Android是一個開放性的開發(fā)平臺,由Google公司和開放手機(jī)聯(lián)盟開發(fā),基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)[1]。主要應(yīng)用于移動設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦。Android的系統(tǒng)架構(gòu)主要分為應(yīng)用程序?qū)印?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層和Linux內(nèi)核層。
   水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)AITSS(Aquaculture Internet Things Service System)是一個面向水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)，應(yīng)用現(xiàn)代物聯(lián)技術(shù)[2]集成行業(yè)業(yè)務(wù)處理應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)平臺。系統(tǒng)采用自然語言與計(jì)算機(jī)語言相融合的方法，使用豐富的命令集(管理命令、用戶命令、開發(fā)命令和短信命令)，實(shí)現(xiàn)人-物-物之間的信息交流。系統(tǒng)的語音、視頻、短信、傳感、監(jiān)控等服務(wù)不受硬件、通信協(xié)議及方式的限制，集成的行業(yè)業(yè)務(wù)處理應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)簡單、更新方便、擴(kuò)展靈活。
   本文基于Android平臺，設(shè)計(jì)并開發(fā)了水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)Android手機(jī)客戶端(AITSS for Android)，將在線監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)等功能集成于本應(yīng)用軟件。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    根據(jù)用戶需求，系統(tǒng)能夠完成在線監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、設(shè)備管理、參數(shù)設(shè)置、外觀選擇等功能。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　(1)在線監(jiān)測：在線監(jiān)測主要完成系統(tǒng)中所有管理區(qū)監(jiān)測設(shè)備(傳感器)的管理操作，包括設(shè)備開啟或關(guān)閉、查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、監(jiān)測指標(biāo)及監(jiān)測值等。
    (2)遠(yuǎn)程控制：遠(yuǎn)程控制主要完成系統(tǒng)中所有管理區(qū)控制設(shè)備(控制器)的管理操作，包括設(shè)備的開啟或關(guān)閉、查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)定控制設(shè)備的工作方式(控制模式)等。
　 (3)設(shè)備管理：設(shè)備管理主要完成水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)支持的系統(tǒng)成員的管理操作，主要包括系統(tǒng)成員的添加、刪除、查詢、系統(tǒng)作業(yè)的配置等。
    (4)參數(shù)設(shè)置：參數(shù)設(shè)置主要完成服務(wù)器地址、端口號和系統(tǒng)刷新頻率的設(shè)置。
    (5)外觀選擇：用于為用戶提供個性化的系統(tǒng)界面配色方案和外觀選擇。
2 開發(fā)環(huán)境
    水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)器操作系統(tǒng)使用FreeBSD進(jìn)行系統(tǒng)管理，使用MySQL 5.0數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)和配置的存儲。手機(jī)客戶端與AITSS交互流程如圖2所示。

    在安裝有Windows操作系統(tǒng)的PC機(jī)進(jìn)行Android開發(fā)環(huán)境的搭建[1]，需要Oracle公司的Java SE JDK和Java運(yùn)行環(huán)境(Java Runtime Environment)，Eclipse IDE和Android SDK。
　開發(fā)環(huán)境如下：
　JAVA SE JDK：Java version 1.7.0_25；Java SE Runtime Envitonment <build 1.7.0_25-b16>。
    Eclipse IDE：Eclipse Java IDE for Web Developers. Indigo Service Release 2。
    Android SDK：Android 2.3.3（API 10）。
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
3.1 網(wǎng)絡(luò)連接
    使用Android3.0及以上版本訪問WebService會出現(xiàn)android.os.NetworkOnMainThreadException的問題[3],通過在Activity類添加onCreate( )方法中添加Strict代碼解決。核心代碼如下：
        //解決Android3.0以上版本的Socket連接問題
        StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode
         .Threadpolicy.builder().detectDiskReads()
        .detectDiskWrites().detectDiskNetwork()
