基于Android 的草莓电特性参数采集系统设计与实现*

颜秋林 ，吕 骁 ，刘连席 ，陈 晨

（1.江苏农林职业技术学院，江苏 镇江 212400；2.江苏大学句容农学院，江苏 镇江 212400）

草莓以其易栽培、产量高、效益好等优势吸引农民大规模种植[1]。目前草莓种植以设施栽培为主，但设施栽培方式易导致草莓规模化感染根腐病。为减少植物病害给农民造成的经济损失，科技人员努力寻求方法尽早诊断进而达到早治疗的目的，其中，阻抗谱技术引起了研究人员的关注。阻抗谱技术在植物组织与器官方面的研究已有报道，但该技术使用会有大量实验数据需要记录，因此如何方便高效采集实验数据也是重要步骤。得益于移动互联网技术快速发展以及终端设备性能大幅提升，基于Android 平台的应用程序开发层出不穷。目前，结合农业应用场景，基于Android 平台开发的应用有东北地区秸秆焚烧点监测系统[2]、农药科普App[3]、叶面积测量系统[4]、智慧或智能农业管理系统[5-6]和便携式重金属浓度检测系统[7]等。生活智能化场景方面已有智能家居交互系统[8]和共享车位App 系统[9]应用等的报道。Android平台软件开发方法研究[10]或者开发技术分析[11]也有相关文献论述。受到Android 平台在移动应用上具有便携方便等优势的启发，结合草莓电特性参数采集场景的限制，本研究基于Android Studio 环境设计并开发了基于Android的草莓电特性参数采集系统。

1 草莓电特性参数采集系统界面与功能

采集系统是一款基于Android 系统的App 程序。该程序使用者基本是从事植物或生物组织或器官电特性研究，专业背景非计算机相关专业的人员。考虑到程序使用者专业实际情况，应用程序界面设计要简洁，具有记录实验所产生的电特性参数功能即可，此外，程序需简单易用，因此App 程序采取图形界面形式并带有各种输入参数提示。草莓电特性参数采集应用界面主要由系统登录、健康草莓和患病草莓参数信息输入界面三部分组成。界面具体设计以及功能实现如下。

1.1 App系统登录界面

双击App 图标启动应用直接进入App 系统登录界面。如图1 所示，登录界面布局从上至下主要含有文本视图、图像视图、用户名和密码输入框、登录按钮、记住密码复选框以及用户名和密码清除与明文显示按钮。

图1 App系统登录界面

草莓电特性参数采集系统登录界面布局文件为activity_login.xml，鉴于正文篇幅，此处只简述界面核心功能。当用户名输入框有修改时，输入框右侧会出现用户名清除小图片，点击它即可把用户名清除。当密码输入框有输入时，密码输入框右侧也会出现密码清除小图片，它的作用跟用户名一样，最右侧是密码明文和密文两种显示的切换图片。登录按钮的作用是当用户名跟密码输入正确时点击它直接进入到采集系统。右下角是记住密码复选框，当勾选时即可把用户名和密码同时保存在系统中，再次登录时就不必重复输入，反之，则此次登录的账户信息不会保存在系统里。

1.2 健康草莓电特性参数界面

健康草莓电特性参数采集界面需要采集的参数是实验实施时间、施加频率大小、电压幅值大小、电极之间距离、实验测量完成后所得到的电阻值大小、电抗数值、相位值以及电导率。由于界面设计针对的是移动端，设备屏幕相对较小，因此所设计界面如图2 所示。界面上方是参数类型，中间大部分区域显示实验中需要采集的电特性参数，八个电特性参数大致分为两类，一类是实验前就需要记录的，分别是时间、频率、电压和极间距；另一类是实验结束需记录的结果，分别是电阻值、电抗值、相位值以及电导率。每个参数的实现形式基本相同，都为两个文本视图和一个可编辑文本视图，文本视图用来显示参数名称以及参数单位，可编辑文本视图主要用来记录实验数据。界面下方是一行查询、修改、删除和保存按钮，主要是用来对当前界面参数进行操作的，四个按钮的实现方式一样，都采用Button控件。

图2 健康草莓电特性参数界面

健康草莓电特性参数采集界面的布局文件为Fragment_healthy.xml，该文件采用碎片化布局，鉴于正文篇幅此处只简述界面使用方法。每项采集参数输入框都有输入提示，根据健康草莓电特性参数实验情况，结合参数提示进行输入即可，当所有参数都输入完毕，点击保存按钮即可把此次实验所测数据保存至healthy 文件中，成功后系统会把界面输入参数清除以便下次操作。此外，点击保存按钮时系统会自动检查，如果某项参数未进行输入，界面会弹框提醒用户输入空缺参数，而之前其他输入框的数据并不会被清除。简言之，保存成功则清除所有数据，不成功则不清除。当前系统版本中，查询、修改和删除按钮功能并未实现，点击只有相应的界面弹框提示。

