河南省防汛移動(dòng)值班系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙天宇，李海洋，周衛(wèi)龍，龍海強(qiáng)，王艷彬

（1. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100043；2. 北京慧圖科技股份有限公司，北京 100089）

河南省防汛移動(dòng)值班系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙天宇1,2，李海洋2，周衛(wèi)龍2，龍海強(qiáng)2，王艷彬2

（1. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100043；2. 北京慧圖科技股份有限公司，北京 100089）

研究旨在實(shí)驗(yàn)性地開發(fā)基于河南省 2016年度山洪災(zāi)害防治項(xiàng)目數(shù)據(jù)同步共享云平臺(tái)設(shè)計(jì)的河南防汛移動(dòng)值班系統(tǒng) App，實(shí)現(xiàn)雨水情、山洪災(zāi)害信息的實(shí)時(shí)查詢和展示。以 J2EE 為開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，在 Android 系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)用戶時(shí)刻掌握到防汛信息的目的，為山洪預(yù)警部署提供科學(xué)依據(jù)，為管理決策提供實(shí)時(shí)高效的信息平臺(tái)。

防汛；移動(dòng)值班系統(tǒng)；App；Android 系統(tǒng)；山洪災(zāi)害預(yù)警

0 引言

我國防汛抗旱信息化建設(shè)在國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程建設(shè)引領(lǐng)下，在防汛抗旱減災(zāi)工作中發(fā)揮了巨大作用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[1]。

防汛抗旱信息化是“互聯(lián)網(wǎng) +”防汛抗旱的產(chǎn)物，經(jīng)歷了數(shù)據(jù)化、智能化時(shí)代。應(yīng)該說，以水雨情監(jiān)測預(yù)警預(yù)報(bào)、防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程建設(shè)等為代表的防汛抗旱信息化建設(shè)一度走在國內(nèi)先進(jìn)行列；防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程、山洪災(zāi)害非工程措施防治和洪水風(fēng)險(xiǎn)圖等業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)也從數(shù)據(jù)化向智能化邁進(jìn)，許多基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)的“互聯(lián)網(wǎng) +”的核心技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。但是，很多的水利防汛抗旱信息系統(tǒng)多是通過計(jì)算機(jī)終端實(shí)現(xiàn)，采用 C/S 和 B/S 架構(gòu)進(jìn)行信息發(fā)布，因此需要用戶通過 PC 端才能進(jìn)行訪問，然而大多數(shù)一線的防汛抗旱人員在現(xiàn)場時(shí)往往不方便使用計(jì)算機(jī)，缺乏一定的靈活性[2]。

研發(fā)的防汛移動(dòng)值班系統(tǒng) App（以下簡稱值班系統(tǒng) App）以河南省水利廳防汛抗旱指揮部辦公室的業(yè)務(wù)需求為出發(fā)點(diǎn)，依托無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)，基于基礎(chǔ)的地理信息系統(tǒng)，使用戶不受時(shí)間、地點(diǎn)、空間的限制，實(shí)現(xiàn)定位定時(shí)、隨時(shí)隨地獲取防汛抗旱的雨水情和工情及其他山洪預(yù)警等相關(guān)信息，水利要素精準(zhǔn)末端導(dǎo)航、山洪災(zāi)害及時(shí)預(yù)警、防汛指揮等功能，可服務(wù)于各級(jí)水利部門，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 值班系統(tǒng) App 開發(fā)技術(shù)

Java 2 開發(fā)平臺(tái)，即 J2EE。J2EE 不同于傳統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，其中包含了許多組件，可以簡化并且規(guī)范應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與部署，使系統(tǒng)具有較高的可移植性、安全性和再用價(jià)值，可以最大限度地滿足值班系統(tǒng)展示圖表較多的特殊性，除了左右、上下滑屏查看外，對(duì)雨量柱狀圖和水文過程線（含水位、流量或水庫入出庫流量）也可實(shí)現(xiàn)放大、縮小、查詢、水量計(jì)算等諸多功能。

