孫云云， 江朝暉*， 陳祎瓊， 馬友華

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院，安徽合肥 230036；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，安徽合肥 230036)

基于Android手機(jī)的農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼監(jiān)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(nóng)業(yè)大學(xué)信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院，安徽合肥 230036；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，安徽合肥 230036)

為了提高農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼的客觀性和監(jiān)管效率，開發(fā)了一種基于Android手機(jī)的農(nóng)機(jī)作業(yè)信息采集系統(tǒng)。采用攝像頭Intent、Service組件和AlarmManager服務(wù)設(shè)計(jì)圖像采集模塊，基于Android平臺的GPS技術(shù)設(shè)計(jì)作業(yè)量統(tǒng)計(jì)模塊，采用Http通信協(xié)議設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸模塊，并集成為信息采集APP。應(yīng)用試驗(yàn)表明，輸入農(nóng)機(jī)編號、拍照間隔、定位間隔和農(nóng)機(jī)寬度參數(shù)，即可自動、實(shí)時(shí)地獲取作業(yè)時(shí)間、地理位置、田間圖像和作業(yè)畝數(shù)等信息，并通過無線傳輸或人工讀取SD卡2種方式將作業(yè)信息移交到相關(guān)管理部門。該系統(tǒng)操作簡便，信息準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，為政府部門進(jìn)行農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼提供了便捷、可靠的核算和監(jiān)管依據(jù)。

農(nóng)機(jī)作業(yè)；補(bǔ)貼監(jiān)管；信息采集；Android手機(jī)；APP

我國種植業(yè)面積大、勞動密集，為了鼓勵(lì)農(nóng)民采用農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)、提高效率，先后出臺了一系列農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼政策[1]。盡管目前仍以購機(jī)補(bǔ)貼為主，但不少地方開始實(shí)施按實(shí)際作業(yè)情況進(jìn)行直接補(bǔ)貼的政策，這樣更公平、合理，進(jìn)一步提高了農(nóng)戶和農(nóng)機(jī)手的積極性。

面對農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼的新模式，傳統(tǒng)的人工監(jiān)管和核算方法不能滿足需求，而現(xiàn)有的大部分信息化方法或系統(tǒng)是針對農(nóng)機(jī)的調(diào)度、管理或服務(wù)設(shè)計(jì)的，不能直接應(yīng)用于補(bǔ)貼監(jiān)管。例如，基于GPS、GPRS和GIS的農(nóng)機(jī)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)采用PDA車載終端對農(nóng)機(jī)信息進(jìn)行快速采集，該終端設(shè)備體型大，攝像設(shè)備像素較低，不能直接傳輸圖片，系統(tǒng)運(yùn)行影響因素較多，不利于作業(yè)量的精確統(tǒng)計(jì)[2]；Android平臺農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)信息采集系統(tǒng)以Google Maps 的電子地圖作為底圖，采集農(nóng)田地塊、維修點(diǎn)、加油站、糧庫等信息，需要在良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，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(nóng)機(jī)深松作業(yè)的智能化監(jiān)管系統(tǒng)通過安裝農(nóng)機(jī)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(yè)面積等信息[4]。

針對農(nóng)機(jī)作業(yè)直接補(bǔ)貼的新形勢以及客觀、便捷、高效的監(jiān)管需求，筆者融合多種信息技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于Android手機(jī)的農(nóng)機(jī)作業(yè)信息采集系統(tǒng)，操作簡便，信息準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可為政府部門進(jìn)行農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼提供便捷、可靠的核算和監(jiān)管依據(jù)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)以農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼監(jiān)管信息采集為目標(biāo)，以信息準(zhǔn)確、兼容便攜性和操作簡易性為準(zhǔn)則。以普及的Android手機(jī)為平臺，集成信息采集、處理、存儲和傳輸?shù)饶K。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

2 功能模塊設(shè)計(jì)

