基于iphone的防汛掌上通平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

虞開森,駱小龍,余 魁

(1.浙江省水利信息管理中心,浙江杭州 310009;2.浙江大禹信息技術(shù)有限公司,浙江杭州 310002)

長(zhǎng)期以來(lái),防汛應(yīng)用系統(tǒng)多在計(jì)算機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用,各級(jí)防汛部門領(lǐng)導(dǎo)和工作人員須在計(jì)算機(jī)終端前才能進(jìn)行信息查詢、分析,并做出調(diào)度或指揮決策[1]。這已成為防汛工作人員及時(shí)、全面了解汛情信息的瓶頸,無(wú)法滿足防汛防臺(tái)期間各級(jí)防汛領(lǐng)導(dǎo)隨時(shí)隨地掌握汛情信息的需求。隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特別是3G技術(shù)的迅速發(fā)展,在日常防汛工作中引入移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)日益成為防汛信息化工作的重要內(nèi)容。

近年來(lái),以智能手機(jī)為終端的防汛掌上通平臺(tái)不斷推出,逐漸成為防汛工作人員掌握汛情信息的另一途徑。然而,現(xiàn)有眾多的防汛掌上通平臺(tái)雖功能各有千秋,但絕大部分都選用了Windows mobile操作系統(tǒng)的智能手機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)。Windows mobile操作系統(tǒng)自身的缺陷決定了平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用中存在操作復(fù)雜、穩(wěn)定性不高、用戶界面不直觀等缺陷,致使平臺(tái)很難在防汛指揮領(lǐng)導(dǎo)層面和防汛應(yīng)急響應(yīng)期間很好地發(fā)揮作用。

因此,防汛掌上通平臺(tái)對(duì)終端選用很重要。目前市面上主流智能手機(jī)的操作系統(tǒng)主要有Windows mobile,iphone,symbian,android,palm等幾種,各有優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)占有率,其中以 iphone發(fā)展最為迅速。iphone是蘋果公司開發(fā)的基于Mac OS操作系統(tǒng)的智能手機(jī)操作系統(tǒng)。與其他智能手機(jī)相比,iphone手機(jī)具有安全性高、操控性好、外觀設(shè)計(jì)新穎等特點(diǎn),系統(tǒng)設(shè)計(jì)為單線程運(yùn)行,充分保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,克服了其他智能手機(jī)操作系統(tǒng)經(jīng)常死機(jī)的缺點(diǎn)。系統(tǒng)開發(fā)基于Mac OS下的xcode工具,開發(fā)語(yǔ)言為Objective-c,開發(fā)人員需經(jīng)蘋果公司認(rèn)證后方能開發(fā)和部署iphone應(yīng)用程序。

1 防汛掌上通平臺(tái)簡(jiǎn)介

防汛掌上通平臺(tái)是針對(duì)防汛工作的需要,依托iphone智能手機(jī)建立的一個(gè)防汛移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)。平臺(tái)充分利用iphone多點(diǎn)觸摸技術(shù),摒棄其他移動(dòng)終端一貫采用的基于鍵盤、壓感筆等方式的操作模式,實(shí)現(xiàn)在iphone移動(dòng)終端通過(guò)多點(diǎn)觸摸方式操控系統(tǒng)功能模塊。平臺(tái)作為計(jì)算機(jī)終端的延伸和補(bǔ)充,很好地解決了外出人員特別是防汛部門領(lǐng)導(dǎo)無(wú)法及時(shí)掌握汛情信息的問(wèn)題,通過(guò)GPRS/WLAN/3G等無(wú)線網(wǎng)絡(luò),可隨時(shí)隨地查詢、檢索各類汛情信息(包括雨情、水情、工情、臺(tái)風(fēng)、云圖、天氣預(yù)報(bào)等相關(guān)信息),為防汛防臺(tái)和水利工程管理提供強(qiáng)有力的輔助決策支持[2]。同時(shí),平臺(tái)較好地解決了目前水利行業(yè)水雨情數(shù)據(jù)、工情數(shù)據(jù)等分散存儲(chǔ)難以共享的難題,通過(guò)分布式汛情數(shù)據(jù)源部署和模板化管理,在應(yīng)用層面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,實(shí)現(xiàn)汛情信息廣泛共享。

