毕业论文-基于android系统的玉米病虫草害诊断系统的研究

石河子大学信息科学与技术学院毕业论文课题名称基于ANDROID的玉米病虫草害诊断系统的研究学生姓名程泽2007081958程宏霞2007081980学院信息科学与技术学院专业年级信息管理与信息系统2007级指导教师戴建国讲师完成日期二一一年六月八日基于ANDROID的玉米病虫草害诊断系统的研究摘要玉米是我国重要的粮饲作物及工副业原料，近年来，玉米病虫草害发生有明显上升趋势，仍是限制玉米产量增加的重要因素。玉米生产与植保专家时空分布不对称，农业生产第一线缺少包括植保专家在内的农业专业技术人员的实时指导，是导致玉米病虫草害发生并限制玉米增产的原因之一1。随着农村信息化进程的深入推进，智能通讯设备迅速普及，利用智能手机为载体，编写农业专家系统软件，使得生产一线技术人员及农户及时对玉米病虫草害进行诊断和防治已刻不容缓。我们通过对玉米病虫草害的发生及其防治现状的研究，运用JAVA语言和SQLITE数据库开发一个基于ANDROID的玉米病虫草害诊断系统，用于生产一线技术人员及农户对玉米病虫草害实时诊断，以提高玉米产量及质量。本篇论文以该系统的分析、设计和开发的全过程为主线，给出基于ANDROID的玉米病虫草害诊断系统的设计和技术实现过程，讨论了设计该系统时的思想、方法和过程。关键词病虫草害诊断图像推理ANDROIDTHECORNILLCHINESECATERPILLARFUNGUSDIAGNOSISSYSTEMBASEDONANDROIDABSTRACTCORNISANIMPORTANTFORAGECROP,INDUSTRIALANDSIDELINERAWMATERIALINCHINAINRECENTYEARS,THEINCREASINGTRENDOFMAIZEDISEASECHINESECATERPILLARFUNGUSISSTILLASIGNIFICANTFACTORONINCREASINGMAIZEYIELDCORNPRODUCTION,EPPOEXPERTSTIMESPACEDISTRIBUTIONASYMMETRYANDLACKINGOFTHEREALTIMEGUIDANCEOFINFRONTLINEAGRICULTUREEXPERTSISTHEREASONTHATCORNILLCHINESECATERPILLARFUNGUSHAPPENANDLIMITMAIZEYIELDINCREASINGWITHTHEDEEPENINGOFRURALINFORMATIONPROCESS,THEINTELLIGENTCOMMUNICATIONEQUIPMENTRAPIDPOPULARIZATION,USINGSMARTPHONESASTHECARRIER,WRITINGAGRICULTURALEXPERTSYSTEMSOFTWARE,MAKEPRODUCINGTECHNICALPERSONNELANDTHEFARMERSOFMAIZEDISEASECHINESECATERPILLARFUNGUSINTIMEFORDIAGNOSISANDPREVENTIONHASISURGENTLYNEEDEDWETHROUGHTHEILLCHINESECATERPILLARFUNGUSOFMAIZEOCCURRENCEANDCONTROL,USEJAVALANGUAGEANDBASEDONANDROIDTODEVELOPASQLITEDATABASEOFCORNILLCHINESECATERPILLARFUNGUSDIAGNOSISSYSTEMFORPRODUCINGTECHNICALPERSONNELANDCORNFARMERSONREALTIMEDIAGNOSISILLCHINESECATERPILLARFUNGUSTOIMPROVETHEMAIZEYIELDANDQUALITYTHISPAPERTOTHISSYSTEMANALYSIS,DESIGNANDDEVELOPMENTENTIREPROCESSASTHEMAINLINE,GIVETHECORNILLCHINESECATERPILLARFUNGUSDIAGNOSISSYSTEMBASEDONANDROIDDESIGNANDTECHNICALREALIZATIONPROCESS,DISCUSSESTHEDESIGNOFSYSTEMABOUTIDEAS,METHODSANDPROCESSKEYWORDSILLCHINESECATERPILLARFUNGUSDIAGNOSISIMAGESINFERENCEANDROID目录第一章任务书111题目112设计时间113其他相关内容114设计资料115工作内容2151系统可行性分析和需求分析2152系统数据库设计2153系统总体设计与详细设计2154系统测试216课题分工317设计成果3171系统ANDROID手机安装程序、数据库和图片库各一套3172系统源程序一份3173系统软件的安装及系统的演示等视频各一个3174系统开发文档一套及毕业论文一份3第二章系统开发可行性分析421技术可行性422经济可行性423操作可行性4第三章开发运行环境531系统开发和运行环境5311系统开发环境5312系统运行环境532开发工具介绍5321JDK605322ECLIPSE5323SQLITE36324ARGOUML6325POWERDESIGNER7326DROIDDRAW7327ANDROIDSDK7第四章需求分析841引言8411编写目的8412研究背景842实际诊断流程及不足点分析10421病虫草害实际诊断流程10422不足点分析1043任务概述11431用户特点11432系统目标1144需求规定11441对系统功能的规定11442输入输出数据的要求12443系统性能需求13444对系统的其它需求规定13445系统需求UML用例图13446系统的领域模型14第五章数据库分析与设计1551编写目的1552系统数据表及其用途1553概念设计15531系统实体关系图1654数据库设计16第六章系统设计1861模块分析18611病害推理式诊断模块分析18612病害指认式诊断模块分析19613虫害指认式诊断模块分析19614草害指认式诊断模块分析19615GPS定位功能模块分析1962系统总体设计20621系统总体技术路线21622MVC模式简介22623系统分层架构模型2363系统详细设计24631病害推理式诊断24632病害指认式诊断29633虫害指认式诊断31634草害指认式诊断33635GPS定位功能35第七章系统实现3971系统主窗口实现39711系统主窗口界面实现39712系统主窗口功能实现4272SQLITE数据库访问实现4273指认式诊断实现4374病害推理式诊断实现4575GPS定位功能实现47第八章测试报告5081测试目的5082测试背景5083测试方法5084测试结果记录5085对软件功能的评价54第九章系统的特点与难点5591系统特点5592系统难点55921推理算法的设计55922ANDROID应用程序开发方面55923指认式诊断56924SQLITE数据库的连接以及访问56第十章开发总结57101系统需求分析与系统框架设计认识57102数据库分析与设计认识57103自我学习与提高57104团队合作精神58105不足和提高58参考文献59致谢60第一章任务书11题目基于ANDROID的玉米病虫草害诊断系统的研究12设计时间（1）第12周搜集、整理、分析相关文献、资料（2）第36周对用户进行需求分析（3）第7周系统功能模块分析及其划分（4）第89周数据库设计（5）第1013周系统设计及其编程实现（6）第1415周系统运行调试、修改并撰写文档（7）第16周准备答辩总计16周13其他相关内容项目提出者石河子大学信息科学与技术学院相邻课题情况或子课题情况国家“863”项目和科技支撑计划项目软件内容详见第六章系统设计指导老师戴建国老师开发人员信息科学与技术学院信管07级程泽2007081958程宏霞2007081980软件用户农业科技人员、玉米种植农户14设计资料指导老师提供的玉米病虫草害田间事实图片。国家标准项目开发计划规范（GB856T88）软件需求说明书规范（GB856T88）数据库设计说明书规范（GB856788）数据要求说明书规范（GB856T88）详细设计说明书规范（GB856788）操作手册规范（GB856788）用户手册规范（GB856788）测试计划、测试分析报告规范（GB856788）详细设计说明书规范GB85678815工作内容151系统可行性分析和需求分析分析系统的可行性，说明该软件开发项目的实现在技术上、经济上和操作上的可行性，评述为了合理地达到开发目标可供选择的各种可能实施方案，说明并论证所选定实施方案的理由。并且对系统需求做出较为全面的规定；给出系统的约束条件以及某些数据格式。对所开发软件的功能、用户界面及运行环境等作出详细的说明。它是在用户与开发人员双方对软件需求取得共同理解并达成协议的条件下编写的，也是实施开发工作的基础。152系统数据库设计数据库设计的好坏很大程度上影响着软件的质量以及软件开发的成败。该部分内容对数据库做出定义，依照数据库设计的规范步骤进行设计数据库，使数据库达到较高的规范化要求，以指导下一阶段的系统设计工作。153系统总体设计与详细设计该部分内容是概要实际阶段的工作成果，它应进行系统功能分配、模块划分、系统框架构建、运行设计等，为详细设计提供基础。详细设计着重描述每一模块是怎样实现的，包括实现算法、逻辑流程等。照已经分析出的系统模块进行编码设计，生成基于ANDROID的玉米病虫草害诊断系统的源代码。154系统测试为了更好的对本软件的正确性做出客观公正的评价，进一步的对本软件进行验证，给用户一个满意的软件，让用户更好的使用本软件，从而提高用户的工作效率。为此，我们要制定一个测试计划并对已完成系统进行测试。测试计划应包括测试的内容、进度、条件、人员、测试用例的选取原则、测试结果允许的偏差范围等。测试工作完成以后，应提交测试计划执行情况的说明，对测试结果加以分析，并提出测试的结论意见。16课题分工程泽功能实现，界面设计，系统测试等。程宏霞搜集资料，数据库设计，编写开发文档等。共同合作文献综述，需求分析，开题报告17设计成果本系统软件及清单一套171系统ANDROID手机安装程序、数据库各一套详见刻录光盘。172系统源程序一份详见刻录光盘。173系统软件的安装及系统的演示等视频各一个详见刻录光盘。174系统开发文档一套及毕业论文一份用户使用手册石河子大学信息科学与技术学院2011毕业设计第二章系统开发可行性分析分析系统的可行性，说明该软件开发项目的实现在技术上、经济上和操作上的可行性，评述为了合理地达到开发目标可供选择的各种可能实施方案，说明并论证所选定实施方案的理由。