1.1 Eclipse 環(huán)境

考慮到移動(dòng)展示平臺(tái)工作的快速、及時(shí)，本系統(tǒng)使用 Eclipse 環(huán)境。

Eclipse 環(huán)境是跨平臺(tái)的自由集成開發(fā)環(huán)境（IDE），雖然 Eclipse 本身只是一個(gè)框架平臺(tái)，但是眾多插件的支持使得 Eclipse 擁有其他功能相對(duì)固定的 IDE 軟件很難具有的靈活性，其設(shè)計(jì)思想是一切皆插件，其它所有功能都以插件的形式附加于 Eclipse 核心之上。Eclipse 基本內(nèi)核包括圖形 API（SWT/Jface），Java 開發(fā)環(huán)境插件（JDT）和插件開發(fā)環(huán)境 （PDE）等[3]。

1.2 Android 開發(fā)框架

Android[4]是為移動(dòng)終端打造的真正開放和完整的移動(dòng)軟件，依靠平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化、源代碼的開放、用戶自定制及優(yōu)秀第三方開放性 ，使得開發(fā)者在為其開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)擁有更大的自由度。

本研究依據(jù) Android 平臺(tái)，以現(xiàn)勢性好的地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為工作底圖，對(duì)水利地理數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理，形成雨情、水情、工情和山洪預(yù)警數(shù)據(jù)。

2 值班系統(tǒng) App 體系架構(gòu)及環(huán)境配置

2.1 體系架構(gòu)

值班系統(tǒng) App 主要包括信息查詢和分析、數(shù)據(jù)上傳和更新、防汛指揮等組成部分，涵蓋省、市、縣、鄉(xiāng)，統(tǒng)一開發(fā)，定制部署。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要面向調(diào)查數(shù)據(jù)采集及審核匯集，硬件設(shè)備兼顧山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息管理及共享系統(tǒng)應(yīng)用，體系架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 體系架構(gòu)圖

2.2 環(huán)境配置

基于河南省 2016年度山洪災(zāi)害防治項(xiàng)目的值班系統(tǒng) App 部署在支持安卓操作系統(tǒng)的智能手機(jī)上，手機(jī)環(huán)境配置要求：安卓操作系統(tǒng)需要 2.3 版本以上；手機(jī)運(yùn)行內(nèi)存為 1 GB，同時(shí)帶有 GPS 定位功能。

3 值班系統(tǒng) App 設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)部署的設(shè)計(jì)

一般情況下，只會(huì)在機(jī)關(guān)內(nèi)或外部通過 VPN 使用體系，因此相關(guān)的信息必須部署在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中?？紤]到值班系統(tǒng)的實(shí)際使用情況，大多數(shù)是在機(jī)關(guān)外使用體系，因此需要開發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)的使用功能?？紤]到數(shù)據(jù)的安全性和機(jī)密性，仍需要將實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)部署在內(nèi)網(wǎng)內(nèi)部。

為了滿足值班系統(tǒng)體系基于互聯(lián)網(wǎng)訪問的需求，在系統(tǒng)部署時(shí)，要預(yù)留出一個(gè) DMZ 區(qū)域作為移動(dòng)數(shù)據(jù)終端體系服務(wù)器的應(yīng)用部署環(huán)境，以方便所有的數(shù)據(jù)操作可以通過防火墻安全對(duì)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，保證數(shù)據(jù)的完全性。

3.2 系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

按照組件的調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)，值班系統(tǒng) App 由數(shù)據(jù)層、服務(wù)端支撐層、業(yè)務(wù)層與表現(xiàn)層組成。在數(shù)據(jù)層面上通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換與接口整合，整合有效的業(yè)務(wù)信息體系數(shù)據(jù)，最后得到符合移動(dòng)終端應(yīng)用體系的數(shù)據(jù)并獨(dú)立儲(chǔ)存。業(yè)務(wù)層接受服務(wù)端支撐層的調(diào)用請(qǐng)求，調(diào)用或啟動(dòng)相關(guān)的業(yè)務(wù)，也可通用模塊進(jìn)行處理，進(jìn)而將結(jié)果返回給表現(xiàn)層。對(duì)于服務(wù)端支撐層而言，在服務(wù)端研究開發(fā)支撐體系，作為數(shù)據(jù)層面與移動(dòng)端體系的橋梁搭建，為移動(dòng)體系提供數(shù)據(jù)支持。為保證信息的安全，對(duì)外的所有信息與數(shù)據(jù)都要經(jīng)過授權(quán)與認(rèn)證進(jìn)行安全檢查，以防止信息數(shù)據(jù)泄露到移動(dòng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用層面，滿足 iOS 和Android 移動(dòng)端應(yīng)用程序的研發(fā)。

