基于Android智能終端的地震現場應急指揮技術系統運維信息管理平臺1

2018-11-13 02:04:20婁世平楊玉永劉瑞峰徐秀杰賈榮光

震災防御技術 2018年3期

婁世平楊玉永劉瑞峰徐秀杰賈榮光董翔

婁世平楊玉永劉瑞峰徐秀杰賈榮光董翔

（山東省地震局，濟南 250102）

地震現場應急指揮技術系統在震后救援行動中發揮著重要的通信和指揮樞紐作用，為了提升現場技術系統的運維質量，并解決目前運維時上報信息分散且不易查詢的問題，本文基于C/S架構設計了1套運維信息管理平臺，客戶端采用手機、平板電腦等智能終端，基于Android SDK進行應用程序開發，采用輕量級文本格式JSON與服務器端進行數據交互。客戶端用戶登錄平臺后，可上報文字和圖片信息，也可根據上報時間、內容、位置等關鍵字查詢歷史信息，實現了信息的匯總和共享；平臺還設計了故障排查輔助、設備操作說明、演練信息發布等實用功能，數據匯集在服務器端，便于管理和考核。本系統已在山東省地震局部署應用，有效提升了地震現場工作的效率和水平。

地震應急技術系統運維 Android智能終端信息管理

引言

地震現場應急指揮技術系統是地震發生后地震現場與外界通信聯絡的通信樞紐，也是實現地震現場制定救援方案、部署救援力量、指揮救援實施的指揮樞紐，在震后救援行動中起到至關重要的作用（王卓等，2016；王紀強等，2017）。為此，系統運維人員應保證設備的運維質量，使其處于正常運行狀態，以應對隨時可能發生的地震事件。目前，山東省地震局已建設完成地震現場移動指揮平臺并投入使用。該指揮平臺采用北方奔馳二類載貨汽車底盤進行改裝，會議區采用雙向側拉方艙，空間充足，配備衛星、3G、4G等多種通信手段，基本滿足了惡劣條件下的通信需求（婁世平等，2017），顯著提升了地震現場應急服務水平、通信能力、綜合保障能力、信息產出能力以及車輛機動性等。但該指揮平臺技術復雜、設備集成度高，對運維工作也提出了更高的要求。據統計，指揮平臺自2014年交付使用以來，共進行過30余次比較大的升級改造和設備維護工作。目前的運維方式是統計每月的演練和維護工作，并填寫在制式的表格中，上報到中國地震局服務器。該方式存在以下問題：①信息匯集渠道不暢，運維工作由多人負責，難以統計全單位1個月所有的運維工作量；②缺乏信息查詢手段，運維信息填寫在Word格式的記錄表中，無法按照用戶的規則條件進行快速、有效的查詢。

目前，Android智能終端的應用已經十分普及，其具有良好的移動性、便攜性以及強大的信息處理能力和通信能力，非常適合移動端的信息采集、上報和查詢。戴波等（2016）設計的基于Android平臺的地震設備維修管理系統，可以上傳和查詢維修記錄；李夢偉等（2017）設計的基于Android平臺的信息系統故障診斷App，實現了故障數據收集和故障診斷輔助功能；陳桂鵬等（2014）使用Android手機與信息采集終端相連，通過移動端App對農業環境信息進行處理、存儲與傳輸。為提高地震現場的運維管理水平，實現運維過程中的信息共享和信息查詢，本文基于Android系統，設計研發了1套現場應急指揮技術系統運維信息管理平臺，用戶通過安裝在手機、平板電腦等智能終端上的App可進行運維信息的上報、查詢，并將數據匯集在服務器端的數據庫，實現了信息的共享，用戶也可通過App查閱操作說明、通知公告以及輔助故障排查等。系統客戶端App的登錄界面和主界面如圖1、2所示。

圖1 App登錄界面

圖2 App主界面

1 系統設計

1.1 需求分析與設計思路

地震現場移動指揮平臺在震時作為抗震救災一線的應急指揮場所，具有集成度高、智能化和可擴展等特點。針對目前在實際運維工作中暴露出來的項目冗繁分散、信息流轉環節多、信息匯集查詢能力弱等弊端，系統設計了運維上報、信息查詢、用戶輔助3大功能模塊。考慮到移動智能終端屏幕尺寸、操作方式等條件的局限性，秉承高智能化和強自動化的設計理念，在上報頁面中設計了時間、經緯度、地理位置、天氣等輔助信息的自動獲取功能，不僅提高了系統操作的便易度，也讓用戶在上報運維信息時更專注于運維工作的主體內容。