21技术可行性技术可行性分析主要分析技术条件能否顺利完成开发工作，硬、软件能否满足开发者的需要等。本课题是以ECLIPSE作为开发工具，运用JAVA语言进行开发，所使用的数据库是SQLITE。ECLIPSE是一个开放源代码的、基于JAVA的可扩展开发平台，专注于为高度集成的工具开发提供一个全功能的、具有商业品质的工业平台。就其本身而言，它是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。而且，ECLIPSE附带了一个标准的插件集，包括JAVA开发工具（JAVADEVELOPMENTTOOLS，JDT）。JAVA是一种简单的，面向对象的，分布式的，解释型的，健壮安全的，结构中立的，可移植的，性能优异、多线程的静态语言。SQLITE数据库小巧、速度快，而且功能也十分完善，非常适合手机软件的开发。因此，系统的软件开发平台已成熟可行。硬件方面，科技飞速发展的今天，硬件更新的速度越来越快，容量越来越大，可靠性越来越高，价格越来越低，其硬件平台完全能满足此系统的需要。综上所述，本系统所使用的技术完全可以满足该系统的开发。22经济可行性本课题开发所涉及的操作平台、开发工具基本都是开源软件，都是免费使用的，而且如今的市场情况是其他都在涨价，就电子类产品在降价。而且我们可以免费参阅图书馆的书籍、期刊，免费下载相关文献资料，所以在经济上不存在很大的负担。23操作可行性由于本系统是以田间事实图像作为人机交互载体的，在整个系统的使用过程中，从来不需要用户输入任何信息，只需要根据相应提示进行选择即可，操作简单，人机交互界面友好，系统具有较强的亲和性和易用性，用户只需要阅读用户手册，或者观看别人演示，即可熟练掌握本系统的使用。因此从操作可行性方面来说，本系统也是完全可行的。第三章开发运行环境31系统开发和运行环境311系统开发环境操作系统WINDOWSXP数据库SQLITE3集成开发环境ECLIPSE、ANDROIDSDK、JDK60设计工具ARGOUML、POWERDESIGNER、DROIDDRAW辅助工具SQLITE数据库客户端（SQLITEEXPERTPROFESSIONAL）、手机部署工具（91手机助手）312系统运行环境软件要求手机操作系统ANDROID22硬件要求支持ANDROID22的智能手机32开发工具介绍本系统使用JAVA语言开发，使用的开发工具基本都是开源工具。系统使用的开发工具有JDK60、ANDROIDSDK、ECLIPSE、SQLITE3、ARGOUML、POWERDESIGNER、DROIDDRAW等321JDK60JDKJAVADEVELOPMENTKIT是SUNMICROSYSTEMS针对JAVA开发的产品。自从JAVA推出以来，JDK已经成为使用最广泛的JAVASDK。JDK是整个JAVA的核心，包括了JAVA运行环境，JAVA工具和JAVA基础的类库。从SUN的JDK50开始,提供了泛型等非常实用的功能，其版本也不断更新，运行效率得到了非常大的提高。JDK60是JAVASDK的最新版本。在本系统开发中主要是为了运行ECLIPSE集成开发环境，作为JAVA开发的基础。322ECLIPSEECLIPSE是一个开放源代码的、基于JAVA的可扩展开发平台。ECLIPSE是一个开放的可扩展IDE，提供了一个通用的开发平台。它提供建造块和构造并运行集成软件开发工具的基础。ECLIPSE允许工具建造者独立开发与他人工具无缝集成的工具。ECLIPSE是著名的跨平台的自由集成开发环境（IDE），主要用于JAVA开发。ECLIPSE的本身只是一个框架平台，但是众多插件的支持使得ECLIPSE拥有其他功能相对固定的IDE软件很难具有的灵活性。许多软件开发商以ECLIPSE为框架开发自己的IDE，例如IBM的WEBSPHERESTUDIOAPPLICATIONDEVELOPER。通过相应的插件，ECLIPSE可以作为ANDROID应用开发的理想集成开发环境。323SQLITE3SQLITE是一款轻型的数据库，是遵守ACID的关系型数据库管理系统，它的设计目标是嵌入式的，而且目前已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常的低，在嵌入式设备中，可能只需要几百K的内存就够了。它能够支持WINDOWS、LINUX、UNIX等主流的操作系统，同时能够跟很多程序语言相结合，比如C、PHP、JAVA等。SQLITE第一个版本诞生于2000年5月至今已经有10个年头，已经比较成熟了。SQLITE3是SQLITE的最新版本，并且提供了一些新特性。SQLITE的特性如下1ACID事务2零配置，无需安装和管理配置3储存在单一磁盘文件中的一个完整的数据库4数据库文件可以在不同字节顺序的机器间自由的共享5支持数据库大小至2TB6足够小，大致3万行C代码7比一些流行的数据库在大部分普通数据库操作要快8简单，轻松的API9包含TCL绑定，同时通过WRAPPER支持其他语言的绑定10良好注释的源代码，并且有着90以上的测试覆盖率11独立没有额外依赖12源代码完全的开放,你可以用于任何用途，包括出售它13支持多种开发语言，如C、PHP、JAVA、ASPNET等SQLITE有着功能强大、速度快、占用资源少等优点，因此适合像手机这样的嵌入式开发，并且SQLITE支持多种开发语言、跨平台等性质具有很好的重用性。