值班系統(tǒng) App 主要由信息查詢和分析模塊組成，信息查詢功能由雨情、水情、工情查詢及山洪預(yù)警組成，即值班系統(tǒng) App 的核心，包括數(shù)據(jù)、空間和屬性查詢 3 個(gè)方面；信息分析功能主要包括雨情、水情、工情的數(shù)據(jù)分析及山洪預(yù)警等輔助功能。

3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸

傳統(tǒng)的移動(dòng)通訊方式以短信為起點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，不僅容易造成數(shù)據(jù)的延遲傳送，還容易丟失，同時(shí)管理費(fèi)用較高。河南省防汛移動(dòng)值班系統(tǒng)App，將 Wi-Fi，3G，4G 技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸相結(jié)合，基于 SaaS 架構(gòu)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，打破了傳統(tǒng)移動(dòng)通訊的局限性。同時(shí)考慮到客戶使用的便捷性和實(shí)用性，預(yù)留了接口，方便進(jìn)行二次開發(fā)，傻瓜式操作，使得用戶使用起來更為方便、準(zhǔn)確。

4 值班系統(tǒng) App 的實(shí)現(xiàn)

值班系統(tǒng) App 以智能終端作為載體，綜合展示了河南省防汛的基本功能，各級(jí)用戶可根據(jù)自己的需求進(jìn)行查詢，隨時(shí)隨地了解水利要素的相關(guān)信息。

4.1 信息查詢與分析

用戶主要通過選擇政區(qū)、流域、測站的名稱和查詢時(shí)間對(duì)各個(gè)測站的雨情等信息進(jìn)行查詢，查詢結(jié)果包括總體和詳細(xì)情況介紹，同時(shí)可以在地圖上進(jìn)行空間定位，具體查詢?nèi)缦拢?/p>

1）雨情信息。系統(tǒng)在地圖中展現(xiàn)了各測站的空間地理位置，通過實(shí)時(shí)在線技術(shù)獲取各站點(diǎn)的實(shí)時(shí)水雨情信息，并可以動(dòng)態(tài)繪制各測站的雨量柱狀圖。

2）山洪預(yù)警。默認(rèn)最近 24 h 發(fā)生的用戶所在縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的預(yù)警統(tǒng)計(jì)列表，點(diǎn)擊數(shù)字可查看具體預(yù)警信息，進(jìn)行政區(qū)預(yù)警等級(jí)、時(shí)間、信息、響應(yīng)及其地圖/衛(wèi)星地理位置的查詢；向上滑動(dòng)底部信息欄，可查看預(yù)警地圖分布。

3）河道水情。提供用戶所在縣當(dāng)前時(shí)間的河道站信息，對(duì)超警戒數(shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各河道站河流、時(shí)間、水位、過程線、詳細(xì)信息及其地圖/衛(wèi)星地理位置的查詢。

4）水庫水情。提供用戶所在縣當(dāng)前時(shí)間的水庫站信息，重點(diǎn)標(biāo)識(shí)超汛限數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各水庫站庫水位、超汛限水位、過程線、詳細(xì)信息及其地圖/衛(wèi)星地理位置的查詢。

5）工情信息。查看用戶所在縣現(xiàn)有的河流、水庫信息，并以列表形式進(jìn)行展示，點(diǎn)擊要查看的河流、水庫名稱，即可查看當(dāng)前河流、水庫的詳細(xì)信息。

6）移動(dòng)巡查。提供當(dāng)前用戶的地圖定位信息和照片、音頻、視頻采集上傳功能，用戶可查看已上傳的影像數(shù)據(jù)。

4.2 數(shù)據(jù)上傳

借助智能移動(dòng)終端的多媒體功能，結(jié)合WLAN，3G，4G 通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、無線上報(bào)等功能。同時(shí)為了保證手機(jī)客戶端與網(wǎng)頁客戶端數(shù)據(jù)的一致性，手機(jī)端編輯的數(shù)據(jù)需要即時(shí)上傳到網(wǎng)頁端，同時(shí)網(wǎng)頁端的更新也要下載到手機(jī)端。

