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.浙江大禹信息技術有限公司,浙江杭州 310002)

長期以來,防汛應用系統(tǒng)多在計算機終端網絡中應用,各級防汛部門領導和工作人員須在計算機終端前才能進行信息查詢、分析,并做出調度或指揮決策[1]。這已成為防汛工作人員及時、全面了解汛情信息的瓶頸,無法滿足防汛防臺期間各級防汛領導隨時隨地掌握汛情信息的需求。隨著無線網絡技術特別是3G技術的迅速發(fā)展,在日常防汛工作中引入移動應用平臺日益成為防汛信息化工作的重要內容。

近年來,以智能手機為終端的防汛掌上通平臺不斷推出,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)的智能手機設計開發(fā)。Windows mobile操作系統(tǒng)自身的缺陷決定了平臺在實際應用中存在操作復雜、穩(wěn)定性不高、用戶界面不直觀等缺陷,致使平臺很難在防汛指揮領導層面和防汛應急響應期間很好地發(fā)揮作用。

因此,防汛掌上通平臺對終端選用很重要。目前市面上主流智能手機的操作系統(tǒng)主要有Windows mobile,iphone,symbian,android,palm等幾種,各有優(yōu)勢和市場占有率,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)的智能手機操作系統(tǒng)。與其他智能手機相比,iphone手機具有安全性高、操控性好、外觀設計新穎等特點,系統(tǒng)設計為單線程運行,充分保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,克服了其他智能手機操作系統(tǒng)經常死機的缺點。系統(tǒng)開發(fā)基于Mac OS下的xcode工具,開發(fā)語言為Objective-c,開發(fā)人員需經蘋果公司認證后方能開發(fā)和部署iphone應用程序。

1 防汛掌上通平臺簡介

防汛掌上通平臺是針對防汛工作的需要,依托iphone智能手機建立的一個防汛移動應用平臺。平臺充分利用iphone多點觸摸技術,摒棄其他移動終端一貫采用的基于鍵盤、壓感筆等方式的操作模式,實現(xiàn)在iphone移動終端通過多點觸摸方式操控系統(tǒng)功能模塊。平臺作為計算機終端的延伸和補充,很好地解決了外出人員特別是防汛部門領導無法及時掌握汛情信息的問題,通過GPRS/WLAN/3G等無線網絡,可隨時隨地查詢、檢索各類汛情信息(包括雨情、水情、工情、臺風、云圖、天氣預報等相關信息),為防汛防臺和水利工程管理提供強有力的輔助決策支持[2]。同時,平臺較好地解決了目前水利行業(yè)水雨情數(shù)據、工情數(shù)據等分散存儲難以共享的難題,通過分布式汛情數(shù)據源部署和模板化管理,在應用層面對數(shù)據進行整合,實現(xiàn)汛情信息廣泛共享。

2 平臺總體設計

2.1 總體架構

平臺摒棄傳統(tǒng)的2層C/S,B/S結構,而采用C/S 3層架構(桌面客戶端+應用服務器+數(shù)據庫服務器)模式來構建,形成拉動式服務平臺[3]。3層結構中,平臺將所有的業(yè)務邏輯轉移到了服務器端,僅在客戶端保留視圖層,完成顯示和交互的任務,不含有任何的業(yè)務邏輯,降低了客戶端的復雜度和維護難度;客戶端不直接訪問數(shù)據庫端,通過引入中間的業(yè)務邏輯層,實現(xiàn)數(shù)據的分布處理,加強了平臺的伸縮性,減少了數(shù)據庫服務器的負載,有效地降低了對數(shù)據庫服務器負載能力的要求。平臺由基礎數(shù)據層、業(yè)務邏輯層、通訊網絡層及終端展現(xiàn)層構成,見圖1。

圖1 平臺體系結構

第1層:基礎數(shù)據層,平臺根據業(yè)務應用需求定義數(shù)據結構,選擇基礎數(shù)據源,并通過數(shù)據轉換服務處理程序,將原有各類業(yè)務數(shù)據推送至平臺綜合數(shù)據庫規(guī)定的業(yè)務數(shù)據表,為業(yè)務邏輯層調用服務。