324ARGOUMLARGOUML是一款开源的UML建模工具，支持所有UML14的标准图形。它可以运行在任何JAVA平台上，并且支持10种地区语言。ARGOUML目前的最新版本是026,支持LINUX、BSD、MAC、WINDOWS等多种操作系统。图形的显示方式有多种可选默认有UML14、JAVA和C三种。可生成代码和XML文件，还具备对齐，等间距，调整层次和保存图片等功能。ARGOUML功能不算丰富，界面也有待加强，但作图操作却是相当的方便。ARGOUML类似于VISIO，相比较与VISIO功能不是很丰富，但作为中小型系统的设计工具再好不过了。325POWERDESIGNERPOWERDESIGNER是SYBASE公司的CASE工具集，使用它可以方便地对管理信息系统进行分析设计，它几乎包括了数据库模型设计的全过程。利用POWERDESIGNER可以制作数据流程图、概念数据模型、物理数据模型，可以生成多种客户端开发工具的应用程序，还可为数据仓库制作结构模型，也能对团队设备模型进行控制。使用DATAARCHITECT可利用实体关系图为一个信息系统创建“概念数据模型”CDM（CONCEPTUALDATAMODEL）。并且可根据CDM产生基于某一特定（例如SYBASESYSTEM11）的“物理数据模型”PDMPHYSICALDATAMODEL。还可优化PDM，产生为特定DBMS创建数据库的SQL语句并可以文件形式存储以便在其他时刻运行这些SQL语句创建数据库。另外，DATAARCHITECT还可根据已存在的数据库反向生成PDM、CDM和SQL脚本。POWERDESIGNER不仅加速了开发的过程，也向最终用户提供了管理和访问项目的信息的一个有效的结构。它允许设计人员不仅创建和管理数据的结构，而且开发和利用数据的结构针对领先的开发工具环境快速地生成应用对象和数据敏感的组件。开发人员可以使用同样的物理数据模型查看数据库的结构和整理文档，以及生成应用对象和在开发过程中使用的组件。应用对象生成有助于在整个开发生命周期提供更多的控制和更高的生产率。326DROIDDRAWDROIDDRAW是一个基于JAVASWING的ANDROID可视化界面设计器，我们可以通过它来生成复杂的ANDROIDLAYOUTXML文件。利用DROIDDRAW的自动生成ANDROID应用的界面XML文件特性可以很好的加快ANDROID应用的界面设计，免去了繁杂的XML文件编写，利用DROIDDRAW的所见即所得特性可以设计出美观的应用界面。327ANDROIDSDKSDK（SOFTWAREDEVELOPMENTKIT）软件开发工具包，被软件开发工程师用于为特定的软件包、软件框架、硬件平台、操作系统等建立应用软件的开发工具的集合。ANDROIDSDK指的即是ANDROID专属的软件开发工具包，是GOOGLE公司提供的面向ANDROID应用开发的工具包。ANDROIDSDK类似于JAVASDK，但并不是JDK的子集或超集，它保留了JDK的核心类包并添加了专门用于ANDROID应用新的类包。特别是界面开发，ANDROIDSDK完全摒弃了JDK的AWT和SWING，加入了自己的界面设计类包,如VIEW包、WIDGET包。ANDROIDSDK是本系统开发的核心环境。第四章需求分析41引言为了规范、有条理的进行本系统的设计以及合理的满足使用者的需求，为使后续的开发维护工作变得可靠而轻松，编写本系统需求分析说明书，旨在开发过程中进行参考，使系统在需求的范围之内进行开发，避免重复劳动，加快开发进度以及提高开发效率，同时也是为以后系统维护服务提供指南。411编写目的本软件需求说明旨在分析、确定本系统的任务，以及明确系统在功能、性能、操作使用上、运行环境、与外界的数据接口、输入/输出等各相关方面的要求，用来给本系统的开发人员和用户阅读，同时也作为开发过程中的开发标准，当双方确认之后，以供开发参考。预期读者是系统设计人员、数据库设计人员。412研究背景病虫草害防治系统是针对作物不同时期和不同环境条件下出现的各种症状，诊断可能出现的病虫草灾害，提出有效的防治方法。病虫草害诊断系统是农业专家系统的重要应用领域，国际上农业专家系统的研究最早始于20世纪70年代末期的美国。世界上第一个农业专家系统就是由美国伊利诺斯大学的植物病理学家和计算机专家共同开发的大豆病害诊断专家系统8。我国农业专家系统的研究始于20世纪80年代，属于国际上开展此领域与应用研究较早的国家，其主要借助专家系统工具或通用程序设计软件进行开发。其中比较典型的农业专家系统植保专家系统的研究已经有二十多年的历史，主要用于病虫害的诊治及预测，一些在植保领域上应用的成功例子,取得了显著的经济、社会和生态效益。如李志红等研制的蔬菜害虫辅助鉴定多媒体专家系统，毛丽菊等研制的南通地区棉花害虫综合管理专家系统，丁克坚等研制的水稻主要病害诊断、预测、防治专家系统等。农业专家系统的发展按时代和技术特点可划分成四个阶段（一）DOS时代的植物保护专家系统（20世纪70年代至90年代中期）开发工具以FOXBASE、BASIC、FORTRAN和C语言为主，界面基本是字符界面。开发的应用系统解决了早期农业信息技术应用中的决策问题，主要使用对象是高端科研工作者，由于当时的技术与经济发展水平所限，未能在终端农户中推广开来。