基于Android系统的农业病虫草害诊断与防治基础知识库的研究与实现

浙江省科技信息研究院 张弘

一、引言

农业的发展不仅需要采取先进的农业技术措施，更需要通过信息化的手段拓宽农业新知识、新技术的传播和推广，使之有效应用于农业发展各个领域，响应当前农业信息化的趋势。随着无线网络的不断发展，手机、平板电脑等智能移动终端的迅速普及，在户外上网检索信息的需求已经非常普遍，越来越多的人深刻体会到移动互联网很大改变了人们的生活方式，甚至对人们的工作方式也产生了巨大的影响。因此，本文提出并实现了基于Android系统的农业病虫草害诊断与防治基础知识库，通过整合农业病虫草害和农药信息资源，以信息化的手段强化知识库的建设，主要应用于Android系统的手机、平板电脑等移动终端，它可以突破人员、空间的障碍和限制，高效获取农户所需要的各类病虫草害防治技术、农药使用技术等相关信息，这也充分体现了现代化农业技术快捷、直观、高效的传播和推广。从而为农村科技工作者和农户提供更大的便利，并提高农业病虫草害防治工作的效率，甚至可以为具备一定技术基础的农民提供相应的信息查询及防治指导。

二、Android系统简介

Android系统是由Google发布的一款基于Linux的自由及开源的智能移动终端操作系统，主要适用于手机和平板电脑等移动设备，这对智能移动终端的迅速普及也起着至关重要的作用。本文实现的农业病虫草害诊断与防治基础知识库系统的硬件要求正是运行于Android系统的移动终端。

Android系统架构共包括四层：应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux内核层。应用程序的开发使用的是Java语言，开发人员可以完全访问核心应用程序所使用的API框架，用户可以对系统提供的一些基础控件进行重新设计，以实现多样化、定制化的效果。在系统运行库层中包含了一些C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们通过Android应用程序框架为开发者提供服务。同时该层还包含了一个Java核心库，提供了Java编程语言核心库的大部分功能。Android的核心系统服务依赖于Linux内核，如安全性，内存管理，进程管理，网络协议栈和驱动模型。

三、基于Android系统的知识库系统的研究与设计

1.基于Android系统的知识库系统构建的主要目标和内容

农业病虫草害诊断与防治基础知识库系统包括农业病虫草害基础数据库和农药数据库，其中农业病虫草害基础数据库是基础知识库的核心，农药数据库是作为农业病虫草害防治方法的重要补充，而远程教育多媒体视课件源库提供直观有效的病虫草害防治技术视频。实现农业病虫草害基础数据库的图文结合检索，农药数据库针对性防治技术检索，病虫草害数据库和农药库的关联全文检索，以及基于Android系统智能移动终端的移动查询检索等。在新技术和新资源库的支持下，向农民提供可看、可学、可选的控防农业病虫草害知识和防治技术，以及提供图文结合的防治策略和多媒体视频资源。通过互联网，尤其是基于Android系统智能移动终端为我省乃至全国的农业企业、农业园区、农村经济合作组织、农技人员、农业大户等，提供既简单又实用便捷的优质信息服务，最终为新农村建设服务。

2.基于Android系统的知识库系统的主要功能及其实现

（1）支持基于Android系统的智能移动终端通过无线联网的方式访问到农业病虫草害与防治基础知识库。

（2）支持基于Android系统的智能移动终端下载知识库客户端后进行信息即时查询，提供农业病虫草害与农药的详细介绍、防治对象、防治方法等综合信息，并根据智能移动终端的屏幕尺寸大小智能简化和调整所显示界面和查询的信息。

（3）信息交互功能：将农技现场搜集的农业病虫草害的相关情况通过智能移动终端以文字、图片形式上传到服务器端，知识库系统自动和数据库中类似信息进行比对，更好地实现农业病虫草害准确定位问题，并有效获取针对性的防治方法、防治策略等。

（4）工作空间管理功能：通过基于Android系统的智能移动终端交互的信息可以专属于科技工作者个人工作空间，既可以在农技现场通过智能移动终端进行查询及使用，也可以通过电脑访问知识库系统，实现方便的查询和使用。

（5）提供WAP和移动客户端两种访问方式。WAP只需打开终端浏览器即可访问；移动客户端需要在移动终端上安装相应的客户端程序，具有定制的页面功能和速度较快的访问性能，并在移动网络不佳的情况下可以实现信息的本地化管理，后续再同步到服务器端。