農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼監(jiān)管信息采集系統(tǒng)主要包括圖像采集、作業(yè)量獲取和無線傳輸3大功能模塊，并集成為手機(jī)APP。通過農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)管APP界面采集農(nóng)機(jī)編號、拍照間隔、定位間隔和農(nóng)機(jī)寬度4個(gè)參數(shù)，經(jīng)處理后獲取作業(yè)時(shí)間、經(jīng)緯度、田間圖像和作業(yè)面積等信息并保存在手機(jī)SD卡中，并將以定位間隔更新的畝數(shù)信息顯示在手機(jī)界面上。作業(yè)完成后，通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)將存儲在SD卡中的信息發(fā)送到服務(wù)器端。

2.1 圖像采集模塊 圖像采集模塊按輸入的時(shí)間間隔自動獲取農(nóng)機(jī)作業(yè)中的田間圖片信息，包括隱藏拍照界面、不預(yù)覽以及設(shè)置時(shí)間(以分鐘計(jì))后自動拍照功能。關(guān)鍵技術(shù)有開啟Service服務(wù)和調(diào)用AlarmManager鬧鐘[5]。圖像采集模塊通過調(diào)用智能手機(jī)終端自帶的拍照功能，后臺開啟Service服務(wù)，在不產(chǎn)生拍照界面的情況下進(jìn)行圖片信息采集；獲取用戶在終端輸入的拍照時(shí)間間隔，啟動AlarmManager鬧鐘服務(wù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)定時(shí)間間隔內(nèi)后臺拍攝農(nóng)機(jī)作業(yè)圖片，采集連續(xù)時(shí)間間隔的農(nóng)機(jī)作業(yè)圖片。采集到的農(nóng)機(jī)作業(yè)圖片以時(shí)間格式存儲在手機(jī)SD卡中，并將圖片名稱以替換更新形式寫入txt文檔，圖片時(shí)間格式如：2016-08-31T08：41：56。Serv-ice服務(wù)的生命周期見圖2。

圖1 基于Android手機(jī)的農(nóng)機(jī)作業(yè)信息采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yè)量獲取模塊 農(nóng)機(jī)作業(yè)量統(tǒng)計(jì)是以一次作業(yè)為單位，根據(jù)手機(jī)端采集到的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)作業(yè)面積。農(nóng)機(jī)操作者通過在軟件界面中輸入的定位間隔值來確定經(jīng)緯度坐標(biāo)更新的時(shí)間，定位間隔以ms為單位，為了獲取較為精確的作業(yè)面積，通常設(shè)置作業(yè)間隔為最小單位1 s，定位精度以m為單位，選擇位置服務(wù)的監(jiān)聽狀態(tài)[6]。

圖3 作業(yè)面積獲取流程Fig.3 Working area acquisition process

經(jīng)GPS定位產(chǎn)生農(nóng)機(jī)在田間的位置信息后，計(jì)算農(nóng)機(jī)作業(yè)行進(jìn)的距離，獲取作業(yè)面積，流程如圖3所示。農(nóng)機(jī)行進(jìn)的距離的計(jì)算是利用短時(shí)間(定位間隔記為i)內(nèi)農(nóng)機(jī)位置(經(jīng)度和緯度)的變化，記為a(lat_a，lng_a)點(diǎn)到b(lat_b，lng_b)點(diǎn)的變化，lng_a為a點(diǎn)經(jīng)度值，lat_a為a點(diǎn)緯度值，lng_b為b點(diǎn)經(jīng)度值，lat_b為b點(diǎn)緯度值，利用式(1)獲取農(nóng)機(jī)在時(shí)間間隔i內(nèi)農(nóng)機(jī)行進(jìn)的距離L，其中行進(jìn)距離L的運(yùn)算單位為m。獲取L后，經(jīng)式(2)運(yùn)算就可以得到農(nóng)機(jī)在時(shí)間間隔i內(nèi)的作業(yè)面積S1(m2)，將獲取的作業(yè)面積S1累加得到農(nóng)機(jī)本次作業(yè)的面積S。

(1)

S1=L×d

(2)

式中，R為地球半徑；a1是a點(diǎn)緯度的弧度值；a2是a點(diǎn)經(jīng)度的弧度值；b1是b點(diǎn)緯度的弧度值；b2是b點(diǎn)經(jīng)度的弧度值；d為農(nóng)機(jī)寬度。一次作業(yè)結(jié)束時(shí)，經(jīng)處理產(chǎn)生的作業(yè)面積數(shù)據(jù)存儲在txt文檔中后保存到手機(jī)SD卡中。