第2層:業(yè)務邏輯層,以Webservice方式搭建各類數(shù)據訪問接口,并通過IIS發(fā)布和管理各類接口方法,為移動終端訪問數(shù)據庫服務器數(shù)據提供通道。平臺iphone客戶端通過Web調用汛情信息的API,以圖形、圖片、表格、文本等多種形式表達訊情信息。

第3層:通訊網絡層,提供業(yè)務邏輯層與終端展現(xiàn)層的數(shù)據交互媒介。業(yè)務邏輯層的訪問接口在Internet網絡上發(fā)布,iphone移動終端借助GPRS/WLAN/3G等無線網絡與Webservice訪問接口進行通訊。

第4層:終端展現(xiàn)層,提供最終的人機交互界面,將業(yè)務邏輯層提供的汛情數(shù)據進行最終展現(xiàn)。終端設備采用iphone智能手機等,充分利用iphone屏幕大、操控性好、安全性高等特點。

2.2 模板結構

平臺遵循準產品化設計理念,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,通過分布式汛情數(shù)據源部署和模板化管理,可實現(xiàn)在移動終端應用層面整合調用水利行業(yè)內各類汛情信息。模板結構見圖2。

圖2 模板結構

移動終端通過注冊授權后可擁有1個或多個不同的模板,用戶使用時可在移動終端層面自由切換應用;模板可由管理員根據實際需要選配不同功能模塊后創(chuàng)建,并可賦予模板標識信息;每個模塊的具體功能由應用服務器根據數(shù)據源信息確定。平臺通過數(shù)據庫服務器和應用服務器的靈活部署,最終可實現(xiàn)汛情信息的自由組合展示,達到:①模板中某一模塊可調用多個相同或不同結果的數(shù)據源信息;②不同模板間某相同模塊可調用相同或不同結果的數(shù)據源信息。

2.3 安全機制

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

a.實行移動終端注冊認證訪問服務,確保用戶合法性;用戶利用iphone智能設備使用平臺前,必須通過設備唯一的UDID碼和用戶個人信息進行注冊驗證;否則,平臺客戶端軟件無法正常訪問。

b.設立雙通線路和雙認證服務器,避免發(fā)生單點故障;平臺實行“認證與應用分開、數(shù)據與服務分開”的原則,做到集中認證、分散應用。為避免認證單點故障發(fā)生,平臺采用雙域名、雙認證服務器架構認證,見圖3。

圖3 認證流程

c.設立服務器群,實現(xiàn)數(shù)據異地災備和網絡荷載分擔;平臺的服務對象為全省乃至全國的各個水利部門,如此眾多服務對象集中訪問單一的應用服務器和數(shù)據庫服務器,會造成荷載過重、響應過慢等問題,此外病毒攻擊、設備硬件故障及火災等都可能對服務器造成不可挽回的損失。為此提出服務器群概念,將業(yè)務邏輯層的應用服務器和基礎數(shù)據層的數(shù)據庫服務器分別部署于不同單位或不同地區(qū),一是對數(shù)據和服務實行異地備份,二是為移動終端分配不同的服務器,分擔網絡荷載,見圖2。

3 平臺功能設計

3.1 實時雨情

平臺可展示各雨量站的實時降雨量信息。通過與實時水雨情數(shù)據庫相結合,并對測站數(shù)據進行分析處理,按照1h,3h,6h,12h,24h時段范圍和小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨的降雨量標準分類列表展示各雨量站實時降雨量,同時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 實時水情

平臺可展示各水位測站的實時水位信息(圖6),通過與實時水雨情數(shù)據庫相結合,并對測站數(shù)據進行分析處理,按照水庫、河道、水閘、潮位4類測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、設計水位等)和最新水情信息(上報時間、水位、超警量等)。為讓用戶重點關注超警(超限)測站情況,平臺對超警(超限)測站進行特殊標記處理,并匯總展示。

