浙江省科技信息研究院 張弘

一、引言

農(nóng)業(yè)的發(fā)展不僅需要采取先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，更需要通過信息化的手段拓寬農(nóng)業(yè)新知識(shí)、新技術(shù)的傳播和推廣，使之有效應(yīng)用于農(nóng)業(yè)發(fā)展各個(gè)領(lǐng)域，響應(yīng)當(dāng)前農(nóng)業(yè)信息化的趨勢。隨著無線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，手機(jī)、平板電腦等智能移動(dòng)終端的迅速普及，在戶外上網(wǎng)檢索信息的需求已經(jīng)非常普遍，越來越多的人深刻體會(huì)到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)很大改變了人們的生活方式，甚至對(duì)人們的工作方式也產(chǎn)生了巨大的影響。因此，本文提出并實(shí)現(xiàn)了基于Android系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)病蟲草害診斷與防治基礎(chǔ)知識(shí)庫，通過整合農(nóng)業(yè)病蟲草害和農(nóng)藥信息資源，以信息化的手段強(qiáng)化知識(shí)庫的建設(shè)，主要應(yīng)用于Android系統(tǒng)的手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端，它可以突破人員、空間的障礙和限制，高效獲取農(nóng)戶所需要的各類病蟲草害防治技術(shù)、農(nóng)藥使用技術(shù)等相關(guān)信息，這也充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)快捷、直觀、高效的傳播和推廣。從而為農(nóng)村科技工作者和農(nóng)戶提供更大的便利，并提高農(nóng)業(yè)病蟲草害防治工作的效率，甚至可以為具備一定技術(shù)基礎(chǔ)的農(nóng)民提供相應(yīng)的信息查詢及防治指導(dǎo)。

二、Android系統(tǒng)簡介

Android系統(tǒng)是由Google發(fā)布的一款基于Linux的自由及開源的智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，主要適用于手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備，這對(duì)智能移動(dòng)終端的迅速普及也起著至關(guān)重要的作用。本文實(shí)現(xiàn)的農(nóng)業(yè)病蟲草害診斷與防治基礎(chǔ)知識(shí)庫系統(tǒng)的硬件要求正是運(yùn)行于Android系統(tǒng)的移動(dòng)終端。

Android系統(tǒng)架構(gòu)共包括四層：應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層和Linux內(nèi)核層。應(yīng)用程序的開發(fā)使用的是Java語言，開發(fā)人員可以完全訪問核心應(yīng)用程序所使用的API框架，用戶可以對(duì)系統(tǒng)提供的一些基礎(chǔ)控件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)多樣化、定制化的效果。在系統(tǒng)運(yùn)行庫層中包含了一些C/C++庫，這些庫能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用。它們通過Android應(yīng)用程序框架為開發(fā)者提供服務(wù)。同時(shí)該層還包含了一個(gè)Java核心庫，提供了Java編程語言核心庫的大部分功能。Android的核心系統(tǒng)服務(wù)依賴于Linux內(nèi)核，如安全性，內(nèi)存管理，進(jìn)程管理，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動(dòng)模型。

三、基于Android系統(tǒng)的知識(shí)庫系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

1.基于Android系統(tǒng)的知識(shí)庫系統(tǒng)構(gòu)建的主要目標(biāo)和內(nèi)容

農(nóng)業(yè)病蟲草害診斷與防治基礎(chǔ)知識(shí)庫系統(tǒng)包括農(nóng)業(yè)病蟲草害基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和農(nóng)藥數(shù)據(jù)庫，其中農(nóng)業(yè)病蟲草害基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫是基礎(chǔ)知識(shí)庫的核心，農(nóng)藥數(shù)據(jù)庫是作為農(nóng)業(yè)病蟲草害防治方法的重要補(bǔ)充，而遠(yuǎn)程教育多媒體視課件源庫提供直觀有效的病蟲草害防治技術(shù)視頻。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)病蟲草害基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的圖文結(jié)合檢索，農(nóng)藥數(shù)據(jù)庫針對(duì)性防治技術(shù)檢索，病蟲草害數(shù)據(jù)庫和農(nóng)藥庫的關(guān)聯(lián)全文檢索，以及基于Android系統(tǒng)智能移動(dòng)終端的移動(dòng)查詢檢索等。在新技術(shù)和新資源庫的支持下，向農(nóng)民提供可看、可學(xué)、可選的控防農(nóng)業(yè)病蟲草害知識(shí)和防治技術(shù)，以及提供圖文結(jié)合的防治策略和多媒體視頻資源。通過互聯(lián)網(wǎng)，尤其是基于Android系統(tǒng)智能移動(dòng)終端為我省乃至全國的農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)業(yè)園區(qū)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)合作組織、農(nóng)技人員、農(nóng)業(yè)大戶等，提供既簡單又實(shí)用便捷的優(yōu)質(zhì)信息服務(wù)，最終為新農(nóng)村建設(shè)服務(wù)。

