎng)應用豐富程度加大，對社會生活服務滲透增加，成為手機網(wǎng)民常態(tài)的生活方式和各行業(yè)的重要發(fā)展模式。截至2013年12月底，農(nóng)村網(wǎng)民規(guī)模已達1.77億，占整體網(wǎng)民的28.6%，城鄉(xiāng)互聯(lián)網(wǎng)普及差距進一步縮小。在上網(wǎng)設備中，農(nóng)村網(wǎng)民使用手機上網(wǎng)規(guī)模達1.49億，比例已達84.6%，高出城鎮(zhèn)5個百分點。手機上網(wǎng)成本低、易操作，便于農(nóng)村地區(qū)居民接入互聯(lián)網(wǎng)，成為農(nóng)村居民上網(wǎng)的主流設備。未來隨著4G網(wǎng)絡的推進，網(wǎng)絡資費的進一步下調(diào)，手機在農(nóng)村網(wǎng)民中的滲透將進一步加大。Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼、免費的操作系統(tǒng)，主要使用于移動設備，如智能手機和平板電腦，由Google公司和開放手機聯(lián)盟領導及開發(fā)。主要包括應用程序層、應用程序框架層、程序庫、Android運行庫和Linux內(nèi)核等部分，其中應用程序層的所有程序都采用JAVA語言編寫，應用程序框架層的設計使得開發(fā)人員可以訪問核心應用程序中所使用的全部API接口，程序庫則為Android系統(tǒng)中的組件提供了一些C/C++庫文件，Android 運行庫則包括了Android操作系統(tǒng)的一個核心庫。Android操作系統(tǒng)已經(jīng)支持了觸屏、音頻等功能，支持圖像識別等人機交互技術，為程序人員自由靈活的開發(fā)更具人性化的人機交互界面提供了技術基礎。2014年第二季度智能手機操作系統(tǒng)全球分布情況報告顯示，Android操作系統(tǒng)的全球市場份額已達84.6%，因此，研制基于Android的農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)，是短期內(nèi)解決農(nóng)村獲取農(nóng)業(yè)信息和科技服務的有效途徑之一。

1 系統(tǒng)的功能與架構

1.1 信息采集與發(fā)布子系統(tǒng)

1.1.1 信息分類和主要內(nèi)容 棉業(yè)動態(tài)：介紹省內(nèi)、國內(nèi)、國際棉業(yè)最新動態(tài)、資訊等。棉花論壇：專家發(fā)表的關于棉花產(chǎn)業(yè)的觀點。產(chǎn)業(yè)政策：介紹和解讀棉花相關的政策法規(guī)。市場行情：棉花電子撮合行情、Cotlook指數(shù)、紐約棉花期貨、中國棉花價格指數(shù)（CC Index）、國家棉花價格指數(shù)（cncotton）、鄭州商品交易所棉花期貨行情等。生產(chǎn)信息：中國棉花景氣指數(shù)（CCPPI）、中國棉花生長指數(shù)（CCGI）等。棉花科技：專家論文、實用技術、棉花品種介紹等。棉花百科：棉花基本知識及栽培技術、棉業(yè)文化等。棉業(yè)大數(shù)據(jù)：棉花產(chǎn)業(yè)基礎數(shù)據(jù)庫，包括：機構組織、科研平臺、專家介紹、專家團隊、人才榮譽、科研項目、研究進展、獲獎成果、育成品種、授權專利、技術標準、出版著作、重要論文、其它成果、實用技術、基礎數(shù)據(jù)、涉棉企業(yè)等。

1.1.2 信息采集與發(fā)布 信息采集與發(fā)布用3種方式，一是RSS方式從互聯(lián)網(wǎng)上自動搜集和發(fā)布，二是從后臺管理系統(tǒng)通過人工采集、整理和發(fā)布，三是通過已建成的“棉業(yè)信息采集網(wǎng)絡”采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)匯總分析，形成報告，再發(fā)布。發(fā)布的信息主要形式為文本、圖片、視頻及動畫等。

1.2 科技服務子系統(tǒng)

1.2.1 智能看苗診斷 棉花缺素診斷與防治：用戶輸入或選擇相應的缺素癥狀，系統(tǒng)就可診斷出棉花缺素類型，并給出相應的技術措施（包括：文本、圖片及視頻等）。病蟲害診斷與防治：根據(jù)用戶輸入的棉株癥狀和其它數(shù)據(jù)，以系統(tǒng)內(nèi)部精確的數(shù)學模型為基礎，給出不同可信度下的診斷結果，為用戶提供最優(yōu)防治方案。為了使農(nóng)民能夠盡量正確全面地選擇適合棉株實際癥狀特征的描達，系統(tǒng)還給出了與農(nóng)民選定的癥狀描述相對應的彩色圖片。這樣，農(nóng)民可以把系統(tǒng)顯示的圖片與實際情況相比較，增加或刪除某些特征，以確保用戶選定的癥狀能反映棉株的真實情況，從而使系統(tǒng)給出確切的診斷結果及防治方法（包括：文本、圖片及視頻等）。