2 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)

平臺(tái)摒棄傳統(tǒng)的2層C/S,B/S結(jié)構(gòu),而采用C/S 3層架構(gòu)(桌面客戶端+應(yīng)用服務(wù)器+數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器)模式來(lái)構(gòu)建,形成拉動(dòng)式服務(wù)平臺(tái)[3]。3層結(jié)構(gòu)中,平臺(tái)將所有的業(yè)務(wù)邏輯轉(zhuǎn)移到了服務(wù)器端,僅在客戶端保留視圖層,完成顯示和交互的任務(wù),不含有任何的業(yè)務(wù)邏輯,降低了客戶端的復(fù)雜度和維護(hù)難度;客戶端不直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)端,通過(guò)引入中間的業(yè)務(wù)邏輯層,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布處理,加強(qiáng)了平臺(tái)的伸縮性,減少了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的負(fù)載,有效地降低了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器負(fù)載能力的要求。平臺(tái)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、通訊網(wǎng)絡(luò)層及終端展現(xiàn)層構(gòu)成,見圖1。

圖1 平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)

第1層:基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層,平臺(tái)根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用需求定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),選擇基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源,并通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)處理程序,將原有各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)推送至平臺(tái)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)定的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表,為業(yè)務(wù)邏輯層調(diào)用服務(wù)。

第2層:業(yè)務(wù)邏輯層,以Webservice方式搭建各類數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口,并通過(guò)IIS發(fā)布和管理各類接口方法,為移動(dòng)終端訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)提供通道。平臺(tái)iphone客戶端通過(guò)Web調(diào)用汛情信息的API,以圖形、圖片、表格、文本等多種形式表達(dá)訊情信息。

第3層:通訊網(wǎng)絡(luò)層,提供業(yè)務(wù)邏輯層與終端展現(xiàn)層的數(shù)據(jù)交互媒介。業(yè)務(wù)邏輯層的訪問(wèn)接口在Internet網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布,iphone移動(dòng)終端借助GPRS/WLAN/3G等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與Webservice訪問(wèn)接口進(jìn)行通訊。

第4層:終端展現(xiàn)層,提供最終的人機(jī)交互界面,將業(yè)務(wù)邏輯層提供的汛情數(shù)據(jù)進(jìn)行最終展現(xiàn)。終端設(shè)備采用iphone智能手機(jī)等,充分利用iphone屏幕大、操控性好、安全性高等特點(diǎn)。

2.2 模板結(jié)構(gòu)

平臺(tái)遵循準(zhǔn)產(chǎn)品化設(shè)計(jì)理念,做到“系統(tǒng)模板化、模板模塊化、模塊功能化”,徹底改變以往系統(tǒng)定制開發(fā)通用性弱、適用面窄、移植性差等缺點(diǎn),通過(guò)分布式汛情數(shù)據(jù)源部署和模板化管理,可實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)終端應(yīng)用層面整合調(diào)用水利行業(yè)內(nèi)各類汛情信息。模板結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 模板結(jié)構(gòu)

移動(dòng)終端通過(guò)注冊(cè)授權(quán)后可擁有1個(gè)或多個(gè)不同的模板,用戶使用時(shí)可在移動(dòng)終端層面自由切換應(yīng)用;模板可由管理員根據(jù)實(shí)際需要選配不同功能模塊后創(chuàng)建,并可賦予模板標(biāo)識(shí)信息;每個(gè)模塊的具體功能由應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)數(shù)據(jù)源信息確定。平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器的靈活部署,最終可實(shí)現(xiàn)汛情信息的自由組合展示,達(dá)到:①模板中某一模塊可調(diào)用多個(gè)相同或不同結(jié)果的數(shù)據(jù)源信息;②不同模板間某相同模塊可調(diào)用相同或不同結(jié)果的數(shù)據(jù)源信息。