2.3 無線傳輸模塊 Android與服務(wù)器的通信采用超文本傳送協(xié)議，使用基于HttpClient與服務(wù)器交互的方法[7]。采用請求/響應(yīng)模型，Android客戶端向服務(wù)器發(fā)送的請求包含了：請求的方法、URL、協(xié)議版本和客戶信息等[8]。無線傳輸模塊以3G/4G網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，在一次作業(yè)結(jié)束時(shí)，點(diǎn)擊發(fā)送按鈕，通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)將本次作業(yè)的數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器。無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)的基本點(diǎn)有：①從系統(tǒng)配置中獲取主機(jī)的IP地址和端口；②在Eclipse環(huán)境創(chuàng)建時(shí)添加相關(guān)權(quán)限[9]。

農(nóng)機(jī)作業(yè)采集系統(tǒng)的具體傳輸包括圖片的發(fā)送和txt文檔的發(fā)送，圖片數(shù)據(jù)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(jī)網(wǎng)絡(luò)將每次作業(yè)產(chǎn)生的最后一張?zhí)镩g圖片發(fā)送到服務(wù)器；txt文檔發(fā)送模塊是通過讀取txt文檔存儲路徑選擇文檔，將存有作業(yè)面積數(shù)據(jù)信息的文檔上傳到服務(wù)器。

2.4 APP開發(fā) 客戶端適用于Android 4.0及以上版本系統(tǒng)，具有GPS定位和拍照功能，支持移動無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。采用魅族m1 note Android手機(jī)作為測試客戶端，操作系統(tǒng)為Android 5.1.8.0版本，后置1 300萬像素?cái)z像頭，支持移動3G/4G網(wǎng)絡(luò)以及WlFl數(shù)據(jù)傳輸，所用的測試服務(wù)端為Tomcat7.0Web服務(wù)器，客戶端的開發(fā)平臺為Eclipse、Java EE平臺[3]。

界面設(shè)計(jì)了三大功能區(qū)域，即參數(shù)設(shè)置區(qū)域、作業(yè)量實(shí)時(shí)顯示區(qū)域以及按鈕功能選擇區(qū)域。參數(shù)設(shè)置包含農(nóng)機(jī)編號、拍照間隔、定位間隔和農(nóng)機(jī)寬度4個(gè)輸入框，后3種分別以min、s和m為計(jì)量單位。用戶在界面中輸入駕駛農(nóng)機(jī)的編號、合適的拍照間隔、定位間隔和駕駛農(nóng)機(jī)的寬度，通過layout中的inputType限定界面參數(shù)的輸入類型，基于實(shí)際農(nóng)機(jī)編號，將農(nóng)機(jī)編號輸入類型設(shè)定為數(shù)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(shù)據(jù)，將農(nóng)機(jī)寬度的輸入類型限定為numberDecimal浮點(diǎn)型。作業(yè)量顯示模塊實(shí)時(shí)更新顯示統(tǒng)計(jì)的作業(yè)量信息，以m2為單位。按鈕選擇功能區(qū)包含開始、結(jié)束和發(fā)送3個(gè)按鈕，作業(yè)開始時(shí)，點(diǎn)擊開始按鈕進(jìn)行農(nóng)機(jī)作業(yè)信息采集，點(diǎn)擊結(jié)束按鈕終止本次作業(yè)信息采集，一次作業(yè)完成后，點(diǎn)擊發(fā)送按鈕將采集到的信息上傳到服務(wù)器。

軟件操作流程見圖4，打開農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)管APP，開啟GPS定位和授時(shí)功能，用戶輸入農(nóng)機(jī)編號、拍照間隔、定位間隔、農(nóng)機(jī)寬度參數(shù)，點(diǎn)擊開始按鈕后，系統(tǒng)會檢測是否輸入相關(guān)參數(shù)，如果沒有輸入,界面中會出現(xiàn)提示信息。輸入完成后即自動、實(shí)時(shí)地獲取作業(yè)時(shí)間、地理位置信息、田間圖像和作業(yè)面積等信息，并存儲在手機(jī)SD卡中。作業(yè)結(jié)束時(shí)，點(diǎn)擊“結(jié)束”鍵，即保存采集結(jié)果。點(diǎn)擊“發(fā)送”按鈕，自動開啟手機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將采集到的作業(yè)信息發(fā)送到服務(wù)器端。

