基于Android手機的農機作業補貼監管信息采集

孫云云， 江朝暉*， 陳祎瓊， 馬友華

(1.安徽農業大學信息與計算機學院，安徽合肥 230036；2.安徽農業大學資源與環境學院，安徽合肥 230036)

基于Android手機的農機作業補貼監管信息采集

孫云云1， 江朝暉1*， 陳祎瓊1， 馬友華2

(1.安徽農業大學信息與計算機學院，安徽合肥 230036；2.安徽農業大學資源與環境學院，安徽合肥 230036)

為了提高農機作業補貼的客觀性和監管效率，開發了一種基于Android手機的農機作業信息采集系統。采用攝像頭Intent、Service組件和AlarmManager服務設計圖像采集模塊，基于Android平臺的GPS技術設計作業量統計模塊，采用Http通信協議設計數據傳輸模塊，并集成為信息采集APP。應用試驗表明，輸入農機編號、拍照間隔、定位間隔和農機寬度參數，即可自動、實時地獲取作業時間、地理位置、田間圖像和作業畝數等信息，并通過無線傳輸或人工讀取SD卡2種方式將作業信息移交到相關管理部門。該系統操作簡便，信息準確，實時性強，為政府部門進行農機作業補貼提供了便捷、可靠的核算和監管依據。

農機作業；補貼監管；信息采集；Android手機；APP

我國種植業面積大、勞動密集，為了鼓勵農民采用農業機械進行大規模生產、提高效率，先后出臺了一系列農機補貼政策[1]。盡管目前仍以購機補貼為主，但不少地方開始實施按實際作業情況進行直接補貼的政策，這樣更公平、合理，進一步提高了農戶和農機手的積極性。

面對農機作業補貼的新模式，傳統的人工監管和核算方法不能滿足需求，而現有的大部分信息化方法或系統是針對農機的調度、管理或服務設計的，不能直接應用于補貼監管。例如，基于GPS、GPRS和GIS的農機監控調度系統采用PDA車載終端對農機信息進行快速采集，該終端設備體型大，攝像設備像素較低，不能直接傳輸圖片，系統運行影響因素較多，不利于作業量的精確統計[2]；Android平臺農機作業服務信息采集系統以Google Maps 的電子地圖作為底圖，采集農田地塊、維修點、加油站、糧庫等信息，需要在良好的網絡環境下實現，加大了信息采集難度，軟件功能較多，但操作流程繁雜[3]；一種用于農機深松作業的智能化監管系統通過安裝農機耕深測量傳感器、攝像頭和顯示屏等裝備，采集深松深度、作業面積等信息[4]。

針對農機作業直接補貼的新形勢以及客觀、便捷、高效的監管需求，筆者融合多種信息技術，設計開發了基于Android手機的農機作業信息采集系統，操作簡便，信息準確，實時性強，可為政府部門進行農機作業補貼提供便捷、可靠的核算和監管依據。

1 系統結構

該系統以農機作業補貼監管信息采集為目標，以信息準確、兼容便攜性和操作簡易性為準則。以普及的Android手機為平臺，集成信息采集、處理、存儲和傳輸等模塊。系統結構見圖1。

2 功能模塊設計

農機作業補貼監管信息采集系統主要包括圖像采集、作業量獲取和無線傳輸3大功能模塊，并集成為手機APP。通過農機作業監管APP界面采集農機編號、拍照間隔、定位間隔和農機寬度4個參數，經處理后獲取作業時間、經緯度、田間圖像和作業面積等信息并保存在手機SD卡中，并將以定位間隔更新的畝數信息顯示在手機界面上。作業完成后，通過手機網絡將存儲在SD卡中的信息發送到服務器端。

2.1 圖像采集模塊 圖像采集模塊按輸入的時間間隔自動獲取農機作業中的田間圖片信息，包括隱藏拍照界面、不預覽以及設置時間(以分鐘計)后自動拍照功能。關鍵技術有開啟Service服務和調用AlarmManager鬧鐘[5]。圖像采集模塊通過調用智能手機終端自帶的拍照功能，后臺開啟Service服務，在不產生拍照界面的情況下進行圖片信息采集；獲取用戶在終端輸入的拍照時間間隔，啟動AlarmManager鬧鐘服務，實現設定時間間隔內后臺拍攝農機作業圖片，采集連續時間間隔的農機作業圖片。采集到的農機作業圖片以時間格式存儲在手機SD卡中，并將圖片名稱以替換更新形式寫入txt文檔，圖片時間格式如：2016-08-31T08：41：56。Serv-ice服務的生命周期見圖2。

圖1 基于Android手機的農機作業信息采集系統結構Fig.1 The structure of collection system of agricultural machinery working information based on Android mobile phone

