路順濤　馬奉先　郭驊

【摘要】 隨著農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)移動(dòng)終端因其便攜性受到廣泛重視和應(yīng)用。但目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)適用于農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域的數(shù)據(jù)同步技術(shù)和協(xié)議，這大大限制了農(nóng)業(yè)移動(dòng)終端的功能。基于此，本文結(jié)合農(nóng)業(yè)信息化工程應(yīng)用實(shí)踐，基于SyncML協(xié)議研究了適用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)同步協(xié)議，提出了一種農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并在Android平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)終端數(shù)據(jù)同步軟件的開(kāi)發(fā)。

【關(guān)鍵詞】 Android平臺(tái) SyncML協(xié)議 同步技術(shù)

一、研究背景

近年來(lái)，國(guó)家從政策和資金層面對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的支持，有力推動(dòng)了相關(guān)企業(yè)和科研院所的技術(shù)研究，極大的促進(jìn)了農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展。現(xiàn)在，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員可以使用電腦等設(shè)備管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。但是電腦體積較大，不便于攜帶，部分農(nóng)民缺乏基本電腦操作技能，這限制了電腦在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用范圍。而手機(jī)具有體積小、便于攜帶和操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，在有條件的地區(qū)，手機(jī)等電子設(shè)備已經(jīng)被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，生產(chǎn)人員可用手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境信息的采集，并控制溫室機(jī)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)溫室環(huán)境，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。

比如：在內(nèi)蒙古通遼市奈曼旗，339個(gè)溫室大棚安裝了多功能農(nóng)業(yè)環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集儀，可將大棚空氣溫度、濕度及土壤溫度、濕度等數(shù)據(jù)通過(guò)短信方式發(fā)送到菜農(nóng)的手機(jī)上，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控[1]；南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為江蘇常熟市董浜鎮(zhèn)農(nóng)技推廣服務(wù)中心開(kāi)發(fā)了手機(jī)終端，可通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室環(huán)境參數(shù)與控制溫室設(shè)備。這些農(nóng)業(yè)移動(dòng)終端可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，但不具備大量數(shù)據(jù)的在線同步功能。

隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)向?qū)I(yè)化、精細(xì)化發(fā)展，海量數(shù)據(jù)同步與數(shù)據(jù)在線分析對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、流通各個(gè)環(huán)節(jié)變得不可或缺。因此，研究農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)同步技術(shù)非常重要?；诖?，本文通過(guò)在對(duì)農(nóng)業(yè)移動(dòng)管理終端中的數(shù)據(jù)同步方法進(jìn)行研究，基于SyncML國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)同步協(xié)議，提出一種具備通用性的農(nóng)業(yè)移動(dòng)終端數(shù)據(jù)同步協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，并在農(nóng)業(yè)信息化工程實(shí)踐中應(yīng)用。

二、SyncML標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

SyncML協(xié)議由IBM、Lotus和Motorola等商家組織發(fā)起成立的數(shù)據(jù)同步論壇SyncML發(fā)起組制定的，從2000年12月SyncML1.0發(fā)布以來(lái)，已經(jīng)有近700家的公司宣布支持該協(xié)議。

SyncML是synchronization markup language（同步標(biāo)記語(yǔ)言）的簡(jiǎn)寫(xiě)，該協(xié)議基于XML語(yǔ)言。它是一套協(xié)議集，主要包括4個(gè)部分：SyncML數(shù)據(jù)同步協(xié)議的框架結(jié)構(gòu)，SyncML同步協(xié)議、SyncML表示協(xié)議、SyncML的傳輸方式。SyncML同步協(xié)議主要定義了數(shù)據(jù)同步操作的會(huì)話過(guò)程中的數(shù)據(jù)流程，同步雙方的握手過(guò)程，數(shù)據(jù)同步操作的類(lèi)型等；SyncML表示協(xié)議主要涉及同步所支持的數(shù)據(jù)類(lèi)型、命令格式，能在各種網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)腟yncML消息格式；SyncML消息可以在任何一種有線和無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)連接上傳輸，在SyncML協(xié)議的傳輸綁定中定義了可以在基于HTTP、WSP、OBEX三種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連接上傳輸SyncML包和消息[2][3]，如下圖所示。

三、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)同步協(xié)議設(shè)計(jì)

基于SyncML標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，結(jié)合農(nóng)業(yè)信息化工程應(yīng)用實(shí)際，采用服務(wù)器/客戶端架構(gòu)。協(xié)議的傳輸層采用HTTP協(xié)議，物理層由因特網(wǎng)承載。在該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，同步引擎模塊由Funambol開(kāi)發(fā)包提供，該開(kāi)發(fā)包提供了系統(tǒng)為同步策略和解決沖突所需要的設(shè)置。為保持SyncML協(xié)議對(duì)不同傳輸協(xié)議的兼容，本同步系統(tǒng)中采用HTTP1.1協(xié)議同步傳輸數(shù)據(jù)。傳輸層模塊的另一功能是將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和命令封裝成XML格式，將接收到的XML格式的數(shù)據(jù)包解析成SyncML格式，便于讀取其相應(yīng)的數(shù)據(jù)和命令。

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)同步模塊主要負(fù)責(zé)從移動(dòng)終端的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)讀取數(shù)據(jù)與傳輸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)于本系統(tǒng)而言，即本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式與vACD格式的轉(zhuǎn)換，包括增加、刪除、修改等。如圖1所示：

