【Android源码 栏目提醒】:网学会员,鉴于大家对Android源码 十分关注,论文会员在此为大家搜集整理了“基于Android智能手机的小麦生产风险信息采集系统 - 科学技术”一文,供大家参考学习!
第27卷第5期农业工程学报Vol.27No.51782011年5月TransactionsoftheCSAEMay.2011基于
Android智能手机的小麦生产风险信息采集系统尚明华秦磊磊王风云刘淑云张晓艳山东省农业科学院科技信息工程技术研究中心济南250100摘要为快速、方便地获取小麦生产风险信息本文提出一套基于智能移动终端的信息采集系统详细介绍了该系统的总体框架、主要功能与操作流程。
并重点围绕一般信息采集、农田信息采集和灾害信息采集三个方面分别就其中的一些关键技术点本地存储、数据提交、空间信息获取、图像信息采集、视频信息采集与传输等进行了阐述。
通过初步应用的情况来看该系统的特点及优势均较明显。
关键词小麦生产风险管理信息采集数据获取
Android智能手机移动终端doi10.3969/j.issn.1002-6819.2011.05.032中图分类号X705文献标志码A文章编号1002-68192011-05-0178-05尚明华秦磊磊王风云等.基于
Android智能手机的小麦生产风险信息采集系统J.农业工程学报2011275178182.ShangMinghuaQinLeileiWangFengyunetal.InformationcollectionsystemofwheatproductionriskbasedonAndroidsmartphoneJ.TransactionsoftheCSAE2011275:178182.inChinesewithEnglishabstract0引言快速、准确地采集和获取与作物生长紧密相关的各种信息是开展农作物生产风险预测预警的重要基础和前提。
由于作物生产信息具有量大、多维、动态、时空变异性强等特点传统的信息采集模式难以满足生产风险预警动态化、实时化、多样化的要求。
随着现代信息技术的不断发展农业信息采集技术也在快速发展和不断更新1。
西方发达国家率先将GPS、蓝牙等技术应用于农业信息采集2-3并开发出一批商品化、成熟的信息采集软硬件产品如Trimble公司的Ag160PortableComputer可用于田间定位数据采集能实现田间成图并现场记录作物生长环境信息FieldWorker公司基于掌上电脑的FieldWorker信息采集软件能实时采集带有空间位置属性的田间作物生长状态信息并进行相应的计算处理为生产管理提供科学依据。
国内基于GPS和GIS的农业信息采集系统的研究较国外起步晚4-7。
目前有关科研院所正积极开发适合中国国情的农业信息采集系统。
在研究内容方面最为热门的是土壤环境信息的采集与处理其次是作物的长势及病虫草害等相关的信息8-9在时效性方面大多基于传统的物理原理现场手工采集与事后实验室分析相结合能够实现现场快速实时自动采集的报道较少10在采集设备的综合性能方面一个要素对应一种采集设备的单一功能模式是主流基于多源信息融合、能消除数据冗余、增强数据互补、集多种要素于一体的农业信息采集系统尚不多见11-12。
本文重点围绕小麦生产风险信息采集这一应用需收稿日期2010-08-17修订日期2010-12-24基金项目国家科技支撑计划课题课题编号2009BADA9B03。
作者简介尚明华1977男山东商河人副研究员主要研究方向为农业信息工程。
Email:smhsaas.ac.cn。
求探讨提出一套基于3G智能移动终端的信息采集系统解决方案。
3G即第3代移动通讯技术与2G相比它具有更快的数据传输速率和更好的网络体验为电信网络与计算机网络的融合提供了支持13。
同时以智能手机为代表的移动终端也不再仅仅是通讯网络的终端除支持3G以外还集成了语音、摄像、WIFI、BLUETOOTH、GPS、键盘等多种设备有的甚至还内置了温度、光感、重力等多种传感器14。
因此智能手机正在向集通话、多媒体、上网、邮件等多功能于一体的掌上电脑方向发展成为了典型的互联网终端15。
在这一背景下充分利用3G网络和移动终端的特点开发和实现一套基于智能终端的小麦生产风险信息采集系统将具有重要的现实意义。
1系统总体设计本系统总体上设计为客户机/服务器的架构。
客户机即智能手机负责前台界面显示和信息采集服务器负责数据接收和存储。
为完成系统各功能模块的开发首先建立了AndroidSDKJavaJDK6Eclipse3.5的开发环境基于
Android1.6版本APILEVEL4开发。
本系统测试环境为服务器DELLPowerEdge2950操作系统WindowsServer2008数据库系统MSSQLServer。
客户端智能手机采用联想LePhoneAndroid1.6系统硬件配置为SnapdragonQSD82501GHzCPU512MBROM512MBRAM3.7英寸AMOLED电容屏。
测试用的3G通道为中国联通的WCDMA网络。
1.1客户端功能框架客户端功能主要分为一般信息采集、农田信息采集、灾害信息采集和系统设置4个模块。
