農村科技信息服務智能移動交互APP的設計與實現

李竹林　許童羽　王興陽　李瑞山

摘要：基于農村科技信息服務的實際需求，設計一款智能移動交互APP，解決農民與農業專家之間的溝通問題，實現二者實時互動。詳細介紹系統的各個功能模塊，探討各功能模塊的開發技術和實現方式，旨在提高農村科技信息服務的效率和質量。

關鍵詞：交互APP；智能；設計；農技推廣；科技信息

中圖分類號：T216 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2018）01-0044-03

當前，農民渴望得到農業專家的具體指導，并及時掌握農業知識和農業政策解讀信息。然而，互聯網檢索到的相關內容混雜、真假難辨，農民亟需獲取準確的信息和得到行業專家的具體指導。為此，研發方便農民與農業專家在線互動的系統具有重要的現實意義。雖然現有的一些社交類軟件（如微信）可以實現農民與農業專家互動，但這類社交類軟件大多注重娛樂性，沒有考慮農業這個具體領域。在此情況下，從解決農業生產中農民的實際需求出發，設計一款農村科技信息服務智能移動交互APP（簡稱“交互系統”），實現農民與農業專家在線互動交流，提高農村科技信息服務的效率和質量。

1 交互系統的設計

1.1 總體設計

農村科技信息服務智能移動交互APP是一款基于互聯網的應用系統，按用戶類型可分為農民、農業專家、管理員三類。其中，農民與農業專家交互是系統的主要功能，管理員負責管理系統。用戶及對應的功能如圖1所示。

農民用戶的主要功能是向專家提出問題并查看專家回復。此功能需要系統支持實時數據傳輸，確保農民提出的問題實時被專家看到，以及專家的回復實時到達農民手機端。

為便于農民與專家聯系，采用農民對農業專家關注的方式，類似于多數社交類軟件中的“加好友”功能。實時問答互動只能在農民和農業專家之間進行，不能顯示在公屏上。農民可以查看已關注專家的推文，掌握更多的農業知識。同時，農民還可以查看系統推文，了解國家的相關政策和法律法規等信息。

農業專家是信息的主要提供者，可以實時看到農民提出的問題并給出解答。一位農業專家對應多名農民，為確保操作簡便性，其與不同農民的會話在不同的窗口進行，即窗口中的信息只包含專家與某一名農民的互動內容。農業專家可以發布推文，用來表達自己的觀點和普及農業知識。

系統管理員主要負責系統的后臺管理，包括管理農民和農業專家用戶、發布系統推文、監管專家推文等。

1.2 主要模塊設計

1.2.1 農民關注農業專家 系統的用戶類型是農民和農業專家。在默認情況下，農民與農業專家之間沒有直接的聯系，需要農民關注感興趣的農業專家。系統按研究方向對農業專家進行分類，農民根據農業專家的個人簡介決定是否關注該專家。不同于其他社交類軟件，這款APP單方關注即可進行交流，保證構建關系的簡單性。農民一旦關注了某位專家，就可與其進行實時的會話交流、查看專家發表的推文。農民也可取消關注某位專家，無需專家同意。取消關注后，將不能與該專家進行實時互動，也不能查看專家發表的推文。

1.2.2 農民與農業專家在線實時互動 農民關注某位農業專家后，可向專家發起詢問，內容可為純文字，也可是圖片和語音。圖片可以現通過手機的攝像頭拍攝，也可從圖片庫中選取。語音采用手機的話筒拾取，由APP進行處理和壓縮后傳輸，以保證低帶寬的情況下高速傳輸。農業專家對農民的回復內容，可以是純文字、圖片和語音。考慮網絡傳輸的壓力和服務器存儲的空間問題，目前不支持視頻互動。

1.2.3 專家推文 專家的推文類似于微信的朋友圈功能，內容為農業知識或農業政策解讀。需要傳授給農民的內容，可通過推文的形式發送出去。推文的表達形式為圖文混排模式，不限定圖片數量。

農民查看專家的推文后，可以點贊，也可以發表評論，在專家與農民之間構建互動。點贊數量可作為評價專家推文質量的重要指標。

1.2.4 系統推文 系統推文是APP官方推送的信息，由系統管理員發布。推文內容一般為農業政策解讀、法規宣傳和具有普遍性問題的解決方案等。系統推文緊跟國家及地方的政策法規，起到宣傳、解讀、普及的作用，同時關注突發性或普遍性的農業問題，并給出解釋或解決方案。