2.3 安全機(jī)制

防汛掌上通平臺(tái)包含的信息種類多,數(shù)據(jù)量大,在防汛期間重要性顯著,該平臺(tái)的安全問(wèn)題也相當(dāng)突出。經(jīng)深入研究,筆者提出較為周全的解決方案:

a.實(shí)行移動(dòng)終端注冊(cè)認(rèn)證訪問(wèn)服務(wù),確保用戶合法性;用戶利用iphone智能設(shè)備使用平臺(tái)前,必須通過(guò)設(shè)備唯一的UDID碼和用戶個(gè)人信息進(jìn)行注冊(cè)驗(yàn)證;否則,平臺(tái)客戶端軟件無(wú)法正常訪問(wèn)。

b.設(shè)立雙通線路和雙認(rèn)證服務(wù)器,避免發(fā)生單點(diǎn)故障;平臺(tái)實(shí)行“認(rèn)證與應(yīng)用分開、數(shù)據(jù)與服務(wù)分開”的原則,做到集中認(rèn)證、分散應(yīng)用。為避免認(rèn)證單點(diǎn)故障發(fā)生,平臺(tái)采用雙域名、雙認(rèn)證服務(wù)器架構(gòu)認(rèn)證,見圖3。

圖3 認(rèn)證流程

c.設(shè)立服務(wù)器群,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)異地災(zāi)備和網(wǎng)絡(luò)荷載分擔(dān);平臺(tái)的服務(wù)對(duì)象為全省乃至全國(guó)的各個(gè)水利部門,如此眾多服務(wù)對(duì)象集中訪問(wèn)單一的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,會(huì)造成荷載過(guò)重、響應(yīng)過(guò)慢等問(wèn)題,此外病毒攻擊、設(shè)備硬件故障及火災(zāi)等都可能對(duì)服務(wù)器造成不可挽回的損失。為此提出服務(wù)器群概念,將業(yè)務(wù)邏輯層的應(yīng)用服務(wù)器和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器分別部署于不同單位或不同地區(qū),一是對(duì)數(shù)據(jù)和服務(wù)實(shí)行異地備份,二是為移動(dòng)終端分配不同的服務(wù)器,分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)荷載,見圖2。

3 平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

3.1 實(shí)時(shí)雨情

平臺(tái)可展示各雨量站的實(shí)時(shí)降雨量信息。通過(guò)與實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合,并對(duì)測(cè)站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,按照1h,3h,6h,12h,24h時(shí)段范圍和小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨的降雨量標(biāo)準(zhǔn)分類列表展示各雨量站實(shí)時(shí)降雨量,同時(shí)展示雨量站的基本信息(包括站碼、站名、水系、所在地等)和最近1周的日降雨量信息,見圖4～5。

3.2 實(shí)時(shí)水情

平臺(tái)可展示各水位測(cè)站的實(shí)時(shí)水位信息(圖6),通過(guò)與實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合,并對(duì)測(cè)站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,按照水庫(kù)、河道、水閘、潮位4類測(cè)站分類列表展示各站的基本信息(站名、河流、水系、所在地、汛限水位、設(shè)計(jì)水位等)和最新水情信息(上報(bào)時(shí)間、水位、超警量等)。為讓用戶重點(diǎn)關(guān)注超警(超限)測(cè)站情況,平臺(tái)對(duì)超警(超限)測(cè)站進(jìn)行特殊標(biāo)記處理,并匯總展示。

圖4 降雨量時(shí)間分布

圖5 站點(diǎn)時(shí)段雨量

圖6 河道站點(diǎn)水情

3.3 工情

平臺(tái)可展示各類水利工程的基本屬性信息?！端こ袒A(chǔ)信息代碼編制規(guī)定》[4]所確定的水利工程有19類,該平臺(tái)涉及水庫(kù)、水閘、河流、堤防、海塘、電站、灌區(qū)、圍墾、排灌站、控制站、蓄滯洪區(qū) 、圩垸等12類工程,并按不同規(guī)模分類列表展示。

3.4 臺(tái)風(fēng)路徑

利用Google地圖API的接口技術(shù),結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的Google map電子地圖,實(shí)時(shí)展示西太平洋上當(dāng)前活動(dòng)的熱帶氣旋和相關(guān)信息,包括名稱、時(shí)間、風(fēng)力、風(fēng)速、氣壓、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向等,并整合國(guó)內(nèi)外多家氣象部門對(duì)臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)信息,以點(diǎn)線方式在地圖上展示臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)軌跡和預(yù)計(jì)移動(dòng)方向,見圖7。平臺(tái)還收集了1945年以來(lái)的歷年臺(tái)風(fēng)信息。