（二）视窗系统下的多媒体植物保护专家系统（20世纪90年代初至1997年）随着WINDOWS系列操作系统的广泛应用，图像、声音、视频应用的成本大大降低，这一阶段开发了大量的多媒体植保专家系统。多媒体系统的直观、生动成为了这阶段的最大亮点。但是这一阶段的系统都是单机模式的，不利于信息更新和发布，这成了这些系统的最大瓶颈。（三）基于网络的植物保护专家系统（19972001年）网络开始融入专家系统的研究，应用网络来解决农业专家系统的尝试越来越多，C/S、B/S模型成为通用和广泛被关注的设计构思，为分布式计算提供了良好的基础。这一阶段的系统倾向于计算与利用人工智能模拟领域专家来实现决策和推理。（四）全面信息化时代的植物保护专家系统（2001年至今）随着操作系统从32位到64位的过渡、互联网的大规模普及、各种框架的日趋成熟、面向对象思想的进一步发展，这一阶段的专家系统开始了由单一、单机模式向互联网支持模式的全面转变。并且由于网络的程序开发，这些系统向组件式的模块化方向发展。不仅仅是自组织的自身模块之间的互相匹配，而是基于整个互联网络大环境的多标准时代，使之能够适应网络的大环境。这一阶段的植保专家系统开发的主要工作将是服务外延的开发和专家系统引擎的开发，开发内容采取标准定制。不过这一阶段的系统多为计算机新技术和新理论在植保领域的尝试。在国内还没有成熟的产品应用于实际生产9。虽然，到目前为止已经开发出了很多相应的系统，取得了可喜的成果，但是或多或少都存在一定的局限性。主要问题表现在，一是部分专家系统要求使用者具有一定的计算机水平，很难在基层普及；有些与领域知识结合不够，停留于科普性知识介绍，先进性不够；二是实际生产中的问题大多有四维性，这就要求系统的知识库、数据库、模型库必须是动态的，能及时不断更新。而目前研制的专家系统多是静态的，时效性差，实用性不高11。比如河南科技学院的崔乘幸等人开发的玉米病虫草害诊断和咨询专家系统主要是从作物病虫处方自动生成的角度进行研究的，在玉米病虫草害诊断的功能方面还有一定的欠缺，只是根据查询条件给出了相应病症的药方以及农药性能，比如给出防治病虫的相应农药及农药的剂型、施用次数及施用时间等。由于农药不断更新换代和复配剂型的大量出现,为农户提供了更多的选择农药，但是如果我们根本不能准确地知道病症信息，又如何对症下药呢，这样只会造成农药的盲目使用。还有一些系统对病症信息以及推理过程都是通过文字进行描述的，这样既不便于用户的理解，也缺乏一定的人性化，这样的系统就发挥不了其应有的作用。在应用过程中，由于专家系统应用的主体农户的信息化技术水平不高，对病害有感性认知但理性认识不足，表现在对同一病害症状的描述多样化和对多种不同病害病症描述的简单化，直接影响了病害诊断专家系统的推广应用。总之，我国农业专家系统主要存在的问题有以下几个方面农业专家系统的水平参差不齐，综合性水平偏低；农业专家系统的知识获取、知识表示和知识运用技术缺乏统一技术标准和方法；我国农业科技数据收集和知识获取困难重重，缺乏领域专家的有效经验知识；人机互动形式不够友好，门槛高限制了系统应用于推广；产品种类和系统功能单一、适用面窄；智能化水平有待进一步提高；专家系统自身的可扩展性差问题本系统针对以往系统对使用者素质要求过高的问题，将植保专业知识与农户的田间实际体验相结合，通过优化的人机交互界面，将诊断规则、推理过程、预测结果、病害信息以典型图像加通俗文字描述的直观形式呈现给用户，解决农户的实际应用问题，提高系统的操作性与使用性。本设计提供两种病虫草害的诊断方法，一是病害推理诊断；二是指认式诊断。指认式诊断又分为虫害指认式诊断、草害指认式诊断和病害指认式诊断，用户可以根据自己的实际情况选择不同的诊断方法对不同时期的玉米作物进行病虫草害诊断。本系统最大的优点是，它是一款手机版系统，使农户能够随时随地对玉米病虫草害进行田间实时诊断，极大地提高了该系统使用的实用性、方便性、快捷性。而且，该系统是基于ANDROID智能手机平台使用JAVA语言开发，ANDROID是GOOGLE开发的基于LINUX平台的开源手机操作系统，可移植性好而且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍。截止目前，国内三大运营商，中兴通讯和华为等厂商以及来自产业链细小领域的业务提供商都已经加入了由谷歌公司主导成立的开发手机联盟（OHA），谷歌公司的强大号召力在中国得到了很好的体现，前瞻的技术，可靠的价值链，持续的创新意识让中国很多企业一直看好ANDROID15。优秀的用户体验和高性价比在中国市场占有很大的优势，所以，我们开发这样一款基于ANDROID的玉米病虫草害诊断系统是很有必要的，具有很高的科学价值，会带来很好的效益。但是由于知识水平的限制，在这次毕业设计中我们只能解决以往专家系统所出现问题中的部分问题。42实际诊断流程及不足点分析421病虫草害实际诊断流程通过实地考察以及与农业科技人员的深入交流，我们了解到农户诊断玉米病虫草害的实际流程。农户获知病虫草害灾情信息分为两种方式一种是从农业机构获知灾情信息；另一种是从田间地头通过人工观察获知灾情信息。前一种方式具体流程是农业机构通过收集田间信息和阅读往年的灾情资料首先作出判断和预测，再通过各种媒体向农户发布灾害信息以及防治措施，农户收到该信息后采取相应的防治措施。