基于Android手机的农机作业补贴监管信息采集

孙云云， 江朝晖*， 陈祎琼， 马友华

(1.安徽农业大学信息与计算机学院，安徽合肥 230036；2.安徽农业大学资源与环境学院，安徽合肥 230036)

基于Android手机的农机作业补贴监管信息采集

孙云云1， 江朝晖1*， 陈祎琼1， 马友华2

(1.安徽农业大学信息与计算机学院，安徽合肥 230036；2.安徽农业大学资源与环境学院，安徽合肥 230036)

为了提高农机作业补贴的客观性和监管效率，开发了一种基于Android手机的农机作业信息采集系统。采用摄像头Intent、Service组件和AlarmManager服务设计图像采集模块，基于Android平台的GPS技术设计作业量统计模块，采用Http通信协议设计数据传输模块，并集成为信息采集APP。应用试验表明，输入农机编号、拍照间隔、定位间隔和农机宽度参数，即可自动、实时地获取作业时间、地理位置、田间图像和作业亩数等信息，并通过无线传输或人工读取SD卡2种方式将作业信息移交到相关管理部门。该系统操作简便，信息准确，实时性强，为政府部门进行农机作业补贴提供了便捷、可靠的核算和监管依据。

农机作业；补贴监管；信息采集；Android手机；APP

我国种植业面积大、劳动密集，为了鼓励农民采用农业机械进行大规模生产、提高效率，先后出台了一系列农机补贴政策[1]。尽管目前仍以购机补贴为主，但不少地方开始实施按实际作业情况进行直接补贴的政策，这样更公平、合理，进一步提高了农户和农机手的积极性。

面对农机作业补贴的新模式，传统的人工监管和核算方法不能满足需求，而现有的大部分信息化方法或系统是针对农机的调度、管理或服务设计的，不能直接应用于补贴监管。例如，基于GPS、GPRS和GIS的农机监控调度系统采用PDA车载终端对农机信息进行快速采集，该终端设备体型大，摄像设备像素较低，不能直接传输图片，系统运行影响因素较多，不利于作业量的精确统计[2]；Android平台农机作业服务信息采集系统以Google Maps 的电子地图作为底图，采集农田地块、维修点、加油站、粮库等信息，需要在良好的网络环境下实现，加大了信息采集难度，软件功能较多，但操作流程繁杂[3]；一种用于农机深松作业的智能化监管系统通过安装农机耕深测量传感器、摄像头和显示屏等装备，采集深松深度、作业面积等信息[4]。

针对农机作业直接补贴的新形势以及客观、便捷、高效的监管需求，笔者融合多种信息技术，设计开发了基于Android手机的农机作业信息采集系统，操作简便，信息准确，实时性强，可为政府部门进行农机作业补贴提供便捷、可靠的核算和监管依据。

1 系统结构

该系统以农机作业补贴监管信息采集为目标，以信息准确、兼容便携性和操作简易性为准则。以普及的Android手机为平台，集成信息采集、处理、存储和传输等模块。系统结构见图1。

2 功能模块设计

农机作业补贴监管信息采集系统主要包括图像采集、作业量获取和无线传输3大功能模块，并集成为手机APP。通过农机作业监管APP界面采集农机编号、拍照间隔、定位间隔和农机宽度4个参数，经处理后获取作业时间、经纬度、田间图像和作业面积等信息并保存在手机SD卡中，并将以定位间隔更新的亩数信息显示在手机界面上。作业完成后，通过手机网络将存储在SD卡中的信息发送到服务器端。

2.1 图像采集模块 图像采集模块按输入的时间间隔自动获取农机作业中的田间图片信息，包括隐藏拍照界面、不预览以及设置时间(以分钟计)后自动拍照功能。关键技术有开启Service服务和调用AlarmManager闹钟[5]。图像采集模块通过调用智能手机终端自带的拍照功能，后台开启Service服务，在不产生拍照界面的情况下进行图片信息采集；获取用户在终端输入的拍照时间间隔，启动AlarmManager闹钟服务，实现设定时间间隔内后台拍摄农机作业图片，采集连续时间间隔的农机作业图片。采集到的农机作业图片以时间格式存储在手机SD卡中，并将图片名称以替换更新形式写入txt文档，图片时间格式如：2016-08-31T08：41：56。Serv-ice服务的生命周期见图2。