用户通过系统设置功能可以指定当前采集数据的存储模式和当前采集人第5期尚明华等基于
Android智能手机的小麦生产风险信息采集系统179员的信息。
数据存储分为在线存储和离线存储2种模式在线存储模式是在采集地点3G信号状态良好的情况下通过3G通道将采集的数据即时传输并存储于服务器端离线存储模式是在采集地点无3G信号或3G通道中断的情况下将采集的数据临时存储于智能手机的本地数据库中待客户端3G信号恢复、重新建立3G通道后再将临时存储的数据上传到服务器端。
为此在系统功能框架中专门设计了一个“上传离线数据”的功能。
图1客户端功能框架Fig.1Functionalframeworkoftheclient若用户将当前的存储模式设置为在线存储模式时则还需指定HTTP服务器、SOCKET服务器及相应端口。
HTTP服务器用于接收文本和图像数据SOCKET服务器用于接收视频数据两者可以是同一台物理服务器。
1.2客户端操作流程信息采集系统所有源代码编码完成后经编译后形成一个.APK格式的打包文件这个文件即为该系统的安装文件。
将.APK文件在手机中安装后会在手机的应用程序列表中建立一个新的应用程序图标点击该图标即可启动信息采集系统。
信息采集系统启动后的主界面如图2所示。
图2信息采集系统主操作界面Fig.2Informationcollectionsystemmaininterface整个系统的用户操作流程如图3所示。
图3信息采集系统用户操作流程Fig.3Processofinformationcollectionsystemuser农业工程学报2011年1801.3服务器端设计根据接收数据类型的不同服务器端采用了两套接收程序设计。
HTTP服务器用于接收文本和图像数据其实现过程是建立一个.ASPX动态服务器页面获得来自客户端的POST请求后将POST的数据通过ADO接口保存至SQL数据库。
SOCKET服务器用于接收实时传输的视频流数据服务器程序启动后打开并监听相应的SOCKET端口一旦监听到有网络连接请求便立即响应即时处理数据传输并将接收到的数据保存为视频文件。
待客户端视频数据发送完毕后再将当前视频文件的文件名包含路径信息写入数据库中相应的记录。
2主要信息的采集2.1一般统计信息的采集小麦生产风险一般统计信息主要包括小麦作物种植面积统计表、小麦产量统计表、气象信息统计表、小麦亩生产投入表、农户固定资产调查表、农用资金项目表、生产效益调查表、小麦生产价格分类指数表、小麦种植方式统计表、小麦种子施肥及灌溉统计表、小麦常见病虫草害管理情况统计表、农产品出口统计表、农技服务统计表、农民家庭人口劳力及文化程度统计表等14个信息类别。
图4一般信息采集的信息类别Fig.4Generalcategoriesofinformationcollected由于一般统计信息的采集主要是以文本数据为主因此一般信息的录入和提交采用了表单的格式。
根据信息类别的不同分别设计了不同的表单。
用户进入本模块之后首先在系统菜单中选择要采集的信息类别见图4然后系统根据用户的选择调出相应的表单界面。
各信息类别表单的录入和提交方式完全相同篇幅所限不再一一赘述。
以下重点介绍数据采集后的提交方式和存储模式。
2.1.1数据的提交方式当采集的各项数据填录完毕之后点击“提交”按钮保存数据。
若在“系统设置”中的“存储模式”设置为“在线存储”此时采集的数据将通过无线网络直接提交至服务器端。
其具体的实现过程是基于一种“请求-应答”模式。
首先利用DefaultHttpClient获得
Android默认的HTTP客户端httpclient同时由HttpPost生成一个HTTPPOST的对象然后利用ArrayList放入POST内容的键值对最后通过httpclient的execute方法发出实际的HTTPPOST请求实现数据的远程提交并取得返回结果。
2.1.2本地数据的存储和上传在无线网络不可用的情况下信息采集人员可将采集的数据暂时存储在手机内建的数据库中待网络连通后再将这些数据上传至服务器端。
在本系统中使用SQLite数据库来实现采集数据的本地存储和管理。
当需要将数据上传至服务器时首先读取暂存在手机中的数据记录并通过HTTPPOST方法来提交数据。
在将SQLite数据库的数据逐条读取并上传至服务器后系统将把本地暂存的所有数据全部清空以避免造成数据重复。
2.2农田空间及土壤信息的采集农田信息采集主要是处理农田空间信息海拔高度、经度、纬度、土壤类型、土壤质地、土壤结构、耕层厚度、养分含量全氮、速效氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、有机质、微量元素、土壤水分有效含水量、饱和含水量、质量含水量、土壤水势、水溶生盐含量、土壤容重、土壤空隙度、土壤PH值等信息的采集录入。
在本系统中利用智能手机的GPS功能自动获取当前农田地块的海拔高度和经纬度等空间信息然后与其他相关信息一起采集并提交至服务器端。
农田空间及土壤信息采集的用户界面见图5。