由于服務器部署在行業網環境下，而客戶端用戶暴露在公共互聯網下，系統采用具有高安全性的虛擬專用網絡（VPN）實現公共與私有網絡之間的跨越，且為用戶設置訪問權限以限制用戶的使用深度，從而保證了系統安全。

1.2 關鍵技術

該管理平臺基于Android平臺，采用Java語言進行應用程序開發，開發環境為Android Studio。Android Studio是Google開發的一款面向Android開發者的IDE，基于流行的Java語言集成開發環境IntelliJ搭建而成。服務器端采用Tomcat，開源免費，部署Servlet服務程序，用于接收客戶端請求、訪問數據庫、進行數據存儲和數據查詢。數據庫采用關系型數據庫管理系統MySQL。客戶端和服務器端的數據交互采用輕量級文本數據交換格式JSON，在系統開銷、速度和易用性角度都更適合用于Android移動平臺。

1.3 功能設計

管理平臺針對地震現場技術系統運維需求，設計了信息的上報、查詢和輔助3大功能模塊，如圖3所示。

圖3 系統功能模塊

（1）上報模塊：除了常規的文字和圖片信息上報之外，考慮到不同的地理位置、天氣情況對移動端的衛星系統運行都有影響，為了全面反映上報時的真實環境狀況，上報模塊使用Android平臺的LocationManager類自動獲取經緯度，使用Geocoder類將經緯度解析為參考地理位置，并通過互聯網的天氣API接口獲得當前城市的天氣預報，當前登錄用戶和時間也由系統自動獲取，用戶只需要填寫文字信息和選取上報圖片，即可與上述內容一同打包上傳到服務器，節省了信息上報的工作量，且上報的信息更具客觀性和真實性。

（2）查詢模塊：對于保存在數據庫里的運維信息，客戶端App支持根據上報時間、上報人員、上報內容和上報位置等多種方式進行查詢，根據上報時間查詢需要選取起止時間，其余查詢方式均支持關鍵字模糊匹配。客戶端接收到服務器端返回的數據后，將以列表形式進行顯示，點擊列表的某一項后，將會彈出對話框，顯示該條記錄的時間、位置、內容、圖片等詳細信息。

（3）輔助模塊：為了使該App更好地服務于現場技術系統運維工作，設計集成了多種實用功能。“設備操作說明”可在線查看主要設備的說明文檔、設計圖紙和現場系統運維細則等信息；“故障排查”通過選擇發生故障的設備、填寫故障表現的關鍵詞，從數據庫中查詢相關的歷史維護記錄，輔助設備檢修；“通知公告”可在線查看或下載最新的演練通知等信息；“應急電話”列有測震值班、應急值班、分管領導等重要電話，點擊即可轉入撥打電話界面。

各功能模塊的主要界面如圖4—6所示。

圖4 信息上報

圖5 信息查詢

圖6 設備操作說明

1.4 系統結構

系統結構包括客戶端和服務器端2部分，通過http協議進行數據交互，如圖7所示。

圖7 系統結構示意圖

其中，客戶端為部署了管理平臺App的Android智能終端，可以是手機、平板電腦等設備，UI交互層為與用戶交互的界面，接收并處理用戶指令，在需要與服務器進行數據交互時，通過POST方式提交數據，并處理返回的響應數據，數據經過解析后顯示在UI界面上；服務器前端設置過濾器，主要用于用戶登錄、中文編碼等處理，Servlet接收客戶端請求、處理請求并完成對客戶端的響應，DAO層實現對數據庫的存儲和讀取。

圖8 運維信息上報流程圖

2 功能實現

2.1 運維信息上報

運維信息上報時，需要開啟位置服務，在獲取到經緯度數據之后，才能根據經緯度得到位置和天氣信息，最后和用戶填寫的上報信息一同打包發送到服務器。程序流程圖如圖8所示。

LocationManager類可以訪問系統的定位服務，周期性獲得設備地理位置的更新，在獲取LocationManager實例后，通過getLastKnownLocation方法獲取當前的經緯度信息，主要代碼如下：

LocationManager lm=(LocationManager)getSystemService(Context. LOCATION_SERVICE);