圖7 臺(tái)風(fēng)路徑

3.5 其他汛情信息

平臺(tái)除了水雨情、工情、臺(tái)風(fēng)信息外,還可展示以下汛情信息:①衛(wèi)星云圖:以圖片形式展示最新云圖信息,包括“紅外”、“三維”、“水汽”3種衛(wèi)星云圖;②天氣預(yù)報(bào):發(fā)布城市的天氣情況和短期、短時(shí)天氣預(yù)報(bào);③值班電話:公布各級(jí)防汛指揮辦公室的值班電話,以方便防汛工作人員的查詢和聯(lián)系;④通知通告:發(fā)布日常防汛通知文件,以方便防汛工作人員查詢?yōu)g覽;⑤防汛簡(jiǎn)報(bào):展示江河、水庫(kù)等水利工程的最新防汛簡(jiǎn)報(bào)信息。

3.6 綜合查詢

平臺(tái)涉及的功能模塊多,數(shù)據(jù)信息量大,為方便用戶快速便捷查詢相關(guān)汛情信息,平臺(tái)打破功能模塊邊界,設(shè)計(jì)了跨模塊的多個(gè)關(guān)鍵字組合和拼音首字母方式的模糊查詢,并將查詢結(jié)果列表展示。選擇查詢結(jié)果中所關(guān)注的記錄,即可進(jìn)入相應(yīng)模塊展示該記錄的詳細(xì)信息。

4 平臺(tái)的應(yīng)用

防汛掌上通平臺(tái)包括服務(wù)器端和客戶端兩部分。平臺(tái)客戶端軟件只需一鍵安裝到iphone移動(dòng)終端設(shè)備即可,平臺(tái)服務(wù)器端利用Webservice技術(shù),可在不同地域、不同操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)上建立多個(gè)汛情信息數(shù)據(jù)源,實(shí)現(xiàn)分布式部署。不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)信息按照數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的相同與否,既可以是相同數(shù)據(jù),也可以是不同數(shù)據(jù)。分布式汛情信息數(shù)據(jù)源的部署不僅充分保障了汛情信息的安全可靠,還有效解決了單點(diǎn)數(shù)據(jù)源承載過(guò)多客戶端導(dǎo)致響應(yīng)緩慢的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了終端應(yīng)用層面的信息融合和共享。

目前,平臺(tái)結(jié)合國(guó)家水利部和浙江省水利廳實(shí)際需求,建立了“浙江省防汛掌上通”模板和“國(guó)家防汛掌上通”模板,并在國(guó)家水利部、浙江省水利廳等單位建立了多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器,用戶可在終端應(yīng)用層面方便地調(diào)用查看各地?cái)?shù)據(jù)源的汛情數(shù)據(jù)。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)基于iphone的防汛掌上通平臺(tái)的建設(shè)實(shí)踐,詳細(xì)闡述了防汛移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)的構(gòu)建模式、框架和功能要求。在C/S 3層架構(gòu)基礎(chǔ)上,平臺(tái)開創(chuàng)性地引入模板化設(shè)計(jì)理念,通過(guò)模板構(gòu)建與切換,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同模塊汛情信息和相同模塊不同數(shù)據(jù)源信息的快速訪問(wèn),在終端應(yīng)用層面很好地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的共享。同時(shí),平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性,從線路、認(rèn)證、應(yīng)用、數(shù)據(jù)源等各個(gè)層面避免單點(diǎn)故障的發(fā)生;在平臺(tái)客戶端軟件中,充分運(yùn)用iphone的多點(diǎn)觸摸方式操控技術(shù),使得客戶端界面直觀,操控靈活自如。該平臺(tái)對(duì)水利行業(yè)電子政務(wù)、水資源管理等相關(guān)領(lǐng)域構(gòu)建移動(dòng)業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)具有借鑒和參考作用。

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