后一种方式具体流程是农户通过对田间地头玉米生长状况的观察根据以往病虫草害的经验，对玉米目前的生长状况作出判断，如果目前的病虫草害是以往遇见过的就会根据以往的经验采取相应的防治措施，如果目前的病虫草害是以前没有遇见过的就会邀请专家或农业技术员到田间去诊断，专家或农业技术员采集到病虫草信息通过观察或化验得出判断，再将病虫草害信息和防治措施传递给农户，由农户采取相应的防治措施。422不足点分析所有上面的诊断流程，目前还都处于人工诊断阶段。第一种方式是靠农业机构收集灾害信息和阅读以往的灾情信息来做出预测和判断，它是一种很被动的诊断方式，对农业机构依赖性太大，在灾情信息收集上不能很全面，在时间上不能准确的判断灾害发生日期，不能根据实际每块田地作出分析，这种方式只适用于大规模发病并且非常普遍的病虫草害，精度和准度都不能满足实际的农业生产。第二种方式，靠农户对田间玉米的观察来作出判断，是主动的诊断方式。但它依赖于农户个人的经验，需要农户对病虫草害知识的日积月累，时间周期很长，而且很大程度上导致了病虫草害知识的不能共享。同时偶然性很大，与农户观察玉米生长状况的次数和仔细程度有很大关系。以上两种方式会消耗很大的人力和物力，并且诊断的效果不佳。43任务概述431用户特点本系统涉及到的用户包括基层一线农业科技人员、玉米种植农户等，这些用户的特点表现为其对智能通讯设备的操作能力不强，而且玉米种植农户缺乏一定的农业专业知识。在田间使用电脑进行病虫草害诊断、采集病虫草害数据非常不方便。如何来提高系统的亲和性和易用性是一个比较关键的问题。432系统目标将植保专业知识与农户的田间实际体验相结合，通过优化的人机交互界面，将诊断规则、推理过程、预测结果、病害信息以典型图像加通俗文字描述的直观形式呈现给用户，解决农户的实际应用问题，提高系统的操作性与使用性。本设计主要提供两种病虫草害的诊断方法，一是病害推理诊断；二是指认式诊断。指认式诊断又分为虫害指认式诊断、草害指认式诊断和病害指认式诊断，用户可以根据自己的实际情况选择不同的诊断方法对不同时期的玉米作物进行病虫草害诊断。另外，系统还提供了GPS定位功能，用户在诊断出病虫草害后可以记录在什么时间、什么地点、发生了什么病症，便于后期进一步的分析研究。要求系统运行稳定，操作界面友好。44需求规定441对系统功能的规定病害推理诊断1）通过田间事实图像结合简单的规则描述进行玉米病害推理诊断；2）提供浏览推理过程功能；3）在每一个推理环节中都可以进行结果预测；4）可以在一个推理过程中任选一个环节重新进行推理诊断；5）可以浏览的诊断结果包括病害名称、病害指认关键字、病害概述、症状、发病规律、防治技术、不同发病时期（苗期、成株期）及发病部位（根部、茎部、叶部、穗部）的典型图像。6）可以查看高分辨率的典型图片（大图）；病害指认式诊断1）可以浏览所有常见病害的典型图像及其相应名称；2）对病害没有任何认识的情况下进行直接指认式诊断；3）通过对病害的发病时期或者发病部位的分类判断进行指认式诊断；4）可以浏览的诊断结果包括病害名称、病害指认关键字、病害概述、症状、发病规律、防治技术、不同发病时期（苗期、成株期）及发病部位（根部、茎部、叶部、穗部）的典型图像。5）可以查看高分辨率的典型图片（大图）；草害指认式诊断1）可以浏览所有常见田间杂草的典型图像及其相应名称；2）对草害没有任何认识的情况下进行直接指认式诊断；3）通过对草害的分类判断进行指认式诊断；4）可以浏览的诊断结果包括草害名称、草害指认关键字、草害概述以及草害的典型图像。5）可以查看高分辨率的典型图片（大图）；虫害指认式诊断1）可以浏览所有常见虫害的典型图像及其相应名称；2）对虫害没有任何认识的情况下进行直接指认式诊断；3）通过对虫害的发生部位（根部、茎部、叶部、穗部）的判断进行指认式诊断；4）可以浏览的诊断结果包括虫害名称、虫害指认关键字、虫害概述、为害症状、形态特征、发生及为害规律、防治技术、虫害不同生长时期的典型图像。5）可以查看高分辨率的典型图片（大图）；GPS定位功能实现GPS定位功能，用户在诊断出病虫草害后可以记录灾害的发生时间、地点和病症，便于后期进一步的分析研究。能够在数字地图上直观的显示灾害发生位置。数字地图要求具有放大、缩小、移动等功能，并且具有卫星和街景两种显示模式。442输入输出数据的要求本系统输入的所有数据都是系统自动加载的，用户只需根据系统提示选择所需数据即可。本系统的输入数据有1）病虫草害发生部位，可选的数据有根部、茎部、叶部、穗部；2）病虫才发生时期苗期、成株期；3）病害分类信息根腐病、苗枯病、大斑病、灰斑病、锈病、纹枯病、穗腐病、疯顶病、矮花叶病、粗缩病4）虫害分类信息亚洲玉米螟、大螟、小地老虎、斜纹夜蛾、黏虫、棉铃虫、金针虫、白星花金龟、玉米旋心虫5草害分类菊科、蔷薇科、茄科、马齿苋科、苋科、木贼科、藜科、蓼科；6）各种推理规则的选择。本系统的输出的数据有依据具体情况可以有病虫草害发病部位、发病时期、概述、症状、为害规律、形态特征、防治技术、典型图像（大图、缩略图）。记录灾害发生信息的XML文件。443系统性能需求1病虫草害诊断的速度要求界面切换速度要能满足用户的要求。显示诊断结果要快速。2病虫草害诊断的准确度要求诊断结论要求信息准确度在98以上。3病虫草害诊断的完整度要求诊断结论至少包括病虫草害概述、症状、防治技术，要求整体的信息完整度在98以上。444对系统的其它需求规定要求系统易于功能扩展，有友好的用户操作和交互界面，有友好的信息提示。