图1 基于Android手机的农机作业信息采集系统结构Fig.1 The structure of collection system of agricultural machinery working information based on Android mobile phone

图2 Service生命周期Fig.2 Service life cycle

2.2 作业量获取模块 农机作业量统计是以一次作业为单位，根据手机端采集到的经纬度数据统计作业面积。农机操作者通过在软件界面中输入的定位间隔值来确定经纬度坐标更新的时间，定位间隔以ms为单位，为了获取较为精确的作业面积，通常设置作业间隔为最小单位1 s，定位精度以m为单位，选择位置服务的监听状态[6]。

图3 作业面积获取流程Fig.3 Working area acquisition process

经GPS定位产生农机在田间的位置信息后，计算农机作业行进的距离，获取作业面积，流程如图3所示。农机行进的距离的计算是利用短时间(定位间隔记为i)内农机位置(经度和纬度)的变化，记为a(lat_a，lng_a)点到b(lat_b，lng_b)点的变化，lng_a为a点经度值，lat_a为a点纬度值，lng_b为b点经度值，lat_b为b点纬度值，利用式(1)获取农机在时间间隔i内农机行进的距离L，其中行进距离L的运算单位为m。获取L后，经式(2)运算就可以得到农机在时间间隔i内的作业面积S1(m2)，将获取的作业面积S1累加得到农机本次作业的面积S。

(1)

S1=L×d

(2)

式中，R为地球半径；a1是a点纬度的弧度值；a2是a点经度的弧度值；b1是b点纬度的弧度值；b2是b点经度的弧度值；d为农机宽度。一次作业结束时，经处理产生的作业面积数据存储在txt文档中后保存到手机SD卡中。

2.3 无线传输模块 Android与服务器的通信采用超文本传送协议，使用基于HttpClient与服务器交互的方法[7]。采用请求/响应模型，Android客户端向服务器发送的请求包含了：请求的方法、URL、协议版本和客户信息等[8]。无线传输模块以3G/4G网络为传输媒介，在一次作业结束时，点击发送按钮，通过手机网络将本次作业的数据发送到服务器。无线传输模块实现的基本点有：①从系统配置中获取主机的IP地址和端口；②在Eclipse环境创建时添加相关权限[9]。

农机作业采集系统的具体传输包括图片的发送和txt文档的发送，图片数据的传输通过读取存有图片名称的txt文档，获取图片的路径后通过手机网络将每次作业产生的最后一张田间图片发送到服务器；txt文档发送模块是通过读取txt文档存储路径选择文档，将存有作业面积数据信息的文档上传到服务器。

2.4 APP开发 客户端适用于Android 4.0及以上版本系统，具有GPS定位和拍照功能，支持移动无线网络传输。采用魅族m1 note Android手机作为测试客户端，操作系统为Android 5.1.8.0版本，后置1 300万像素摄像头，支持移动3G/4G网络以及WlFl数据传输，所用的测试服务端为Tomcat7.0Web服务器，客户端的开发平台为Eclipse、Java EE平台[3]。

界面设计了三大功能区域，即参数设置区域、作业量实时显示区域以及按钮功能选择区域。参数设置包含农机编号、拍照间隔、定位间隔和农机宽度4个输入框，后3种分别以min、s和m为计量单位。用户在界面中输入驾驶农机的编号、合适的拍照间隔、定位间隔和驾驶农机的宽度，通过layout中的inputType限定界面参数的输入类型，基于实际农机编号，将农机编号输入类型设定为数字和字母的组合，拍照间隔以及定位间隔限定为number类型，即整型数据，将农机宽度的输入类型限定为numberDecimal浮点型。作业量显示模块实时更新显示统计的作业量信息，以m2为单位。按钮选择功能区包含开始、结束和发送3个按钮，作业开始时，点击开始按钮进行农机作业信息采集，点击结束按钮终止本次作业信息采集，一次作业完成后，点击发送按钮将采集到的信息上传到服务器。