2.基于Android系統(tǒng)的知識(shí)庫系統(tǒng)的主要功能及其實(shí)現(xiàn)

（1）支持基于Android系統(tǒng)的智能移動(dòng)終端通過無線聯(lián)網(wǎng)的方式訪問到農(nóng)業(yè)病蟲草害與防治基礎(chǔ)知識(shí)庫。

（2）支持基于Android系統(tǒng)的智能移動(dòng)終端下載知識(shí)庫客戶端后進(jìn)行信息即時(shí)查詢，提供農(nóng)業(yè)病蟲草害與農(nóng)藥的詳細(xì)介紹、防治對(duì)象、防治方法等綜合信息，并根據(jù)智能移動(dòng)終端的屏幕尺寸大小智能簡化和調(diào)整所顯示界面和查詢的信息。

（3）信息交互功能：將農(nóng)技現(xiàn)場搜集的農(nóng)業(yè)病蟲草害的相關(guān)情況通過智能移動(dòng)終端以文字、圖片形式上傳到服務(wù)器端，知識(shí)庫系統(tǒng)自動(dòng)和數(shù)據(jù)庫中類似信息進(jìn)行比對(duì)，更好地實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)病蟲草害準(zhǔn)確定位問題，并有效獲取針對(duì)性的防治方法、防治策略等。

（4）工作空間管理功能：通過基于Android系統(tǒng)的智能移動(dòng)終端交互的信息可以專屬于科技工作者個(gè)人工作空間，既可以在農(nóng)技現(xiàn)場通過智能移動(dòng)終端進(jìn)行查詢及使用，也可以通過電腦訪問知識(shí)庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)方便的查詢和使用。

（5）提供WAP和移動(dòng)客戶端兩種訪問方式。WAP只需打開終端瀏覽器即可訪問；移動(dòng)客戶端需要在移動(dòng)終端上安裝相應(yīng)的客戶端程序，具有定制的頁面功能和速度較快的訪問性能，并在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不佳的情況下可以實(shí)現(xiàn)信息的本地化管理，后續(xù)再同步到服務(wù)器端。

3.基于Android系統(tǒng)的知識(shí)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）知識(shí)庫系統(tǒng)的邏輯框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該知識(shí)庫系統(tǒng)采用B/S和C/S相結(jié)合的模式，系統(tǒng)邏輯框架圖如下所示：

各邏輯模塊的實(shí)現(xiàn)：

信息采集的實(shí)現(xiàn)：主要通過數(shù)據(jù)庫維護(hù)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理輸入以及通過數(shù)據(jù)批量加載工具將批量信息導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。

數(shù)據(jù)庫層的實(shí)現(xiàn)：主要是基于現(xiàn)有運(yùn)行的農(nóng)業(yè)病蟲草害診斷與防治基礎(chǔ)知識(shí)庫，其中病蟲草害圖文數(shù)據(jù)庫包含了病蟲草害的病害特征、蟲害特征、草害特征、防治方法、病原體、侵染循環(huán)、高清圖片等；農(nóng)藥的商品名、化學(xué)成分、CA登記號(hào)、制備方式、防治對(duì)象、使用方法、高清圖片等內(nèi)容。

中間層服務(wù)的實(shí)現(xiàn)：通過中間層軟件開發(fā)（基于開放中間件平臺(tái)，按照J(rèn)2EE的架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)），提供通用的信息訪問及處理接口，實(shí)現(xiàn)前端界面和數(shù)據(jù)庫之間的交互，包括信息檢索、信息交互、用戶及空間管理等服務(wù)。

前端交互平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)：基于安卓系統(tǒng)的智能移動(dòng)終端主要是通過兩種方式與后臺(tái)服務(wù)層進(jìn)行交互。一種是B/S架構(gòu)，即通過WAP網(wǎng)站進(jìn)行訪問；一種是C/S架構(gòu)，通過開發(fā)駐留在智能移動(dòng)終端的客戶端軟件與后臺(tái)服務(wù)程序來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的功能。移動(dòng)終端上的客戶端軟件主要是基于J2ME架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)。

（2）知識(shí)庫系統(tǒng)移動(dòng)客戶端模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鑒于智能移動(dòng)終端設(shè)備的便攜性、位置不固定性、計(jì)算能力有限性以及無線網(wǎng)絡(luò)的低帶寬高延遲等諸多的限制，采用基于J2ME的移動(dòng)交互系統(tǒng)客戶端，J2ME客戶端的邏輯架構(gòu)由若干個(gè)功能模塊組成，這些功能模塊覆蓋了網(wǎng)絡(luò)通信、用戶界面、安全等各個(gè)方面的智能，并通過模塊間的通信共同實(shí)現(xiàn)移動(dòng)交互系統(tǒng)客戶端的功能。