4.3 數(shù)據(jù)更新

數(shù)據(jù)更新是在用戶登錄系統(tǒng)后，以新數(shù)據(jù)項(xiàng)或記錄替換數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫中與之相對(duì)應(yīng)的舊數(shù)據(jù)項(xiàng)或記錄的過程。通過刪除 — 修改 — 再插入的操作實(shí)現(xiàn)，更好地保證數(shù)據(jù)更新的實(shí)效性及工作效率。

4.4 防汛指揮

值班系統(tǒng)提供防汛人員的位置查詢，一鍵顯示所關(guān)注的防汛人員的空間位置、巡查路線、歷史軌跡等，提供領(lǐng)導(dǎo)指示、調(diào)度方案等決策信息的實(shí)時(shí)傳送，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場和指揮中心的信息交互。

4.5 系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)界面友好，結(jié)構(gòu)清晰，流程合理，功能一目了然，菜單操作以充分滿足用戶的視覺流程和使用習(xí)慣為出發(fā)點(diǎn)，保證系統(tǒng)易理解、學(xué)習(xí)、使用、維護(hù)、升級(jí)。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)思想、系統(tǒng)架構(gòu)、采用技術(shù)上，均采用國內(nèi)外已經(jīng)成熟的技術(shù)、方法、軟件、硬件設(shè)備等，確保系統(tǒng)有一定的先進(jìn)性、前瞻性、擴(kuò)充性，符合技術(shù)發(fā)展方向，延長系統(tǒng)的生命周期，保證建成的系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和安全性，為基層值班人員及時(shí)了解當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)雨水情、山洪預(yù)警信息提供強(qiáng)有力的參考。

5 結(jié)語

全面落實(shí)河南省水利信息化發(fā)展“十三五”規(guī)劃，建立完善的防汛值班體系，除了在機(jī)構(gòu)、資金、政策等方面投入外，還要著力通過現(xiàn)代化的手段，提升水利相關(guān)工作人員的管理和服務(wù)能力。河南省在防汛值班方面，通過值班系統(tǒng) App，解決了傳統(tǒng)的人工搖鈴、喇叭等防汛非工程措施，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)防汛，有效提高了值班人員的工作能力，探索出了河南防汛值班的新模式。今后，計(jì)劃結(jié)合河南省云平臺(tái)，全面研發(fā)水利管理其他 App 軟件，用現(xiàn)代化、信息化的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)防汛，為水利信息的管理決策提供實(shí)時(shí)高效的信息平臺(tái)，促進(jìn)水利信息的現(xiàn)代化發(fā)展。

[1] 萬海斌，楊昆，楊名亮.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下我國防汛抗旱信息化的發(fā)展方向[J]. 特別關(guān)注，2016，26 （3）: 1-4.

[2] 黃康，虞開森，俞志強(qiáng)，等. 面向服務(wù)的防汛 GIS 支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版），2011，38 （4）: 456-460.

[3] 王嵩. 基于遼寧省基礎(chǔ)水信息平臺(tái)的手機(jī) App 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 黑龍江水利，2016，6 （2）: 48-50.

[4] 董袁泉，徐李. 基于 Android 平臺(tái)的移動(dòng)應(yīng)用的研究與開發(fā)[J]. 科技視界，2015 （7）: 21-24.

Design and implementate of Henan flood control on duty mobile system

ZHAO Tianyu1,2, LI Haiyang2, ZHOU Weilong2, LONG Haiqiang2, WANG Yanbin2
（1. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100043, China; 2. Beijing Huitu Techonology Co. Ltd, Beijing 100089, China）

It is a study on experimentally development of the App of Henan flood control on duty mobile system based on the data synchronization cloud platform design of 2016 annual mountain torrents disaster prevention and control project in Henan Province, which is used to query and display the information of wind, water and mountain torrents disaster at all times. The App is developed with J2EE, on the foundation of Android system, and the aim for user always to master the flood control and information comes true. The App provides an scientific basis for mountain torrents warning and an efficient information platform for management and decision-making.

flood control; move on duty system; App; android system; mountain torrents disaster warning

TV87

A

1674-9405（2017）03-0065-03

2016-12-23

趙天宇（1990-），男，安徽亳州人，碩士，主要從事地面水文、水利信息化研究工作。

10.19364/j.1674-9405.2017.03.015