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)

長期以來,防汛應(yīng)用系統(tǒng)多在計算機終端網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用,各級防汛部門領(lǐng)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(diào)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(lǐng)導隨時隨地掌握汛情信息的需求。隨著無線網(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應(yīng)用平臺日益成為防汛信息化工作的重要內(nèi)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(shè)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(yīng)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(lǐng)導層面和防汛應(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(shè)計新穎等特點,系統(tǒng)設(shè)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(jīng)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(jīng)蘋果公司認證后方能開發(fā)和部署iphone應(yīng)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(yīng)用平臺。平臺充分利用iphone多點觸摸技術(shù),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(lǐng)導無法及時掌握汛情信息的問題,通過GPRS/WLAN/3G等無線網(wǎng)絡(luò),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(guān)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(jù)、工情數(shù)據(jù)等分散存儲難以共享的難題,通過分布式汛情數(shù)據(jù)源部署和模板化管理,在應(yīng)用層面對數(shù)據(jù)進行整合,實現(xiàn)汛情信息廣泛共享。

2 平臺總體設(shè)計

2.1 總體架構(gòu)

平臺摒棄傳統(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)庫服務(wù)器)模式來構(gòu)建,形成拉動式服務(wù)平臺[3]。3層結(jié)構(gòu)中,平臺將所有的業(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,降低了客戶端的復雜度和維護難度;客戶端不直接訪問數(shù)據(jù)庫端,通過引入中間的業(yè)務(wù)邏輯層,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布處理,加強了平臺的伸縮性,減少了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的負載,有效地降低了對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負載能力的要求。平臺由基礎(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 平臺體系結(jié)構(gòu)

第1層:基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層,平臺根據(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)推送至平臺綜合數(shù)據(jù)庫規(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(jù)庫服務(wù)器數(shù)據(jù)提供通道。平臺iphone客戶端通過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)邏輯層的訪問接口在Internet網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布,iphone移動終端借助GPRS/WLAN/3G等無線網(wǎng)絡(luò)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(wù)邏輯層提供的汛情數(shù)據(jù)進行最終展現(xiàn)。終端設(shè)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(jié)構(gòu)

平臺遵循準產(chǎn)品化設(shè)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(jù)源部署和模板化管理,可實現(xiàn)在移動終端應(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)

移動終端通過注冊授權(quán)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(yīng)用;模板可由管理員根據(jù)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(yīng)用服務(wù)器根據(jù)數(shù)據(jù)源信息確定。平臺通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)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(diào)用多個相同或不同結(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 安全機制

防汛掌上通平臺包含的信息種類多,數(shù)據(jù)量大,在防汛期間重要性顯著,該平臺的安全問題也相當突出。經(jīng)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(wù),確保用戶合法性;用戶利用iphone智能設(shè)備使用平臺前,必須通過設(shè)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(shè)立雙通線路和雙認證服務(wù)器,避免發(fā)生單點故障;平臺實行“認證與應(yīng)用分開、數(shù)據(jù)與服務(wù)分開”的原則,做到集中認證、分散應(yīng)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(wù)器架構(gòu)認證,見圖3。

圖3 認證流程

c.設(shè)立服務(wù)器群,實現(xiàn)數(shù)據(jù)異地災備和網(wǎng)絡(luò)荷載分擔;平臺的服務(wù)對象為全省乃至全國的各個水利部門,如此眾多服務(wù)對象集中訪問單一的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,會造成荷載過重、響應(yīng)過慢等問題,此外病毒攻擊、設(shè)備硬件故障及火災等都可能對服務(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)庫服務(wù)器分別部署于不同單位或不同地區(qū),一是對數(shù)據(jù)和服務(wù)實行異地備份,二是為移動終端分配不同的服務(wù)器,分擔網(wǎng)絡(luò)荷載,見圖2。

3 平臺功能設(shè)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(jù)庫相結(jié)合,并對測站數(shù)據(jù)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(jù)庫相結(jié)合,并對測站數(shù)據(jù)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(shè)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(guān)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。《水利工程基礎(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(shù),結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)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(guān)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(nèi)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(jù)信息量大,為方便用戶快速便捷查詢相關(guān)汛情信息,平臺打破功能模塊邊界,設(shè)計了跨模塊的多個關(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,即可進入相應(yīng)模塊展示該記錄的詳細信息。

4 平臺的應(yīng)用

防汛掌上通平臺包括服務(wù)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(shè)備即可,平臺服務(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)庫管理系統(tǒng)上建立多個汛情信息數(shù)據(jù)源,實現(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,還有效解決了單點數(shù)據(jù)源承載過多客戶端導致響應(yīng)緩慢的問題,實現(xiàn)了終端應(yīng)用層面的信息融合和共享。

目前,平臺結(jié)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(jù)庫服務(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)用查看各地數(shù)據(jù)源的汛情數(shù)據(jù)。

5 結(jié) 語

本文通過基于iphone的防汛掌上通平臺的建設(shè)實踐,詳細闡述了防汛移動應(yīng)用平臺的構(gòu)建模式、框架和功能要求。在C/S 3層架構(gòu)基礎(chǔ)上,平臺開創(chuàng)性地引入模板化設(shè)計理念,通過模板構(gòu)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(jù)源信息的快速訪問,在終端應(yīng)用層面很好地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的共享。同時,平臺設(shè)計時充分考慮系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性,從線路、認證、應(yīng)用、數(shù)據(jù)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(shù),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(wù)、水資源管理等相關(guān)領(lǐng)域構(gòu)建移動業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺具有借鑒和參考作用。

:

[1]錢榮明,胡應(yīng)龍.江西省防汛PDA應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[J].江西水利科技,2006,32(4):191-193.

[2]王坤杰.GIS技術(shù)在防汛系統(tǒng)中的應(yīng)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(shè)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(chǔ)信息代碼編制規(guī)定[S].