基于Android智能手机的蜂产品基础信息采集系统*

游兆彤 孔亚广 陈天钧 胡晓飞

（1浙江省农科院病毒学与生物技术研究所，杭州310021；2杭州电子科技大学信息与控制研究所，310018）

引 言

当前，我国蜂产业仍延续采用传统的生产方式，导致整个生产过程没有标准和规范，蜂农操作的随意性、蜂企加工的自动化程度低等，使得实现蜂产品质量的全程追溯变得毫无基础[1]。针对蜂农的生产而言，存在如下几个问题：（1）没有饲养管理记录或档案，有些即便有档案也很不规范、缺乏定量化描述，无法达到追溯分析和产品质量管理的标准；（2）缺乏对蜂农饲养全流程、蜜源地环境、物流及收购等信息的采集，没有充分挖掘数据间的关联信息，从而使得数据的有效性和可利用性大为降低。

本文针对蜂产品养殖过程的全流程基础信息的采集及传输，提出并设计开发了基于Android智能手机的蜂产品基础信息采集系统（BIAS）。该系统充分利用了当前物联网领域的关键技术，实现了蜂农养殖环境的实施采集、存储及传输，为后续进行蜂产品全程质量追溯系统建立了数据基础，具有十分重要的意义。

1 系统总体设计

本系统采用客户端/服务器的架构。客户端为基于Android系统的智能手机，负责数据信息采集、存储及传输。服务器端基于Asp.Net平台用C#语言建立了蜂产品质量追溯平台[2]。本文重点描述客户端软件的设计及实现。

客户端软件的开发需要建立Android SDK+Java JDK 6+Eclipse 3.5的开发环境。客户端测试样机采用中兴N880S智能手机。系统运行基本流程如下：（1）通过智能手机蜂农记录每天的养蜂信息，并经由CDMA/GSM网络，上传给服务器存入相应数据库；（2）合作社负责人使用智能手机扫描蜂产品的条形码、登记蜂产品的相关收购信息并经过CDMA/GSM网络将相关信息上传给服务器；（3）蜂产品加工单位采用本项目所提供的自动化监控产品进行加工全流程的操作及监控，将加工过程全信息通过Modbus TCP/IP上传给服务器；（4）通过蜂产品全程质量追溯平台，企业管理人员可以实时查看和追溯产品全流程信息，同时顾客既可通过浏览器在PC端也可在手机端通过扫描条形码实时查看蜂产品从原料——半成品——成品的全程质量信息。系统总体设计如图 1[3，4]。

图1 蜂产品基础信息采集系统总体框架

在智能手机，本项目开发了面向蜂农、合作社和顾客的三类软件，本文重点介绍蜂农养蜂日志软件。蜂农养蜂日志软件可分为一般信息采集、环境信息采集、图像信息采集三大组成成分。蜂农养蜂日志信息采集处理采用多线程模式，一方面将采集的数据实时传输并存储于服务器，另一方面在智能手机本地数据库中预存了近三个月的数据。该方法既可使蜂农方便查询自身发送记录，也可采集地点无3G信号或3G通道中断的情况下，可以在3G信号恢复后将存储在手机中被标记为未上传成功的数据再次上传到服务器端[5,6,7]。图3详细描述了养蜂日志客户端软件的操作流程。

图2 客户端功能框架示意

2 养蜂日志软件客户端实现

2.1 一般信息采集

本系统中我们将其内容根据需求进行了规范化的处理，把养蜂日志分为蜂群管理、蜂病防治、蜂产品生产和蜂机具消毒四大块[8,9]。同时，将蜂群管理细分成春夏秋冬四个季节，蜂病防治、蜂产品生产，蜂机具消毒模块也是进行了类似的设计。为方便蜂农操作，软件界面进行了人性化设计，以按钮、选择框等操作形式为主。图4展示了一般信息采集的基本界面。