Location location = lm.getLastKnownLocation(locationProvider);

if(location!=null){

longitude= (float)location.getLongitude();

latitude= (float)location.getLatitude();

}

其中，locationProvider是位置提供器，可以是GPS或者NETWORK，表示獲取經緯度信息的途徑。獲取經緯度數據后，實例化Geocoder類，通過getFromLocation方法將經緯度轉換為List

類型的數據locationList，從locationList中可以提取當前坐標下的地理位置：

Geocoder gc = new Geocoder(this, Locale.getDefault());

List

locationList = gc.getFromLocation(latitude, longitude, 1);

使用天氣預報數據接口http://wthrcdn.etouch.cn/weather_mini，通過OkHttp訪問該接口，并傳遞在locationList提取的city作為參數，將返回一個JSONObject類型的對象，在回調函數里對該對象進行解析，即可獲得天氣情況、最高溫度、最低溫度等信息：

JSONObject jo = new JSONObject(response);、

JSONObject data = jo.getJSONObject("data");

JSONArray forecast = data.getJSONArray("forecast");

String high = forecast.getJSONObject(0).getString("high");

String low = forecast.getJSONObject(0).getString("low");

String type = forecast.getJSONObject(0).getString("type");

客戶端的上報數據主要包括上報人員、上報時間、經緯度、地理位置、當地天氣、維護的設備、上報的文字和圖片內容幾大部分。其中，上報人員默認為登錄用戶，上報時間、經緯度、地理位置和當地天氣都由系統自動獲取，用戶填寫上報內容，選取上報圖片，系統將在客戶端捕獲的全部信息實例化為一個ReportData類對象，并將其轉換為JSON字符串，使用OKhttp提交到服務器：

OkHttpUtils.post()

.id(101)

.url(url)

.addParams("jsonStr", jsonStr)

.build()

.execute(new MyStringCallback());

在上述ReportData對象中，只保存了圖片在服務器的存儲路徑，圖片要上傳到服務器，還要單獨進行一次網絡訪問。為達到節省移動網絡通信流量的目的，在上傳圖片之前，客戶端先對本地圖片進行壓縮（預設不大于150K）后再進行網絡傳輸。

2.2 運維信息查詢

上報的運維信息保存在數據庫里，其中編號_id為自增主鍵，數據表結構如表1所示。

表1 運維信息數據表結構

Table 1 Information data structure

客戶端可通過上報時間、上報內容、上報位置等條件，分類查詢上報的數據。在App的界面中，通過一個Spinner控件選擇查詢條件，在EditText控件中填寫關鍵詞，點擊查詢，返回的數據將顯示在下方ListView控件中。其中，返回的數據格式為JSONArray字符串，需要進行解析，轉化為JSONObject，然后使用上報數據類ReportData的構造函數，實例化每一項上報數據，關鍵代碼如下：

JSONArray jsonArray = new JSONArray(response);

for (int i = 0; i < jsonArray.length(); i++){

JSONObject jsonObject = jsonArray.getJSONObject(i);

ReportDatarptData = new ReportData((float)jsonObject.getDouble("longitude"),

(float)jsonObject.getDouble("latitude"),

jsonObject.getString("time"),

jsonObject.getString("weather"),

jsonObject.getString("content"),

jsonObject.getString("position"),);

}

2.3 輔助功能

輔助功能中“故障排查”模塊是通過輸入故障設備和故障表現的關鍵字，對數據庫里的相應字段的數據進行匹配，返回歷史維護記錄，其實現方法與“運維查詢”類似，不再贅述。“設備操作說明”、“通知公告”等功能則是通過對服務器上的html文檔進行讀取和顯示來實現的。

3 系統應用

移動指揮平臺投入使用已經將近4年，部分設備開始老化，故障頻發，如液壓支撐系統經常發生支撐腿無法落下或收起的情況，故障表現不同，解決方法也不同。由于運維人員不固定，彼此之間缺乏有效的信息溝通渠道，無法共享解決方案。本系統部署后，在設備維護時通過該管理平臺上報維護記錄，便于日后出現類似問題時，其他運維人員能及時查詢處置方法。圖9為上報的運維信息詳情，記錄了某次液壓支撐系統故障表現和解決方法，并附有圖片，一目了然并且可操作性強。