图5农田信息采集用户界面Fig.5FieldinformationcollectionuserinterfaceAndroid系统中的GPS功能是通过LocationManager来进行统一管理的LocationManager提供了一系列方法和属性来处理与地理位置有关的问题。
首先需要通过getSystemService方法来获取系统的GPS服务成功获取该服务以后再注册一个位置更新的事件监听器然后第5期尚明华等基于
Android智能手机的小麦生产风险信息采集系统181通过调用其位置更新服务的方法requestLocationUpdates即可获取实时的卫星数据。
在该方法中有一个事件监听器LocationListener参数负责监听卫星数据的变化。
在事件监听器LocationListener中有一个Location类存放了实时获取的卫星数据通过调用这个类的有关方法便可得到当前的经度、纬度、海拔等信息。
2.2.1GPS启动状态检测进入“农田信息采集”模块后系统首先需要判断手机的GPS服务是否为开启状态。
若已经开启则直接进入后续步骤若还未开启则自动转至GPS页面启动GPS服务。
2.2.2GPS定位状态检测当GPS服务启动以后手机即进入卫星搜索状态。
根据当前所处环境的不同搜索卫星所需的时间也将不同。
系统将在此等待直至完成搜星过程并获得当前位置信息。
2.2.3摄像头图像采集按照系统操作流程若用户需要采集当前农田地块的图像数据系统将打开照片拍摄窗口并自动开启手机摄像头。
待用户拍摄完成后系统将图像数据暂存为临时文件然后连同先前采集的数据一起提交保存。
首先建立一个名为“CameraView”的Activity类并实现SurfaceHolder.Callback接口该接口用来接收摄像头预览界面变化的信息。
它实现了三个方法1surfaceChanged当预览界面的格式和大小发生改变时该方法被调用2surfaceCreated初次实例化预览界面被创建时该方法被调用3surfaceDestroyed当预览界面被关闭时该方法被调用。
为了取得图像数据在图像采集界面上创建一个OnClickListener当用户点击“拍照”按钮时调用PictureCallBack方法。
这个方法提供用以保存图像的字节数组然后使用
Android提供的文件I/O功能将其从字节数组保存为需要的图像格式。
拍摄完成后将关闭摄像头并释放相关的资源。
2.3农业自然灾害信息的采集灾害信息采集主要是处理灾害类型、发生时间、发生地点、受灾面积、发生频率等信息的采集录入。
就本系统的应用环境而言信息采集将主要是在农村地区进行。
在没有3G网络的情况下普通文本数据的采集和传输可通过2G网络进行但图像或视频数据则必须要通过3G网络。
因此本系统在进行远程视频之前首先要检测本地的信号强度只有在3G信号满足要求的强度时才可以进行视频传输。
2.3.1手机信号状态检测手机信号强度通常是以dBm或ASU的形式度量16。
dBm是每毫瓦特的电磁波产生的功率ASU则表示手机将它的位置传递给附近的信号塔的速率。
按照中国移动的规范规定手机接收电平≥城市取-90dBm乡村取-94dBm时则此处无线信号强度视为满足覆盖要求。
本系统即依据这个标准对当前的信号强度进行判断通过
android.telephony.PhoneStateIntentReceiver类提供的getSignalStrength方法获得手机的信号强度17。
2.3.2视频采集与传输当用户选择进行远程视频且3G信号强度满足要求时系统将打开手机摄像头并出现视频采集画面此时用户即可通过3G网络将视频数据流通过socket方式传输到服务器端并保存为视频文件3gp文件。
3结论本文所述的基于
Android智能手机的小麦生产风险信息采集系统具备小麦生产信息采集、农田空间信息采集和农业灾害信息采集等功能具有安装、携带、运行方便操作简单数据传输速度快采集信息多样化等特点能够随时随地采集信息、上报信息并且在信息采集过程中还能够同时采集空间如经纬度和多媒体如照片、视频等信息。
因此利用智能终端进行信息采集具有其独特优势。
此外本方案中采用了
Android智能手机操作系统。
与其他手机操作系统如WindowsMobile、Symbian、iPhoneOS、PalmOS等相比
Android具有较好的开放性等特点而基于
Android平台开发的软件也将继承这一优点在系统兼容性、用户界面交互能力等方面均具有很好的表现。
作为一个典型案例该系统已经在“粮食生产风险智能分析与预警关键技术集成研究与示范”项目的信息采集中得到了初步应用。
当然该系统还处于开发测试阶段仍然会存在一些问题需要经过进一步的改进和完善以后才能很好地满足实际应用的需要。
一是要扩大系统的适用机型和网络类型。
目前本系统仅是基于单一手机产品、单一3G网络进行的开发测试而国内三大运营商均拥有各自的3G网络也都推出了自己的
Android手机产品下一步需要扩大测试范围进一步完善系统功能。
二是对于那些软件系统以外的而又客观存在的其他问题比如3G网络覆盖问题、信号不稳定问题、电池续航问题等要研究提出相应的解决方案以便提高系统的适应性和稳定性。