445系统需求UML用例图基于系统以上的需求分析，得出以下系统用例图图41系统需求用例图446系统的领域模型通过对上面的用例图和需求作进一步的分析和抽象，提炼出业务领域关键概念，可以得出下面的领域模型类图。图42领域模型类图第五章数据库分析与设计51编写目的数据库（DATABASE）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库，是管理信息系统的一个核心部分。为了便于程序与数据库的连接以及对数据库的管理维护，特编写本章，意在作为编程人员的参考以及数据库管理员维护数据的参考。52系统数据表及其用途表51系统数据及其用途表数据表名称数据表用途CATEGORIES用于存储诊断类型信息IMAGES用于存储病虫草害田间事实图像KEYWORDS用于存储玉米发病部位及发病时期信息RULES玉米病害诊断规则表,用于存储病害诊断推理规则TECHNICALARTICLE病虫草害检索表，主要存储病虫草害的发病部分及时期TECHNICALFIELDS用于存储病虫草害的防治知识，包括症状、发病规律、防治技术等53概念设计概念设计是对用户要求描述的现实世界可能是一个工厂、一个商场或者一个学校等，通过对其中信息的分类、聚集和概括，建立抽象的概念数据模型。这个概念模型应反映现实世界各部门的信息结构、信息流动情况、信息间的互相制约关系以及各部门对信息储存、查询和加工的要求等。所建立的模型应避开数据库在计算机上的具体实现细节，用一种抽象的形式表示出来。531系统实体关系图图51系统ER图54数据库设计根据实际需要，将部分数据表详细字段设计描述如下诊断类型表详细字段如下表52诊断类型表字段名说明类型ID类型编号INTEGERCATEGORYNAME类型名称NVARCHAR20病虫草害图像表详细字段如下表53病虫草害图像表字段名说明类型ID图像编号INTEGERIMAGENAME图像名称NVARCHAR200IMAGEDESCRIPTION图像描述NVARCHAR500IMAGEADDRESS图像地址NVARCHAR500THUMBNAILADDRESS缩略图地址NVARCHAR500ARTICLEID图像对应的文章编号INTEGER关键字表详细字段如下表54关键字表字段名说明类型ID关键字编号INTEGERKEYWORDNAME关键字名称NVARCHAR20推理规则表详细字段如下表55推理规则表字段名说明类型ID规则编号INTEGERCATEGORYID诊断类型编号INTEGERFATHERID父值INTEGERLNUM左值INTEGERRNUM右值INTEGERRELATEDID结论INTEGERTHUMBNAILADDRESSDESCRIPTION索略图地址规则描述NVARCHAR500NVARCHAR500病虫草害检索表详细字段如下表56病虫草害检索表字段名说明类型ID病虫草害编号INTEGERARTICLENAME病虫草害名称NVARCHAR500KEYWORD关键字（发生部位及时期）NVARCHAR500CATEGORYID诊断类型INTEGER病虫草害防治表详细字段如下表57病虫草害防治表字段名说明类型ID编号INTEGERFIELDENAME防治技术NVARCHAR200FIELDCONTENT防治技术具体内容NTEXTARTICLEID病虫草害编号INTEGER第六章系统设计本章主要介绍系统的模块划分、总体设计及详细设计。此系统主要包括“病害推理式诊断”、“病害指认式诊断”、“虫害指认式诊断”、“草害指认式诊断”、“GPS定位”五个功能。在诊断上分为两种方式指认式诊断和推理式诊断。诊断的用户接口主要以田间事实图片为主。61模块分析根据前面的需求分析，可以将系统功能模块图描述如下图61系统功能模块图下面逐个对各个功能模块进行分析。611病害推理式诊断模块分析此模块主要负责玉米病害按规则进行推理诊断。推理过程是通过对典型规则图片和病害规则描述的选取共同实现的。用户可以根据规则描述和典型图片的识别一步一步进行推理直到得出结果。每次系统会根据用户的选择分别显示两条相反的规则，用户可以选择相应的规则或取消选择规则。系统会根据用户选择的规则显示下一组规则图片供用户进一步选择。在推理结束后，会得到推理结果，显示推理结果所表示的病害详细信息和典型图片。此模块具有两个子模块预测结果和推理过程。预测结果子模块会根据目前所进行的推理显示当前推理下可能的结果。用户可以根据预测的结果直接选择相应的病害，显示病害信息。推理过程子模块会显示用户目前所完成的推理步骤，用户可以选择相应的步骤返回推理的先前阶段，重新进行推理诊断。总之，该模块是推理机的实现，主要实现病害的推理诊断，并且包含预测结果和推理过程两个子模块，分别进行显示目前推理所可能的结果和推理的步骤。612病害指认式诊断模块分析此模块主要负责玉米病害的指认式识别诊断。在进入指认式诊断界面后，系统会查询数据库显示所有的病害典型图片和名称。用户可以点击相应的图片显示该病害的详细信息。用户还可以根据病害的发病时期或发病部位进行分类查询，系统会根据用户的选择将病害的搜索范围缩小，有条件的显示病害。613虫害指认式诊断模块分析此模块主要负责玉米虫害的指认式识别诊断。在进入指认式诊断界面后，系统会查询数据库显示所有的虫害典型图片和名称。用户可以点击相应的图片显示该虫害的详细信息。