软件操作流程见图4，打开农机作业监管APP，开启GPS定位和授时功能，用户输入农机编号、拍照间隔、定位间隔、农机宽度参数，点击开始按钮后，系统会检测是否输入相关参数，如果没有输入,界面中会出现提示信息。输入完成后即自动、实时地获取作业时间、地理位置信息、田间图像和作业面积等信息，并存储在手机SD卡中。作业结束时，点击“结束”键，即保存采集结果。点击“发送”按钮，自动开启手机网络，将采集到的作业信息发送到服务器端。

图4 基于Android手机的农机作业信息采集软件操作流程Fig.4 The operation flow of collection software of agricultural machinery working information based on Android mobile phone

3 试验结果

在安徽农业大学农业园进行试验测试。将手机插入到农机的支架插槽中，摄像头朝向田间，显示屏面向操作手，开启农机作业监管APP，打开服务器端接收数据。在农机作业监管APP中按照如图5所示的界面进行参数输入，输入农机编号为“FT568Y4567-5621”，每2 min采集一次图片数据，每一秒钟更新一次位置信息，农机宽度为3 m，点击“开始”按钮，开始采集信息，界面更新显示亩数数据，作业结束时，点击结束按钮，作业信息存储到手机SD卡，点击发送按钮，将数据发送到服务器。测试发送的图片信息见图6，发送的作业面积数据见表1。经过反复试验表明，该系统终端界面直观，操作便利，工作工程中系统稳定可靠，后台接收信息及时、准确。

图5 采集终端界面Fig.5 Acquisition terminal interface

图6 作业图片存储示意Fig.6 Job image storage

序号SerialNo．农机编号AgriculturalmachineryNo．作业时间Workinghours纬度Latitude°经度Longitude°作业量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 结语

针对农机作业直接补贴的新形势以及客观、便捷、高效的监管需求，基于Android手机设计、开发了一款实用的农机作业信息采集系统。工作时，将手机终端固定在农机上，并输入必须的参数，即可自动、实时地获取作业时间、地理位置、田间图像和作业面积等信息，并通过无线传输或人工读取SD卡等方式移交到管理部门，进行高效、准确的补贴核算和监管。试验测试表明，采集系统操作简便，用户体验好，信息采集准确，传输快捷。由于不需要专门的硬件设备，成本低，可望获得大规模的应用和推广。

[1] 张云飞.农机购机补贴的探讨与思考[J].农业开发与装备,2016(4):101.

[2] 李洪,姚光强,陈立平.基于GPS、GPRS和GIS的农机监控调度系统[J].农业工程学报,2008(S2):119-122.

[3] 刘卉，邓晓璐，王慧平，等.Android平台农机作业服务信息采集系统：基于Google Maps[J].农机化研究，2015(10): 215-219.

[4] 王锁良，王佳兴，梁卉.一种智能化监管系统在农机深松作业中的开发与应用[J].农业机械，2016(4):128-129.

[5] 李刚.疯狂Android讲义[M].2版.北京: 电子工业出版社,2013.

[6] 赵庆展，靳光才，周文杰，等.基于移动GIS的棉田病虫害信息采集系统[J].农业工程学报，2015,31(4):183-190.

[7] 郭猛.Android手机远程控制系统的研究与实现[D].济南: 山东大学，2015.

[8] 马昭征.基于HTTP的安卓与服务器交互方法的实现[J].无线互联科技，2015(3): 92-96.

[9] 祝洪娇.基于Android平台的位置服务系统的设计与实现[D].北京: 北京交通大学，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

安徽省科技攻关项目(1501031102)；安徽省自然科学基金项目(1508085MF110)；农业部农业物联网技术集成与应用重点实验室开放基金项目(2016kL01)。

孙云云( 1992- )，女，安徽界首人，硕士研究生，研究方向：计算机应用技术。*通讯作者，教授，硕士生导师，从事农业信息学研究。

2016-09-23

S 127

A

0517-6611(2016)34-0232-03