圖4 基于Android手機(jī)的農(nóng)機(jī)作業(yè)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(yàn)結(jié)果

在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)園進(jìn)行試驗(yàn)測試。將手機(jī)插入到農(nóng)機(jī)的支架插槽中，攝像頭朝向田間，顯示屏面向操作手，開啟農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)管APP，打開服務(wù)器端接收數(shù)據(jù)。在農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)管APP中按照如圖5所示的界面進(jìn)行參數(shù)輸入，輸入農(nóng)機(jī)編號為“FT568Y4567-5621”，每2 min采集一次圖片數(shù)據(jù)，每一秒鐘更新一次位置信息，農(nóng)機(jī)寬度為3 m，點(diǎn)擊“開始”按鈕，開始采集信息，界面更新顯示畝數(shù)數(shù)據(jù)，作業(yè)結(jié)束時(shí)，點(diǎn)擊結(jié)束按鈕，作業(yè)信息存儲到手機(jī)SD卡，點(diǎn)擊發(fā)送按鈕，將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器。測試發(fā)送的圖片信息見圖6，發(fā)送的作業(yè)面積數(shù)據(jù)見表1。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)終端界面直觀，操作便利，工作工程中系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，后臺接收信息及時(shí)、準(zhǔn)確。

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

圖6 作業(yè)圖片存儲示意Fig.6 Job image storage

序號SerialNo．農(nóng)機(jī)編號AgriculturalmachineryNo．作業(yè)時(shí)間Workinghours緯度Latitude°經(jīng)度Longitude°作業(yè)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(jié)語

針對農(nóng)機(jī)作業(yè)直接補(bǔ)貼的新形勢以及客觀、便捷、高效的監(jiān)管需求，基于Android手機(jī)設(shè)計(jì)、開發(fā)了一款實(shí)用的農(nóng)機(jī)作業(yè)信息采集系統(tǒng)。工作時(shí)，將手機(jī)終端固定在農(nóng)機(jī)上，并輸入必須的參數(shù)，即可自動、實(shí)時(shí)地獲取作業(yè)時(shí)間、地理位置、田間圖像和作業(yè)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(jìn)行高效、準(zhǔn)確的補(bǔ)貼核算和監(jiān)管。試驗(yàn)測試表明，采集系統(tǒng)操作簡便，用戶體驗(yàn)好，信息采集準(zhǔn)確，傳輸快捷。由于不需要專門的硬件設(shè)備，成本低，可望獲得大規(guī)模的應(yīng)用和推廣。

[1] 張?jiān)骑w.農(nóng)機(jī)購機(jī)補(bǔ)貼的探討與思考[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2016(4):101.

[2] 李洪,姚光強(qiáng),陳立平.基于GPS、GPRS和GIS的農(nóng)機(jī)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008(S2):119-122.

[3] 劉卉，鄧曉璐，王慧平，等.Android平臺農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)信息采集系統(tǒng)：基于Google Maps[J].農(nóng)機(jī)化研究，2015(10): 215-219.

[4] 王鎖良，王佳興，梁卉.一種智能化監(jiān)管系統(tǒng)在農(nóng)機(jī)深松作業(yè)中的開發(fā)與應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械，2016(4):128-129.

[5] 李剛.瘋狂Android講義[M].2版.北京: 電子工業(yè)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(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015,31(4):183-190.

[7] 郭猛.Android手機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].濟(jì)南: 山東大學(xué)，2015.

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

[9] 祝洪嬌.基于Android平臺的位置服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京: 北京交通大學(xué)，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(guān)項(xiàng)目(1501031102)；安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1508085MF110)；農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(2016kL01)。

孫云云( 1992- )，女，安徽界首人，碩士研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。*通訊作者，教授，碩士生導(dǎo)師，從事農(nóng)業(yè)信息學(xué)研究。

2016-09-23

S 127

A

0517-6611(2016)34-0232-03