圖2 Service生命周期Fig.2 Service life cycle

2.2 作業量獲取模塊 農機作業量統計是以一次作業為單位，根據手機端采集到的經緯度數據統計作業面積。農機操作者通過在軟件界面中輸入的定位間隔值來確定經緯度坐標更新的時間，定位間隔以ms為單位，為了獲取較為精確的作業面積，通常設置作業間隔為最小單位1 s，定位精度以m為單位，選擇位置服務的監聽狀態[6]。

圖3 作業面積獲取流程Fig.3 Working area acquisition process

經GPS定位產生農機在田間的位置信息后，計算農機作業行進的距離，獲取作業面積，流程如圖3所示。農機行進的距離的計算是利用短時間(定位間隔記為i)內農機位置(經度和緯度)的變化，記為a(lat_a，lng_a)點到b(lat_b，lng_b)點的變化，lng_a為a點經度值，lat_a為a點緯度值，lng_b為b點經度值，lat_b為b點緯度值，利用式(1)獲取農機在時間間隔i內農機行進的距離L，其中行進距離L的運算單位為m。獲取L后，經式(2)運算就可以得到農機在時間間隔i內的作業面積S1(m2)，將獲取的作業面積S1累加得到農機本次作業的面積S。

(1)

S1=L×d

(2)

式中，R為地球半徑；a1是a點緯度的弧度值；a2是a點經度的弧度值；b1是b點緯度的弧度值；b2是b點經度的弧度值；d為農機寬度。一次作業結束時，經處理產生的作業面積數據存儲在txt文檔中后保存到手機SD卡中。

2.3 無線傳輸模塊 Android與服務器的通信采用超文本傳送協議，使用基于HttpClient與服務器交互的方法[7]。采用請求/響應模型，Android客戶端向服務器發送的請求包含了：請求的方法、URL、協議版本和客戶信息等[8]。無線傳輸模塊以3G/4G網絡為傳輸媒介，在一次作業結束時，點擊發送按鈕，通過手機網絡將本次作業的數據發送到服務器。無線傳輸模塊實現的基本點有：①從系統配置中獲取主機的IP地址和端口；②在Eclipse環境創建時添加相關權限[9]。

農機作業采集系統的具體傳輸包括圖片的發送和txt文檔的發送，圖片數據的傳輸通過讀取存有圖片名稱的txt文檔，獲取圖片的路徑后通過手機網絡將每次作業產生的最后一張田間圖片發送到服務器；txt文檔發送模塊是通過讀取txt文檔存儲路徑選擇文檔，將存有作業面積數據信息的文檔上傳到服務器。

2.4 APP開發 客戶端適用于Android 4.0及以上版本系統，具有GPS定位和拍照功能，支持移動無線網絡傳輸。采用魅族m1 note Android手機作為測試客戶端，操作系統為Android 5.1.8.0版本，后置1 300萬像素攝像頭，支持移動3G/4G網絡以及WlFl數據傳輸，所用的測試服務端為Tomcat7.0Web服務器，客戶端的開發平臺為Eclipse、Java EE平臺[3]。

界面設計了三大功能區域，即參數設置區域、作業量實時顯示區域以及按鈕功能選擇區域。參數設置包含農機編號、拍照間隔、定位間隔和農機寬度4個輸入框，后3種分別以min、s和m為計量單位。用戶在界面中輸入駕駛農機的編號、合適的拍照間隔、定位間隔和駕駛農機的寬度，通過layout中的inputType限定界面參數的輸入類型，基于實際農機編號，將農機編號輸入類型設定為數字和字母的組合，拍照間隔以及定位間隔限定為number類型，即整型數據，將農機寬度的輸入類型限定為numberDecimal浮點型。作業量顯示模塊實時更新顯示統計的作業量信息，以m2為單位。按鈕選擇功能區包含開始、結束和發送3個按鈕，作業開始時，點擊開始按鈕進行農機作業信息采集，點擊結束按鈕終止本次作業信息采集，一次作業完成后，點擊發送按鈕將采集到的信息上傳到服務器。

軟件操作流程見圖4，打開農機作業監管APP，開啟GPS定位和授時功能，用戶輸入農機編號、拍照間隔、定位間隔、農機寬度參數，點擊開始按鈕后，系統會檢測是否輸入相關參數，如果沒有輸入,界面中會出現提示信息。輸入完成后即自動、實時地獲取作業時間、地理位置信息、田間圖像和作業面積等信息，并存儲在手機SD卡中。作業結束時，點擊“結束”鍵，即保存采集結果。點擊“發送”按鈕，自動開啟手機網絡，將采集到的作業信息發送到服務器端。

圖4 基于Android手機的農機作業信息采集軟件操作流程Fig.4 The operation flow of collection software of agricultural machinery working information based on Android mobile phone