用户还可以根据虫害的发病部位进行分类查询，系统会根据用户的选择将虫害的搜索范围缩小，有条件的显示虫害。614草害指认式诊断模块分析此模块主要负责玉米草害的用户指认式识别诊断。在进入指认式诊断界面后，系统会查询数据库显示所有的草害典型图片和名称。用户可以点击相应的图片显示该草害的详细信息。用户还可以根据草害的所属科别进行分类查询，系统会根据用户的选择将草害的搜索范围缩小，有条件的显示草害。615GPS定位功能模块分析此功能模块比较简单，进入该功能模块后，用户选择显示GPS坐标，系统先检查手机GPS服务是否正常启动，如果已经开启了GPS服务系统进而访问GPS服务，返回用户所在位置的经纬度信息。该模块有一个子模块，即数字地图模块。该子模块会获取父模块的经纬度信息显示相应的数字地图并标记该经纬度所表示的地点。数字地图子模块具有放大、缩小和移动等基本常用功能。该地图要求具有两种显示模式街景模式和卫星模式。62系统总体设计此系统采用MVC模式进行开发，在此模式下，主要进行系统分层架构、五项功能模块设计。根据我国农村信息化发展水平和现状，系统采用图形图像化人机交互诊断界面，利用构建的基于图像规则的二叉树推理模型，通过用户点选田间事实图像与专家系统进行一问一答的交流，使病害诊断按照正确的流程一步步推进，最终诊断出所发生的病虫害，系统构造强化实用性。系统的具体开发采用MVC模式，运用JAVA语言和SQLITE数据库开发一个基于ANDROID的玉米病虫草害诊断系统。621系统总体技术路线图62玉米病虫草害研究的总体技术路线根据反馈意见完善设计622MVC模式简介本系统使用MVC模式作为其开发的准则。图63MVC模式的结构图MVC英文即MODELVIEWCONTROLLER，即把一个应用的输入、处理、输出流程按照MODEL、VIEW、CONTROLLER的方式进行分离，这样一个应用被分成三个层模型层、视图层、控制层。视图VIEW代表用户交互界面。随着应用的复杂性和规模性，界面的处理也变得具有挑战性。一个应用可能有很多不同的视图，MVC设计模式对于视图的处理仅限于视图上数据的采集和处理，以及用户的请求，而不包括在视图上的业务流程的处理。业务流程的处理交予模型MODEL处理。比如一个订单的视图只接受来自模型的数据并显示给用户，以及将用户界面的输入数据和请求传递给控制和模型。模型MODEL就是业务流程/状态的处理以及业务规则的制定。业务流程的处理过程对其它层来说是黑箱操作，模型接受视图请求的数据，并返回最终的处理结果。业务模型的设计可以说是MVC最主要的核心。按这种模型设计就可以利用某些技术组件，从而减少了技术上的困难。对一个开发者来说，就可以专注于业务模型的设计。MVC设计模式告诉我们，把应用的模型按一定的规则抽取出来，抽取的层次很重要，这也是判断开发人员是否优秀的设计依据。抽象与具体不能隔得太远，也不能太近。MVC并没有提供模型的设计方法，而只告诉你应该组织管理这些模型，以便于模型的重构和提高重用性。业务模型还有一个很重要的模型那就是数据模型。数据模型主要指实体对象的数据保存（持续化）。比如将一张订单保存到数据库，从数据库获取订单。我们可以将这个模型单独列出，所有有关数据库的操作只限制在该模型中。控制CONTROLLER可以理解为从用户接收请求，将模型与视图匹配在一起，共同完成用户的请求。划分控制层的作用也很明显，它清楚地告诉你，它就是一个分发器，选择什么样的模型，选择什么样的视图，可以完成什么样的用户请求。控制层并不做任何的数据处理。例如，用户点击一个连接，控制层接受请求后,并不处理业务信息，它只把用户的信息传递给模型，告诉模型做什么，选择符合要求的视图返回给用户。因此，一个模型可能对应多个视图，一个视图可能对应多个模型。模型、视图与控制器的分离，使得一个模型可以具有多个显示视图。如果用户通过某个视图的控制器改变了模型的数据，所有其它依赖于这些数据的视图都应反映到这些变化。因此，无论何时发生了何种数据变化，控制器都会将变化通知所有的视图，导致显示的更新。这实际上是一种模型的变化传播机制。模型、视图、控制器三者之间的关系和各自的主要功能。623系统分层架构模型下图是系统的分层架构图图64系统的分层架构图UI是用户界面层，在MVC中属于视图（VIEW）。DOMAIN是应用逻辑和领域对象层，该层包含MVC中的控制（CONTROLLER）和模型（MODEL）。TECHNICALSERVICES是技术服务层，为具体的应用提供持久性服务和图像引擎服务，它独立于具体的应用系统，具有很好的复用性。UI层包含ANDROIDVIEW包，它是ANDROID手机下的用户界面包，在UI层你还可以建立其他应用的界面包，即UI层的用户操作界面是可以扩展的。ANDROIDVIEW包包含DIGLIST、DOCTORASSISTANT、DIGCOMMON、GPS包和MPDWP主界面类。DIGLIST是指认式诊断相关的界面包，DOCTORASSISTANT是推理式诊断相关的界面包，DIGCOMMON是通用病虫草害详细信息界面包，GPS是GPS定位界面包，MPDWP是系统主界面类。由DIGLIST、DOCTORASSISTANT和DIGCOMMON组成了诊断系统的基本功能界面。GPS包相对较独立，是对系统的拓展。ANDROIDVIEW包内部这样的分配界面逻辑，具有高耦合和低内聚的优点，可以很好的对ANDROIDVIEW包进行拓展