系統推文的內容需要征求專家團隊的意見，預推送內容經審核后才能發布。系統推文具有科學性和準確性，這一點與互聯網上繁多的文章有明顯區別。

1.2.5 用戶管理 系統中的用戶分為農民、農業專家及管理員三類。農民可以自由注冊，身份審核采用實名制審核方式，需上傳手持身份證的清晰照片。審核采用系統自動初步審核和人工最終審核相結合的方式。農業專家的招募采用組織推薦、自我推薦等多種方式，評審通過后由管理員通過后臺導入個人相關信息。

2 交互系統的設計及實現

2.1 開發技術選擇

目前，智能手機的操作系統主要有安卓和IOS兩類，這兩類操作系統下的APP不能通用。APP的種類主要有原生和混合式兩類。原生APP具有運行速度快、功能強等特點，但開發難度大，需要分別開發安卓和IOS版本。混合式APP開發速度快，能同時打包安卓和IOS系統2個版本APP。為提高開發效率，減小開發成本，系統采用混合式APP開發方式。

服務器端程序是該APP開發的難點。應用軟件用戶數量大，需要考慮系統的安全性、穩定性，同時支持高并發訪問。結合研發團隊已有的開發經驗和技術基礎，服務器端程序選用JAVA語言開發，采用SSM框架。

實時通訊功能采用WebSocket技術，通過API實現手機APP和服務器之間的連接，在手機APP與和服務器之間構建快速通道，實現數據雙向快速傳輸，完成實時通訊功能。

數據庫在微軟SQLServer，Oracle，MySQL之間選擇。綜合考慮安全性、穩定性和成本，選用開源免費的MySQL數據庫。為解決數據庫在高并發情況下的訪問性能，使用MySQL數據庫讀寫分離式（MySQL-Proxy）技術提升數據庫的并發負載能力，同步數據采用主從復制（Master-Slave）的方式。為提升數據庫I/O的性能，數據庫服務器配置讀寫速度更快的固態硬盤。

在服務器操作系統方面，通過考察WindowsServer和Linux的性能，確定選用Linux操作系統，具體為CentOS 7.3。該操作系統開源免費使用，具有公認的穩定性和安全性，且性能較優。

2.2 功能實現方式

2.2.1 數據庫設計 MySQL是支持多引擎的數據庫系統。為確保數據庫事務遵循原子性、一致性、隔離性和持續性的原則，采用支持事務處理的InnoDB存儲引擎。為支持多國語言，設置MySQL數據庫編碼為UTF-8。

數據庫中的表包括用戶表、實時通訊信息表、推文數據表、農民與專家關系數據表、訪問日志數據表等。用戶表存儲農民、專家的賬號、密碼、個人信息等數據。實時通訊信息表存儲農民的提問和專家的回復信息。推文數據表存儲專家推文和系統推文數據。農民與專家關系數據表包含農民關注專家的信息。訪問日志數據表存儲用戶訪問的時間、IP等信息。

2.2.2 服務器端程序編碼 服務器端程序編碼IDE選用免費的Eclipse。在代碼版本控制方面搭建Git服務器，通過Git實現分布式的代碼版本管理。考慮到Windows的易用性和普及性，代碼編寫在Windows下進行，并完成單元測試和模塊測試。

在用JAVA語音編寫代碼中，選用流行的SSM框架，其中Spring是容器框架，控制反轉（IoC）和面向切面（AOP）；SpringMVC完成中央前端控制器功能，實現模型-視圖-控制器（MVC）的Web框架；MyBatis支持普通SQL查詢，負責MySQL存儲過程和高級映射。

2.2.3 手機端程序編碼 目前，混合式APP的開發工具有很多，考察后選用國產的Hbuilder完成代碼的編寫和APP打包工作。開發手機端APP程序時，難點是js的編寫，包括實時通訊、圖片的壓縮、語音的壓縮等。

混合式APP開發中，可以使用js調用手機的相機和話筒。采集的圖片和語音不能直接用于網絡傳輸，一般壓縮后再使用。圖片和語音壓縮功能均由團隊成員自主研發，不僅數據傳輸量小，而且數據壓縮后質量損失較小。實時通訊使用WebSocket技術。WebSocket通訊與HTTP通訊不同，依賴于TLS實現加密，可以使用同源策略避免不安全的訪問。

3 結論

以鄉村振興戰略為大背景，針對農民對農業技術迫切需求的實際情況，設計一款交互APP，在農民和農業專家之間構建基于互聯網的橋梁，實現二者之間實時互動。通過分析農技推廣工作的實際情況和農民的具體需求，設計系統的各個功能模塊，通過軟件開發實現農村科技信息服務。軟件功能除滿足農業生產中的具體需求外，還兼顧農民和農業專家的使用習慣。同時，移動交互式APP的具體設計思路和實現方法，對農業科技類軟件的研發起到示范作用，可為其它軟件的研發提供參考和借鑒。

參考文獻

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