参考文献1魏凯斌汪志农.基于嵌入式农业信息采集系统关键技术的研究J.农机化研究20074129131.WeiKaibinWangZhinong.TechnologyofagriculturalinformationacquiringsystembasedonembedmentJ.JournalofAgriculturalMechanizationResearch20074:129131.inChinesewithEnglishabstract2王凤花张淑娟.精细农业田间信息采集关键技术的研究进展J.农业机械学报2008395112121.WangFenghuaZhangShujuan.ResearchprogressofthefarminginformationcollectionskeytechnologiesonprecisionagricultureJ.TransactionsoftheChineseSocietyforAgriculturalMachinery2008395:112121.inChinesewithEnglishabstract3胡顺安王书茂.智能化农业信息远程数据采集系统J.机械20053262526.农业工程学报2011年182HuShunanWangShumao.TheintelligentsystemofwirelesssignalsamplingforagricutureJ.Machinery2005326:2526.inChinesewithEnglishabstract4张淑娟赵飞王凤花等.基于PDA/GPS/GIS的田间信息采集方法与精度分析J.农业机械学报2007388202204.ZhangShujuanZhaoFeiWangFenghuaetal.FieldinformationcollectionmethodsandprecisionanalysisbasedonPDA/GPS/GISJ.TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalMachinery2007388:202204.inChinesewithEnglishabstract5屈景辉廖琪梅高新锁等.基于GPS和蓝牙技术的便携式农田信息采集系统J.国外电子测量技术200928114852.QuJinghuiLiaoQimeiGaoXinsuoetal.PortablecollectingsystemonfarmlandinformationbasedonGPSandBluetoothJ.ForeighElectronicMeasurementTechnology20092811:4852.inChinesewithEnglishabstract6张淑娟刘映刚王凤花等.基于GPS的农田信息采集与处理系统J.山西农业大学学报2007272196199.ZhangShujuanLiuYinggangWangFenghuaetal.StudyonfieldinformationmanagementsystemofprecisionagriculturebasedonGPSJ.JournalofShanxiAgriculturalUniversity2007272:196199.inChinesewithEnglishabstract7孟志军赵春江王秀.基于GPS的便携式农田信息采集系统J.中国科技成果20041230.MengZhijunZhaoChunjiangWangXiu.PortablefarmlandinformationcollectionsystembasedonGPSJ.ChinaScienceandTechnologyAchievements200412:30.inChinesewithEnglishabstract8吴文波张书慧李雪飞等.基于PDA/GPS/GIS的精确农业空间信息采集方法及其数据应用J.吉林大学学报2005353323328.WuWenboZhangShuhuiLiXuefeietal.SpatialinformationcollectingmethodsanditsdataapplicationforprecisionagriculturebasedonPDAGPSandGISJ.JournalofJilinUniversityofTechnology2005353:323328.inChinesewithEnglishabstract9李志伟潘剑君张佳宝.基于GPS的智能农机载高光谱采集系统的初步研究J.光谱学与光谱分析2005256979983.LiZhiweiPanJianjunZhangJiabao.Studyonintelligentsystemofhyper-spectraldatagatheringbasedonGPSinfarmmachineryJ.SpectroscopyandSpectralAnalysis2005256:979983.inChinesewithEnglishabstract10罗军潘瑜春王纪华等.基于手持GPS的设施农业信息采集系统设计J.