3.基于Android系统的知识库系统结构设计

（1）知识库系统的逻辑框架结构设计

该知识库系统采用B/S和C/S相结合的模式，系统逻辑框架图如下所示：

各逻辑模块的实现：

信息采集的实现：主要通过数据库维护人员进行数据的整理输入以及通过数据批量加载工具将批量信息导入到数据库中。

数据库层的实现：主要是基于现有运行的农业病虫草害诊断与防治基础知识库，其中病虫草害图文数据库包含了病虫草害的病害特征、虫害特征、草害特征、防治方法、病原体、侵染循环、高清图片等；农药的商品名、化学成分、CA登记号、制备方式、防治对象、使用方法、高清图片等内容。

中间层服务的实现：通过中间层软件开发（基于开放中间件平台，按照J2EE的架构标准进行开发），提供通用的信息访问及处理接口，实现前端界面和数据库之间的交互，包括信息检索、信息交互、用户及空间管理等服务。

前端交互平台的实现：基于安卓系统的智能移动终端主要是通过两种方式与后台服务层进行交互。一种是B/S架构，即通过WAP网站进行访问；一种是C/S架构，通过开发驻留在智能移动终端的客户端软件与后台服务程序来实现相关的功能。移动终端上的客户端软件主要是基于J2ME架构进行开发。

（2）知识库系统移动客户端模块的设计与实现

鉴于智能移动终端设备的便携性、位置不固定性、计算能力有限性以及无线网络的低带宽高延迟等诸多的限制，采用基于J2ME的移动交互系统客户端，J2ME客户端的逻辑架构由若干个功能模块组成，这些功能模块覆盖了网络通信、用户界面、安全等各个方面的智能，并通过模块间的通信共同实现移动交互系统客户端的功能。

数据库访问模块：数据库访问模块是以其他模块需要用到的基本模块，这是因为它把整个J2ME客户端需要用到的程序配置和用户设置存取到J2ME的数据库，在J2ME中定义一个简单的基于记录的数据库管理系统，在管理系统中数据存储等同于一般数据库系统中的表，它是记录一系列记录的文件。数据库访问模块对数据库管理系统进行操作，并对外部模块提供了两个存取数据的借口：按名称保存数据到数据库管理系统的接口；按名称从数据库管理系统获取数据的接口。

用户界面模块：用户界面模块实现人机交互功能，接收用户输入，并把操作结果以友好方式进行输出。除了使用J2ME提供的高级用户界面控件外，还使用J2ME提供的视频、照片等低级用户界面接口，来实现视频和高清图片的交互。

网络通信模块：在J2ME客户端中，网络通信协议支持UDP,HTTP,SOCKET等。

（3）知识库系统服务器端模块的设计与实现

交互接口及流程管理模块：交互接口是交互过程中负责处理服务器端与外界交互的业务逻辑模块，而交互流程管理进行整体上的协调管理。

后台管理子系统：管理员可以使用该子系统进行平台的各方面设置，如增加删除账号，以及监控交互情况等。

数据库访问模块：不同于J2ME客户端的数据库访问模块，服务器的数据库访问模块做的更加强大，为应付高强度的数据访问操作，可以针对查询和更新操作在程序这个级别上进行优化。对查询操作设立一个查询结果的缓冲区，将最近查询或查询频率较高的查询结果保存在缓冲区内，以便以后的查询就可以直接访问缓冲区（内存），而不必每次进行数据库操作。对于更新操作，收到请求后马上访问数据库。

四、存在的问题及展望

1.存在的问题

信息资源建设相对滞后，信息更新相对缓慢。浙江省的农业病虫草害和农药信息缺乏有效的整合和资源共享，各地的即时信息也无法有效整合并统一上报，较难形成科学的数据规范，使农业病虫草害与防治基础知识库的建设进程滞后，信息更新缓慢。

浙江省农业信息化各地发展态势不均衡，各地都普遍缺乏农业植保技术和防控技术的信息化推广专业人才，欠发达地区的无线联网技术条件相对落后，使得基于智能移动终端的知识库系统的普及和推广变得十分困难。

2.展望

为了提升浙江省的现代农业科学管理水平，持续增强植保工作和防控农业的能力，促进农业信息化发展和农技传播，建设高效生态农业强省，就应致力于积极构建和完善农业病虫草害与防治基础知识库系统，并通过数字化信息服务手段进一步增强知识库系统的服务能力和服务便捷程度，积极推广应用基于Android系统的知识库系统，并不断提升知识库系统建设和成果应用水平。综合应用农业物联网和云计算等新一代的信息技术，不断提升知识库系统的智能检索水平，切实使知识库系统所提供的基础知识应用到生产实际，服务农技人员、种养殖大户和新一代知识农民，全面促进浙江建设高效生态农业。

本文资助项目：浙江省科技计划项目“农业病虫草害与防治多媒体基础知识库管理与应用系统建设”(编号2011C22016)

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