1.3 患病草莓电特性参数界面

患病草莓电特性参数采集系统中，实验需要采集的电特性数据跟健康草莓相同。患病草莓电特性参数采集界面如图3 所示，数据采集界面除了文本视图标签的字体颜色和数据最终保存的文件名不同外，其他信息保持一致。患病草莓电特性参数采集界面布局文件为Fragment_unhealthy.xml，也采用碎片化布局方式，患病草莓电特性参数采集代码实现原理跟健康草莓一样，此处不再赘述。

图3 患病草莓电特性参数界面

患病草莓电特性参数采集界面中，四个按钮的功能跟健康草莓一样，点击前三个按钮只会在界面弹框提示，没有实际的数据操作，而保存按钮功能跟健康草莓的区别在于数据最后保存至unhealthy文件中。

1.4 登录界面关键实现

App 程序启动后直接来到登录界面，登录界面的核心功能在于用户名以及密码的校验，为降低开发难度，系统预先设置了系统用户名和密码，从而达到简化系统中用户校验工作的目的。登录界面中的记住密码复选框涉及用户名和密码的数据存储，账户信息数据具有键值对属性，对于轻量级键值对属性的数据类型，采用SharedPreferences 偏好设置方式进行存储，用户名及密码数据存储路径为/data/data/项目包名/shared_prefs/namePass.xml 文件，该文件属性设置为仅当前程序可使用，在Android Studio 软件中能够打开文件查看偏好设置结果。

1.5 采集界面间滑动功能关键实现

草莓电特性参数采集系统登录界面中，输入正确的用户名和密码后，点击登录按钮，程序会启动新的Activity（活动），即ConnectActivity，活动界面默认为健康草莓参数采集界面。移动端应用屏幕上既可通过屏幕滑动切换至患病草莓参数采集界面，也可通过屏幕下方的正常与患病按钮实现切换。活动布局文件activity_connect.xml 主要含有两个控件来实现上述功能，分别为ViewPager 和RadioGroup控件。ViewPager 是简单的视图滑动切换工具，结合特定的Adapter，能够将View 与ViewPager 进行绑定，实现App 引导页或者图片轮播功能。应用程序中ViewPager 的适配器文件为VpAdapter.Java，里面定义了类型的构造方法和声明列表的元素类型为Fragment。ConnectActivity.Java 中还需为RadioGroup 控件添加按钮点击侦听事件，进而通过点击按钮实现草莓参数采集界面间的滑动。

1.6 草莓电特性参数界面功能关键实现

健康草莓与患病草莓电特性参数采集与实现原理一致，以健康草莓为例。健康草莓参数采集界面采用Fragment，活动控制文件名为HealthyFragment.Java，对应的布局文件名为Fragment_healthy.xml。而患病草莓控制文件名和对应的布局文件名为UnhealthyFragment.Java 和Fragment_unhealthy.xml。在控制文件中对视图中的各项参数输入进行基本数据格式等的校验，当所有输入都符合条件时点击保存才能成功。保存的路径都是/data/data/项目包名/files 目录，健康草莓电特性参数保存至该目录下的healthy 文件，而患病草莓保存至unhealthy 文件中。

1.7 使用方法以及运行结果

启动应用程序后至登录界面，按提示输入系统预置用户名及密码，如果勾选记住密码会把当前账户信息记录在偏好设置文件中，点击登录按钮进入默认草莓电特性参数采集界面，在界面中按提示键入实验结果数据，当所有参数输入完毕，点击保存按钮即可把当前数据保存至文件中同时清除界面数据。当需要进行屏幕切换时既可通过屏幕左右滑动也可通过屏幕下方按钮实现。上述程序功能测试过程中所产生的namePass.xml、healthy和unhealthy文件如图4所示。

图4 运行结果

2 结语

针对阻抗谱技术在草莓电特性实验中大量参数记录的困难以及实验场景因素限制的问题，课题组开发了一款基于Android 的移动应用程序。主要涉及系统登录和两类参数采集界面，界面能对实验参数的输入做提示和基本数据格式的校验，实验过程中产生的数据能够按照健康与患病两类单独保存至文件中，后期分析的数据来源直接读取相应文件即可。此外，应用程序界面的简洁性和易操作性对非计算机专业人员操作很友善，可以辅助他们进行数据采集进而达到提升工作效率的目的。