服務(wù)器端所有變量采用GUID（全局ID），客戶端采用LUID（本地ID），GUID集可以大于LUID，所有同類(lèi)型的數(shù)據(jù)以一對(duì)一映像關(guān)系存儲(chǔ)在服務(wù)器和客戶端。同步錨有Last和Next兩種，在同步會(huì)話的初始化時(shí)發(fā)送同步錨，Last同步錨發(fā)送設(shè)備點(diǎn)的最后同步事件，Next同步錨發(fā)送設(shè)備點(diǎn)的當(dāng)前時(shí)間。在客戶端和服務(wù)器互相發(fā)送同步錨。在接收到Next同步錨后，接收設(shè)備必須保存該同步錨，直至下次同步。

四、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式設(shè)計(jì)

農(nóng)業(yè)工程應(yīng)用中，部署在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和執(zhí)行器分別完成采集數(shù)據(jù)和控制環(huán)境調(diào)控裝備（如風(fēng)機(jī)、灌溉、通風(fēng)和遮陽(yáng)）等功能，可采用有線或者無(wú)線方式。網(wǎng)關(guān)管理傳感器和執(zhí)行器，具備數(shù)據(jù)采集、匯聚、控制和反饋等功能。服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)間采用局域網(wǎng)方式部署，本系統(tǒng)中的SyncML服務(wù)器端程序也運(yùn)行在此服務(wù)器上。SyncML客戶端可以是手機(jī)等終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)信息的遠(yuǎn)程同步等功能。

目前，SyncML能夠同步通訊錄、日歷、任務(wù)安排和備忘錄等信息，相應(yīng)的支持vCard、vCalendar、vNote等格式[4]，這些數(shù)據(jù)格式與農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)有較大區(qū)別，因此本文提出一種農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)同步格式：vACD（Agriculture Command Data），譯為農(nóng)業(yè)命令和數(shù)據(jù)格式。

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)格式中須有以下字段，傳感器和執(zhí)行器ID識(shí)別號(hào)、數(shù)據(jù)（指令）分類(lèi)號(hào)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)內(nèi)容、時(shí)間標(biāo)識(shí)和校驗(yàn)碼等。在農(nóng)業(yè)規(guī)模化種植系統(tǒng)中，需要對(duì)分布在廣泛區(qū)域內(nèi)的多個(gè)基地實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，依據(jù)系統(tǒng)擴(kuò)展性的需要，在數(shù)據(jù)格式中增加基地識(shí)別號(hào)字段。

五、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

谷歌公司于2013年6月推出了Android開(kāi)發(fā)環(huán)境Android Studio。本文采用Android Studio集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，Android SDK 2.2版本，運(yùn)行于Windows 8平臺(tái)。

本系統(tǒng)基于開(kāi)源項(xiàng)目Funambol。該平臺(tái)的同步服務(wù)器基于J2EE平臺(tái)，采用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，由于Java語(yǔ)言具有跨平臺(tái)的特點(diǎn)，因此可以部署在多種操作系統(tǒng)平臺(tái)之上。該開(kāi)源項(xiàng)目還給開(kāi)發(fā)者提供了SyncML協(xié)議開(kāi)發(fā)所需的同步服務(wù)器和同步客戶端公共開(kāi)發(fā)包[3]。

用戶界面負(fù)責(zé)跟用戶之間的交互，它的好壞決定了用戶的使用效率和體驗(yàn)。本系統(tǒng)按android的組件關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)，用到的活動(dòng)（Activity）有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接活動(dòng)，數(shù)據(jù)同步活動(dòng)，最新數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)顯示活動(dòng)，閉環(huán)控制活動(dòng)等。主要界面如圖2所示：

六、結(jié)語(yǔ)

本研究課題針對(duì)智能農(nóng)業(yè)的應(yīng)用，提出了一種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中基于分布式協(xié)作模式的數(shù)據(jù)同步方法，在SyncML協(xié)議架構(gòu)基礎(chǔ)上，通過(guò)研究新型數(shù)據(jù)同步錨、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)同步模塊、數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)方法，開(kāi)發(fā)了基于Android平臺(tái)的數(shù)據(jù)同步客戶端應(yīng)用程序。結(jié)果表明，本文提出的平臺(tái)及實(shí)現(xiàn)方法能夠滿足農(nóng)業(yè)云數(shù)據(jù)同步的需求，對(duì)智能農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域的數(shù)據(jù)同步具有較好的實(shí)踐意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 艾偉. 基于Android智能手機(jī)的溫室環(huán)境監(jiān)控技術(shù)的研究[D]. 宜昌：三峽大學(xué)，2012

[2] Funambol.Funambol Developers Guide version 8.7[EB/OL]. http：//www.funambol.com/

[3] 黨海濤. SyncML協(xié)議研究及其在Android上的實(shí)現(xiàn). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.26頁(yè)

[4] 劉會(huì). SE-SyncML數(shù)據(jù)同步模型設(shè)計(jì)及其在PIM中的應(yīng)用[D]. 北京：北京郵電大學(xué)，2008

[5] 蔡菁. 基于Android平臺(tái)的數(shù)據(jù)同步技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 重慶：重慶郵電大學(xué)，2011