日常運維工作除了故障排查，還包括設備的周期性充電和保養，如車載發電機每用時100小時或1年需要進行保養，圖10為通過本系統記錄的某次發電機保養時間和內容，明確了時間節點，并保存了詳細的保養記錄，為設備下次保養提供了重要的信息參考。

圖9 液壓支撐系統維護記錄

圖10 發電機保養記錄

此外，在各項演練中，通過本系統上報行進、演練、撤收等各階段的流程，保存了一份詳盡的演練記錄，可為以后的演練活動提供重要參考。在中國地震局組織的“震安-2017”華北片區綜合演練中，山東省地震局現場工作隊負責前往內蒙古自治區豐鎮市模擬地震現場進行技術保障，整個行程將近800km，途經山東、河北、山西、內蒙4個省區，現場工作人員從出發開始，使用本系統上報演練各節點信息。圖11為按照演練的起止時間進行查詢得到的記錄列表截圖；圖12—14為指揮車加油、路況、演練內容的上報信息詳情，這些詳實的記錄都將為今后的現場應急工作提供有力的信息支撐。

圖11 演練記錄列表

圖12 車輛加油記錄

圖13 高速路況記錄

圖14 視頻會議記錄

4 結束語

運維信息管理平臺充分考慮了現場技術保障工作的需求和特點，主要解決了技術系統運維時信息不易匯集和查詢困難的突出問題，目前，該管理平臺已在山東省地震局現場工作中得到了應用和檢驗。實踐證明，本系統功能豐富、性能穩定、實用性強，有效提升了現場工作的效率和水平，未來將在山東省內各市級地震局進行推廣應用。在接下來的工作中，將逐步完善、設計系統的考核功能，在服務器端自動檢查上報材料的時效性和完整性，實現對運維質量的自動考核評價，保證資料評比公正客觀。

陳桂鵬，嚴志雁，瞿華香等，2014．基于Android手機的農業環境信息采集系統設計與實現．廣東農業科學，41（13）：178—181，219．

戴波，王大偉，江昊琳等，2016．基于Android平臺的地震設備維修管理系統．地震地磁觀測與研究，37（2）：153—156．

李夢偉，董正宏，楊帆，2017．基于Android的信息系統故障查詢App的設計與實現．計算機科學，44（11A）：561—564．

婁世平，賈榮光，楊玉永等，2017．地震應急通信“最后一公里”問題的解決方案設計．中國應急救援，（2）：44—48．

王紀強，吳晨，宋文杰等，2017．地震救援現場應急通信體系研究．地震工程學報，39（S1）：214—21．

王卓，方瑤，郝永梅等，2016．地震現場通訊集成技術研究．地震地磁觀測與研究，37（1）：165—172．

The Information Operation and Maintenance Management Platform of Earthquake Field Emergency Command Technology System Based on Android Intelligent Terminal

Lou Shiping, Yang Yuyong, Liu Ruifeng, Xu Xiujie, Jia Rongguang and Dong Xiang

(Shandong Earthquake Agency, Jinan 250102, China)

Earthquake field emergency command technology system plays an important role for communication and command center in the earthquake rescue operations. In order to improve the quality of operation and maintenance of field technology system, and to solve the problem of reporting information scattered and difficult to query, based on the C/S architecture we design a maintenance information management platform. The client runs on intelligent terminals such as mobile phone and tablet computer, develops application based on Android SDK, and uses JSON to exchange data with the server side. The client user can report the text and picture information after logs in, and can also query history information according to the keywords such as reporting time, content and position, realizing the information collection and sharing. The platform also has some practical functions, such as troubleshooting, auxiliary operation, information release, etc. The data is saved on the server side, which is convenient for management and examination. The system has been deployed in Shandong Earthquake Agency, effectively improving the efficiency and level of the earthquake field work.

Earthquake emergency; Technology system operation and maintenance; Android intelligent terminal; Information management

婁世平，楊玉永，劉瑞峰，徐秀杰，賈榮光，董翔，2018．基于Android智能終端的地震現場應急指揮技術系統運維信息管理平臺．震災防御技術，13（3）：727—735．

10.11899/zzfy20180324

山東省地震局“地震應急信息服務創新團隊”和2018年度重點研發項目“基于Android和JavaWeb的綜合國情信息查詢系統（YF1814）”共同資助

2017-12-24

婁世平，男，生于1982年。工程師。主要從事地震現場指揮技術系統、地震應急衛星通信系統技術保障工作。E-mail：lousp@126.com