图3 客户端操作流程示意

2.2 地理信息的采集

由于蜜源地环境是密切影响蜂产品原料的质量因素。为此利用Android手机的GPS功能，自动获取蜂农所处的空间信息，然后获得对应点的气象信息，与其他信息一起发送到服务器端。本文通过Android手机LocationManager[10，11]系统服务自动获得地理信息。LocationManager是获得位置服务的核心组件，它提供了完整的一连串方法来处理与位置相关的问题，包括查询上一个已知位置、注册和注销来自某个Location－Provider的周期性的位置更新、注册和注销接近某个坐标时，对一个已定义的Intent触发等。（1）LocationManager常用的获取位置信息的方式（Provieder）有GPS和NETWORK。本文采用GPS技术来获取地理信息。因为这样更加精确，又考虑到项目中并不要求实时要求去启动服务，而耗电方面也可以通过程序进行必要的开关延时等处理达到省电的要求；（2）位置监听器的接口LocationListener中定义了常见的Provider状态变化和位置变化的方法，程序中需要实现此接口才能实现设计的处理逻辑，然后让LocationManager来注册这个监听器，这样就可以对每一种位置状态进行监听了。通过采用此方法，论文实现了地理位置数据的自动获取，然后根据获得的地理信息查询相应气象服务器以得到蜜源地环境的实时气象数据。

2.3 图像数据的获取

图4 一般信息采集

图5 条形码

如图5所示，为了实现蜂农养殖过程的准确监控以及指导蜂农养殖，需要利用智能手机的拍照功能来实现对蜂病实图、蜜源植物等信息的获取。养蜂日志客户端软件利用系统自带的拍照功能，把采集的图像信息存储到手机SD存储卡并与所有采集到的信息一起上传到服务器端。整个过程实现如下：创建一个Activity类，同时实现该类的SurfaceHolder.Callback接口，该接口的作用是监控摄像头界面变化并获得相应事件该类实现了三个方法：1）SurfaceChanged，用来监听界面的格式和大小的改变；2）SurfaceCreated，该方法监听第一次实例化即界面创建事件；3）SurfaceDestroyed，该方法在界面被销毁的时候被调用。为了能够正确获得图像数据，客户端使用了OnClickListener按键监听机制，当蜂农按下“拍照”按钮时，会通过PictureCall－Back方法来保存所拍摄图像的字节数组，然后使用Android提供的文件I/O功能，将其从字节数组转换成本文定义的格式，从而实现图像信息的存储和上传。

2.4 条码信息采集

在蜂产品基础信息采集系统中还设计了对蜂农的条码用来记录每个蜂农生产蜂蜜、蜂王浆等原料产品的过程，条码在整个系统中扮演了非常重要的角色，它是实现蜂产品质量责任到蜂农的关键。为方便计，条码设计为一维码，如图5所示。其中65602代表蜂农编号，12代表2012年，01为产品名称类别，0代表包装规格，最后002是产品序列号。在本系统中，条码的数据读取上传时通过利用Android手机照相机强大的自动对焦去点功能，利用代码实现将条形码数据读取和存储并发送的。

2.5 采集数据上传的实现

采集数据的上传使用Android智能手机的3G网络。整个传输方式基于“Request-Response”的机制。第一，通过HttpClient类编程取得Android的Http的客户端；第二，利用HttpPost类获得HttpPost的一个实例对象；第三，使用既定的通信协议将需要上传的数据由HttpClient客户端的execute（）方法来实现HttpPost Request；第四，在完成数据实时上传后，客户端取得服务器端发来的Response[12]。与此同时，客户端软件会自动将采集的数据存储在手机内建的数据库中。

3 总结与展望

针对蜂产品全程质量追溯的要求，本文提出并实现了基于Android智能手机的蜂产品基础信息采集系统，该系统具备对养蜂日志数据的完整采集和实时上传等功能。系统对蜂产品生产的一般信息、环境信息和图像信息以及条码信息采集等进行了数据分类和优化。在由于基于Android平台开发，在系统兼容性、用户界面交互等方面表现良好。在长期的测试过程中系统运行稳定、实时性好，得到了蜂农、收购商及蜂企的好评，本文的工作为后续蜂产品质量追溯平台的全面实现打下了良好的基础。

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