              .penaltyLog().build());
        StrictMode.setVmPolicy(new StrictMode
              .VmPolicy.builder().detectLeakedSqlLite
              Objects().penaltyLog().penaltyDeath()
              .build());
3.2 在線監(jiān)測
    實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測功能需要解決監(jiān)測設(shè)備獲取、監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取和繪制監(jiān)測曲線等系統(tǒng)需求。
3.2.1 獲取監(jiān)測設(shè)備
　本程序在單獨(dú)線程中獲取水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng),服務(wù)器端已完成配置的監(jiān)測地點(diǎn)和監(jiān)測設(shè)備詳情。根據(jù)Socket的返回值使用Android提供的ListView()組件顯示獲取到的信息。在處理Socket時，使用singleton模式[4](單例模式)獲取SocketHelper，代碼如下：
    syncharonized(synObj){
　　        if(socketHelper == null) {
　            socketHelper = new SocketHelper(context);
　        }
    }
    根據(jù)Socket返回值顯示加載有監(jiān)測地點(diǎn)和設(shè)備信息的彈出窗口popupwindow時，需要將其setFocusable屬性設(shè)置為true，否則無法獲取到彈出窗口里的焦點(diǎn)，由此導(dǎo)致彈出窗口中可能存在輸入框等控件無法輸入。
3.2.2 獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)
　    傳感設(shè)備監(jiān)測到的環(huán)境數(shù)據(jù)會通過數(shù)傳設(shè)備實(shí)時傳輸并儲存在服務(wù)器端。在使用手機(jī)客戶端進(jìn)行在線監(jiān)測時，需要使用monitorDataHandler( )方法對服務(wù)器端的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時獲取，代碼如下：
       //獲取每行監(jiān)測數(shù)據(jù)(格式為373737：34.44[時間整數(shù)：監(jiān)測數(shù)據(jù)值])
　    String[] md = infos[i].split(Constants
　        .Command.COMMAND_SEPARATOR);
　    if (&ldquo;&rdquo;.equals(md[0].trim()))
　　        continue;
　    date = MathHelper.getLong(md[0],0) * 1000;
　    value = MathHelper.round(Float.valueOf(md[1]),3);
　    series.addData(date,value);
　    實(shí)時獲取到的監(jiān)測數(shù)據(jù)將在監(jiān)測顯示容器TextView( )組件中進(jìn)行顯示和實(shí)時更新。
3.2.3 監(jiān)測曲線繪制
    為便于用戶查看一定時間段內(nèi)的監(jiān)測指標(biāo)變化趨勢，設(shè)計(jì)開發(fā)了監(jiān)測曲線繪制功能。
    監(jiān)測曲線的橫軸為實(shí)時時間參數(shù)，表示服務(wù)器端獲取到該監(jiān)測值的時間點(diǎn)，橫軸刻度根據(jù)時間變化實(shí)時更新，監(jiān)測曲線的為使用監(jiān)測值，表示對應(yīng)時間點(diǎn)的監(jiān)測指標(biāo)值；縱軸使用動態(tài)坐標(biāo)，根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)的最大最小值進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，并在最大最小值相等時根據(jù)數(shù)據(jù)精度進(jìn)行上下縮放。
    使用Android提供的TextView( )組件作為曲線顯示容器，定義并使用drawLine(Canvas canvas)函數(shù)進(jìn)行曲線繪制，關(guān)鍵代碼如下：
    canvas.drawPoint(mChartRect.left,mChart.bottom - y0,this.mSeriesPaint);
    canvas.drawLine(mChartRect.left + x0 *
　　       mXSrawUnit, mChartRect.bottom - y0,
　　       mChartRect.left+x1* mXDrawUnit,
　　       mChartRect.bottom-y1, mSeriesPaint);
3.3 遠(yuǎn)程控制
    遠(yuǎn)程控制主要對用于水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)的自動化設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。設(shè)備控制模式根據(jù)生產(chǎn)需要分為人工控制、定時控制和自動控制三種。
3.3.1 選擇控制模式
    系統(tǒng)根據(jù)用戶的需要，設(shè)計(jì)開發(fā)了三種控制模式：(1)人工模式，滿足用戶隨時隨地控制設(shè)備的需求；(2)定時模式，通過設(shè)置時間隊(duì)列，滿足設(shè)備定時控制；(3)自動模式，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖專家系統(tǒng)，進(jìn)行智能化決策及設(shè)備控制。在遠(yuǎn)程控制界面，選擇不同控制模式，顯示不同視圖View( )。選擇人工模式時，切換控制模式顯示視圖的代碼如下：