數(shù)據(jù)庫訪問模塊：數(shù)據(jù)庫訪問模塊是以其他模塊需要用到的基本模塊，這是因?yàn)樗颜麄€(gè)J2ME客戶端需要用到的程序配置和用戶設(shè)置存取到J2ME的數(shù)據(jù)庫，在J2ME中定義一個(gè)簡單的基于記錄的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，在管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等同于一般數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的表，它是記錄一系列記錄的文件。數(shù)據(jù)庫訪問模塊對(duì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行操作，并對(duì)外部模塊提供了兩個(gè)存取數(shù)據(jù)的借口：按名稱保存數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的接口；按名稱從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)的接口。

用戶界面模塊：用戶界面模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，接收用戶輸入，并把操作結(jié)果以友好方式進(jìn)行輸出。除了使用J2ME提供的高級(jí)用戶界面控件外，還使用J2ME提供的視頻、照片等低級(jí)用戶界面接口，來實(shí)現(xiàn)視頻和高清圖片的交互。

網(wǎng)絡(luò)通信模塊：在J2ME客戶端中，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議支持UDP,HTTP,SOCKET等。

（3）知識(shí)庫系統(tǒng)服務(wù)器端模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

交互接口及流程管理模塊：交互接口是交互過程中負(fù)責(zé)處理服務(wù)器端與外界交互的業(yè)務(wù)邏輯模塊，而交互流程管理進(jìn)行整體上的協(xié)調(diào)管理。

后臺(tái)管理子系統(tǒng)：管理員可以使用該子系統(tǒng)進(jìn)行平臺(tái)的各方面設(shè)置，如增加刪除賬號(hào)，以及監(jiān)控交互情況等。

數(shù)據(jù)庫訪問模塊：不同于J2ME客戶端的數(shù)據(jù)庫訪問模塊，服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫訪問模塊做的更加強(qiáng)大，為應(yīng)付高強(qiáng)度的數(shù)據(jù)訪問操作，可以針對(duì)查詢和更新操作在程序這個(gè)級(jí)別上進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)查詢操作設(shè)立一個(gè)查詢結(jié)果的緩沖區(qū)，將最近查詢或查詢頻率較高的查詢結(jié)果保存在緩沖區(qū)內(nèi)，以便以后的查詢就可以直接訪問緩沖區(qū)（內(nèi)存），而不必每次進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作。對(duì)于更新操作，收到請(qǐng)求后馬上訪問數(shù)據(jù)庫。

四、存在的問題及展望

1.存在的問題

信息資源建設(shè)相對(duì)滯后，信息更新相對(duì)緩慢。浙江省的農(nóng)業(yè)病蟲草害和農(nóng)藥信息缺乏有效的整合和資源共享，各地的即時(shí)信息也無法有效整合并統(tǒng)一上報(bào)，較難形成科學(xué)的數(shù)據(jù)規(guī)范，使農(nóng)業(yè)病蟲草害與防治基礎(chǔ)知識(shí)庫的建設(shè)進(jìn)程滯后，信息更新緩慢。

浙江省農(nóng)業(yè)信息化各地發(fā)展態(tài)勢不均衡，各地都普遍缺乏農(nóng)業(yè)植保技術(shù)和防控技術(shù)的信息化推廣專業(yè)人才，欠發(fā)達(dá)地區(qū)的無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)條件相對(duì)落后，使得基于智能移動(dòng)終端的知識(shí)庫系統(tǒng)的普及和推廣變得十分困難。

2.展望

為了提升浙江省的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)管理水平，持續(xù)增強(qiáng)植保工作和防控農(nóng)業(yè)的能力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展和農(nóng)技傳播，建設(shè)高效生態(tài)農(nóng)業(yè)強(qiáng)省，就應(yīng)致力于積極構(gòu)建和完善農(nóng)業(yè)病蟲草害與防治基礎(chǔ)知識(shí)庫系統(tǒng)，并通過數(shù)字化信息服務(wù)手段進(jìn)一步增強(qiáng)知識(shí)庫系統(tǒng)的服務(wù)能力和服務(wù)便捷程度，積極推廣應(yīng)用基于Android系統(tǒng)的知識(shí)庫系統(tǒng)，并不斷提升知識(shí)庫系統(tǒng)建設(shè)和成果應(yīng)用水平。綜合應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等新一代的信息技術(shù)，不斷提升知識(shí)庫系統(tǒng)的智能檢索水平，切實(shí)使知識(shí)庫系統(tǒng)所提供的基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際，服務(wù)農(nóng)技人員、種養(yǎng)殖大戶和新一代知識(shí)農(nóng)民，全面促進(jìn)浙江建設(shè)高效生態(tài)農(nóng)業(yè)。

本文資助項(xiàng)目：浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)病蟲草害與防治多媒體基礎(chǔ)知識(shí)庫管理與應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)”(編號(hào)2011C22016)

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