圖4 降雨量時間分布

圖5 站點時段雨量

圖6 河道站點水情

3.3 工情

平臺可展示各類水利工程的基本屬性信息?！端こ袒A信息代碼編制規(guī)定》[4]所確定的水利工程有19類,該平臺涉及水庫、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 臺風路徑

利用Google地圖API的接口技術,結合互聯(lián)網的Google map電子地圖,實時展示西太平洋上當前活動的熱帶氣旋和相關信息,包括名稱、時間、風力、風速、氣壓、移動速度、移動方向等,并整合國內外多家氣象部門對臺風的預報信息,以點線方式在地圖上展示臺風的移動軌跡和預計移動方向,見圖7。平臺還收集了1945年以來的歷年臺風信息。

圖7 臺風路徑

3.5 其他汛情信息

平臺除了水雨情、工情、臺風信息外,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天氣預報:發(fā)布城市的天氣情況和短期、短時天氣預報;③值班電話:公布各級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防汛簡報:展示江河、水庫等水利工程的最新防汛簡報信息。

3.6 綜合查詢

平臺涉及的功能模塊多,數(shù)據信息量大,為方便用戶快速便捷查詢相關汛情信息,平臺打破功能模塊邊界,設計了跨模塊的多個關鍵字組合和拼音首字母方式的模糊查詢,并將查詢結果列表展示。選擇查詢結果中所關注的記錄,即可進入相應模塊展示該記錄的詳細信息。

4 平臺的應用

防汛掌上通平臺包括服務器端和客戶端兩部分。平臺客戶端軟件只需一鍵安裝到iphone移動終端設備即可,平臺服務器端利用Webservice技術,可在不同地域、不同操作系統(tǒng)和數(shù)據庫管理系統(tǒng)上建立多個汛情信息數(shù)據源,實現(xiàn)分布式部署。不同數(shù)據源的數(shù)據信息按照數(shù)據采集點的相同與否,既可以是相同數(shù)據,也可以是不同數(shù)據。分布式汛情信息數(shù)據源的部署不僅充分保障了汛情信息的安全可靠,還有效解決了單點數(shù)據源承載過多客戶端導致響應緩慢的問題,實現(xiàn)了終端應用層面的信息融合和共享。

目前,平臺結合國家水利部和浙江省水利廳實際需求,建立了“浙江省防汛掌上通”模板和“國家防汛掌上通”模板,并在國家水利部、浙江省水利廳等單位建立了多個數(shù)據庫服務器和應用服務器,用戶可在終端應用層面方便地調用查看各地數(shù)據源的汛情數(shù)據。

5 結 語

本文通過基于iphone的防汛掌上通平臺的建設實踐,詳細闡述了防汛移動應用平臺的構建模式、框架和功能要求。在C/S 3層架構基礎上,平臺開創(chuàng)性地引入模板化設計理念,通過模板構建與切換,實現(xiàn)對不同模塊汛情信息和相同模塊不同數(shù)據源信息的快速訪問,在終端應用層面很好地實現(xiàn)了數(shù)據資源的共享。同時,平臺設計時充分考慮系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性,從線路、認證、應用、數(shù)據源等各個層面避免單點故障的發(fā)生;在平臺客戶端軟件中,充分運用iphone的多點觸摸方式操控技術,使得客戶端界面直觀,操控靈活自如。該平臺對水利行業(yè)電子政務、水資源管理等相關領域構建移動業(yè)務應用平臺具有借鑒和參考作用。

:

[1]錢榮明,胡應龍.江西省防汛PDA應用系統(tǒng)設計[J].江西水利科技,2006,32(4):191-193.

[2]王坤杰.GIS技術在防汛系統(tǒng)中的應用[J].水利水文自動化,2009(2):28-31.

[3]張金亭,李清泉,張永紅.防汛信息掌上通設計與實現(xiàn)[J].國土資源科技管理,2005(2):85-87.

[4]SL213—98 水利工程基礎信息代碼編制規(guī)定[S].