棉田雜草識別與防治：用戶輸入或選擇相應的特征，系統(tǒng)就可識別出棉田雜草種類，并給出防治藥劑和防治方法。

1.2.2 智能實地決策 建立基于GIS的土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)庫，利用智能手機GPS功能自動讀取某塊田的位置信息，讀取該田的土壤信息（土壤pH值及土壤中有機質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀含量等等），輸入棉花品種類型、目標產(chǎn)量、棉花生長時期、已施肥料信息（種類、養(yǎng)分含量及數(shù)量），通過施肥推薦數(shù)學模型計算，為用戶提供最優(yōu)施肥方案。

利用智能手機GPS功能，自動讀取到位田塊所在區(qū)域的的土壤信息、病蟲情報、土壤墑情等信息，用戶輸入棉花生長時期、株高、紅莖比等信息，系統(tǒng)給出實時實地的決策建議，包括病蟲草害防治、施肥、化控等技術措施。

1.2.3 專家在線咨詢 用戶可以通過注冊登錄，向專家提問，然后由在線專家進行回答，實現(xiàn)用戶和棉花專家的實時交互和“面對面”交流，還可用手機拍攝棉花病蟲害癥狀、雜草特征或缺素癥狀照片并上傳，由專家識別，將識別結果和防除技術、栽培措施建議反饋給用戶。

1.2.4 棉區(qū)氣象服務 一方面可以為用戶提供不同棉區(qū)的1～15d的天氣預報，另一方面，可以接收農(nóng)田中土壤溫度、土壤含水量等數(shù)據(jù)采集器的信息，或收集氣象部門發(fā)布的土壤墑情等信息，存入土壤墑情數(shù)據(jù)庫，為棉花生產(chǎn)提供氣象信息服務。

1.3 實用工具

1.3.1 棉田面積測量 利用智能手機GPS功能+OziExplorer定位導航軟件，通過手機端采集相關數(shù)據(jù)，服務器端進行處理的方式，對任意地塊面積、周長、距離進行測量計算。

1.3.2 棉花測產(chǎn)計算器 利用智能手機GPS功能，自動讀取測產(chǎn)點的位置信息，輸入各點測產(chǎn)數(shù)據(jù)（行距、株距、單株鈴數(shù)、單鈴重、衣分），通過計算，輸出各點及多點平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)（種植密度、子棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量等），并存于測產(chǎn)數(shù)據(jù)庫。

1.3.3 土壤取樣定位 利用智能手機GPS和拍照功能，記錄取土點位置和照片，自動編號，將土樣編號和位置、場景等信息存入數(shù)據(jù)庫，并上傳到服務器端。

1.4 系統(tǒng)后臺 系統(tǒng)管理員：通過對數(shù)據(jù)庫管理來實現(xiàn)對系統(tǒng)的更新和維護。領域專家：回答會員用戶提出的問題，進行在線診斷。

2 系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)總體設計 本系統(tǒng)采用客戶端/服務器的架構。客戶端（基于Android的手機、平板電腦等）負責前臺界面人機交互、臨時數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)交換、信息采集（包括圖像、視頻、位置等），服務器端負責數(shù)據(jù)接收、存儲和運算。

其中，JDK是整個Java的核心，包括Java運行環(huán)境，Java工具和Java基礎的類庫，Eclipse是作為Android應用程序開發(fā)IDE來使用的，Android SDK是由Google提供的完全開放源代碼的Android專屬軟件開發(fā)工具包，用于開發(fā)基于Android操作系統(tǒng)的第三方軟件。

相對PC機，Android手機的硬件資源相對有限，難以使用大型數(shù)據(jù)庫，因此，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫采用Android常用的SQLite平臺上開發(fā)，該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體積小巧、功能完備且源碼開放，可完成各種復雜的數(shù)據(jù)處理工作。

2.3 規(guī)則庫的構建 收集整理相關文獻和技術資料，對棉花病害、蟲害、缺素的癥狀進行比較、歸納、總結，按照癥狀出現(xiàn)部位進行分類，設計看苗診斷知識表。采用知識表示方法中最常見的方法“產(chǎn)生式規(guī)則”，來表示智能診斷系統(tǒng)的知識規(guī)則，即：將從根節(jié)點到葉節(jié)點的所有路徑，轉化為產(chǎn)生式規(guī)則的表達形式，從而構建規(guī)則庫。

2.4 推理機的實現(xiàn) 推理采用以目標驅動的反向推理方式進行，并采用深度優(yōu)先的搜索策略。系統(tǒng)首先根據(jù)用戶選擇推理目標，從規(guī)則庫中進行方向搜索，建立以目標為根的推理樹，之后，對每個葉節(jié)點進行檢驗，以確定目標的真?zhèn)?。用戶根?jù)系統(tǒng)的提問逐一回答，最后系統(tǒng)給出推理結果。

2.5 系統(tǒng)集成 結合Android SDK提供的LinearLayout類、RelativeLayout類和AbsoluteLayout類各自的優(yōu)勢，并采用其提供的多種更具人性化、操作簡單的Android常用和高級控件，實現(xiàn)系統(tǒng)集成。

3 結論

作者開發(fā)的基于Android智能移動終端的棉花信息與科技服務系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可提供廣泛的信息服務，又可提供智能化和遠程化的科技服務，具有便攜、實用、界面友好等特點，有較強的實用性和推廣應用前景。

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（責編：張長青）