3 試驗結果

在安徽農業大學農業園進行試驗測試。將手機插入到農機的支架插槽中，攝像頭朝向田間，顯示屏面向操作手，開啟農機作業監管APP，打開服務器端接收數據。在農機作業監管APP中按照如圖5所示的界面進行參數輸入，輸入農機編號為“FT568Y4567-5621”，每2 min采集一次圖片數據，每一秒鐘更新一次位置信息，農機寬度為3 m，點擊“開始”按鈕，開始采集信息，界面更新顯示畝數數據，作業結束時，點擊結束按鈕，作業信息存儲到手機SD卡，點擊發送按鈕，將數據發送到服務器。測試發送的圖片信息見圖6，發送的作業面積數據見表1。經過反復試驗表明，該系統終端界面直觀，操作便利，工作工程中系統穩定可靠，后臺接收信息及時、準確。

圖5 采集終端界面Fig.5 Acquisition terminal interface

圖6 作業圖片存儲示意Fig.6 Job image storage

序號SerialNo．農機編號AgriculturalmachineryNo．作業時間Workinghours緯度Latitude°經度Longitude°作業量Quantityofwork∥m21FT568Y4567-56212016-09-02T11：05：0731．86599159117．250404462．632FT568Y4567-56212016-09-02T11：10：0331．86591911117．250473050．213FT568Y4567-56212016-09-02T11：29：0731．86598587117．250587570．794FT568Y4567-56212016-09-02T11：40：1031．86597824117．250534128．05

4 結語

針對農機作業直接補貼的新形勢以及客觀、便捷、高效的監管需求，基于Android手機設計、開發了一款實用的農機作業信息采集系統。工作時，將手機終端固定在農機上，并輸入必須的參數，即可自動、實時地獲取作業時間、地理位置、田間圖像和作業面積等信息，并通過無線傳輸或人工讀取SD卡等方式移交到管理部門，進行高效、準確的補貼核算和監管。試驗測試表明，采集系統操作簡便，用戶體驗好，信息采集準確，傳輸快捷。由于不需要專門的硬件設備，成本低，可望獲得大規模的應用和推廣。

[1] 張云飛.農機購機補貼的探討與思考[J].農業開發與裝備,2016(4):101.

[2] 李洪,姚光強,陳立平.基于GPS、GPRS和GIS的農機監控調度系統[J].農業工程學報,2008(S2):119-122.

[3] 劉卉，鄧曉璐，王慧平，等.Android平臺農機作業服務信息采集系統：基于Google Maps[J].農機化研究，2015(10): 215-219.

[4] 王鎖良，王佳興，梁卉.一種智能化監管系統在農機深松作業中的開發與應用[J].農業機械，2016(4):128-129.

[5] 李剛.瘋狂Android講義[M].2版.北京: 電子工業出版社,2013.

[6] 趙慶展，靳光才，周文杰，等.基于移動GIS的棉田病蟲害信息采集系統[J].農業工程學報，2015,31(4):183-190.

[7] 郭猛.Android手機遠程控制系統的研究與實現[D].濟南: 山東大學，2015.

[8] 馬昭征.基于HTTP的安卓與服務器交互方法的實現[J].無線互聯科技，2015(3): 92-96.

[9] 祝洪嬌.基于Android平臺的位置服務系統的設計與實現[D].北京: 北京交通大學，2012.

Agricultural Machinery Operation Subsidies Regulation Information Acquisition Based on Android Mobile Phones

SUN Yun-yun, JIANG Zhao-hui*, CHEN Yi-qiong et al

(School of Information and Computer Science, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui 230036)

In order to improve the objectivity and regulation efficiency of agricultural machinery operation subsidies, an agricultural machinery operation information acquisition system based on Android mobile phones was developed. The image acquisition module was designed by camera Intent, the Service components and AlarmManager Service, the workload statistics module was designed by GPS technology based on Android platform, the data transmission module was designed using Http communication protocol, and the APP was integrated. Application test showed that, when user input parameters such as number of agricultural machinery, picture-take interval, positioning interval and farm machinery width, the system will collect operation time, geographical location, the image of field and workloads automatically& instantly, and transfer the operation information to relevant management department through wireless transmission or artificial SD card reading. The system,which has the characteristics of simple operation, accurate information and strong real-time performance, provides a convenient, reliable accounting and regulatory basis for the government departments to carry out agricultural machinery operation subsidies.

Agricultural machinery operation;Subsidies regulation; Informati oncollection; Android mobile phone; APP

安徽省科技攻關項目(1501031102)；安徽省自然科學基金項目(1508085MF110)；農業部農業物聯網技術集成與應用重點實驗室開放基金項目(2016kL01)。

孫云云( 1992- )，女，安徽界首人，碩士研究生，研究方向：計算機應用技術。*通訊作者，教授，碩士生導師，從事農業信息學研究。

2016-09-23

S 127

A

0517-6611(2016)34-0232-03