     case R.id.chkManualControl:
     startContent.setVisibility(Constants.Visibility.GONE);
     endContent.setVisibility(Constants.Visibility.GONE);
     break;
3.3.2 獲取設(shè)備狀態(tài)
    準(zhǔn)確獲取設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)是進(jìn)行設(shè)備遠(yuǎn)程控制的重要前提。本程序定義設(shè)備狀態(tài)變量devState為一個可進(jìn)行滑動操作的SlipButton對象[5]。賦值代碼為：
    devState=(SlipButton)findViewById
                     (R.id.devstate)
    獲取設(shè)備狀態(tài)代碼如下：
       float open = MathHelper.getFloat(dev[1],0);
       devState.setCheck(open>0);
       paraZone.setVisibility(Constants.Visibility.VISIBLE);
3.3.3 定時控制
    定時本文控制的原理是用戶根據(jù)需要自主設(shè)定改變控制設(shè)備狀態(tài)的起止時間點(diǎn)。如當(dāng)前增氧機(jī)狀態(tài)為開啟，用戶可以根據(jù)需要，設(shè)定在某一時間點(diǎn)將增氧機(jī)狀態(tài)更改為關(guān)閉，并在另一時間點(diǎn)再次開啟增氧機(jī)。關(guān)鍵代碼為：
        String mode= oprMode==0?&rdquo;auto&rdquo;:(devdate
                  .isChecked()?&rdquo;on&rdquo;:&rdquo;off&rdquo;)
        try{
           String b= startTime.getText().toString();
           long beginTime =DateHelper.convert2long(b,
                    &ldquo;yyyy-MM-dd HH:mm&rdquo;);
           begin =(int)(beginTime- currentTime);
        }
4 試驗(yàn)與結(jié)果分析
　使用設(shè)計(jì)并開發(fā)的客戶端程序，進(jìn)行基于Android平臺的水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用試驗(yàn)。本實(shí)例使用安裝有Android4.0.3版本的手機(jī)，在CDMA2000的3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行。
    軟件使用流程為：打開應(yīng)用程序，輸入用戶名和密碼，以默認(rèn)服務(wù)器地址和端口號登錄；手機(jī)根據(jù)用戶的手勢指令將信息發(fā)送到服務(wù)器，并將解析后的信息及時回送到手機(jī)端，經(jīng)應(yīng)用程序處理后顯示在手機(jī)上。用戶可以實(shí)時管理監(jiān)測設(shè)備，查看實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)和指標(biāo)變化曲線；通過遠(yuǎn)程控制命令進(jìn)行設(shè)備的人工開啟和關(guān)閉、定時開啟和關(guān)閉，也可連接到專家系統(tǒng)使用自動智能控制模式[6]。系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例如圖3、圖4所示。

    程序的開發(fā)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)證明，客戶端軟件能夠完成與服務(wù)器端水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)的交互，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的在線監(jiān)測和水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。由于Android平臺對硬件配置的適應(yīng)性和平臺的開放性，用戶可以將已有視頻監(jiān)控設(shè)備移植到客戶端中，實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時在線監(jiān)控[7]?；贏ndroid平臺的客戶端程序易于獲取，通過網(wǎng)絡(luò)即可方便地下載安裝，享受物聯(lián)服務(wù)。
    本文基于Android平臺，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)所需的環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)和生產(chǎn)設(shè)備，設(shè)計(jì)開發(fā)了一個開放式的智能手機(jī)客戶端平臺。該客戶端平臺與物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行交互，起到信息展示和發(fā)布的作用，而信息的處理和存儲皆由物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)完成。還可以根據(jù)用戶的不同需求配置不同的傳感監(jiān)測設(shè)備和控制設(shè)備，將該客戶端應(yīng)用于其他行業(yè)， 設(shè)計(jì)出適用于各個領(lǐng)域的物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)。
　此方案可以有效降低系統(tǒng)開發(fā)成本，延長系統(tǒng)存活周期，具有靈活、高效、可擴(kuò)展的特性，應(yīng)用前景較好。
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