微计算机信息2007321113.LuoJunPanYuchunWangJihuaetal.ThedesignofhandheldGPS-basedbuildingagricultutalfieldinformationcollectionsystemJ.MicroComputerInformation200732:1113.inChinesewithEnglishabstract11孟志军赵春江王秀.基于GPS的农田多源信息采集系统的研究与开发J.农业工程学报20031941318.MengZhijunZhaoChunjiangWangXiu.Fieldmulti-sourceinformationcollectionsystembasedonGPSforprecisionagricultureJ.TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering2003194:1318.inChinesewithEnglishabstract12刘卉.基于GPS技术的农田信息采集系统的现状及展望J.全球定位系统20022753339.LiuHui.ThepresentstatusandfutureofdataacquisitionsystemonfieldinformationJ.GPSWorldofChina2002275:3329.inChinesewithEnglishabstract13张小超王一鸣.精准农业的信息获取技术J.农业机械学报2002336125.ZhangXiaochaoWangYiming.InformationacquisitiontechniquesofprecisionagricultureJ.TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalMachinery2002336:125.inChinesewithEnglishabstract14E2Ecloud工作室.深入浅出GoogleAndroidM.北京人民邮电出版社2009310.15明德廷.基于GPS的农田信息采集处理系统研究J.安徽农业科学201038421752177.MingDeting.ResearchoninformationacquisitionandprocessingsystemoffarmlandbasedonGPSJ.JournalofAnhuiAgriculturalSciences2010384:21752177.inChinesewithEnglishabstract16马志强.基于
Android平台即时通信系统C.北京交通大学2009年软件工程硕士学位论文集2635.17韩超梁泉.
Android系统原理及开发要点详解M.北京电子工业出版社2009217226.InformationcollectionsystemofwheatproductionriskbasedonAndroidsmartphoneShangMinghuaQinLeileiWangFengyunLiuShuyunZhangXiaoyanInformationCenterShandongAcademyofAgriculturalSciencesJinan250100ChinaAbstract:Inordertogathertheproductionriskinformationofwheatconvenientlyandefficientlythispaperproposesasetofinformationcollectionsystembasedonintelligentmobileterminal.Thesystemgivesdetailedintroduceofitsoverallframemainfunctionandoperationprocess.Atthesametimeitexpoundssomeofthekeytechnologypointsingeneralinformationcollectingfarmlandaroundinformationcollectinganddisasterinformationcollectingsuchasthelocalstoredatasubmissionspatialinformationacquisitionimageinformationcollectionvideoinformationcollectionandtransmissionetc.Withtheresultofpreliminaryapplicationwecanseethatthefeaturesandsuperioritiesareallobvious.Keywords:wheatcultivationriskmanagementinformationcollectiondataacquisitionandroidsmartphonemobileterminal
上一篇:
ANDROID开源项目向博创2410实验箱上的移植
下一篇:
个人哪些方面的情况值得你在简历里做介绍?