基于云計算的石化安全校園科普平臺和移動終端APP軟件的開發

摘 ?要：由于石化安全科普教育的不足，經常會發生各種各樣的事故。通過統計調查發現事故多由人為原因造成。基于此背景，開發一款石化安全教育移動終端APP和科普教育平臺勢在必行。本文闡述了石化安全校園科普平臺和移動終端APP軟件開發的現實意義、開發方案、開發過程、技術路線及關鍵技術等，并為實際開發做好了需求分析指導。

關鍵詞：云計算;石化安全教育;移動終端;科普平臺

中圖分類號：TP311.56;TP316 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）16-0007-03

Abstract：Due to the shortage of petrochemical safety science education，various accidents often occur. The statistical investigation found that the accident was caused by human factors. Based on this background，it is imperative to develop a petrochemical safety education mobile terminal APP and science education platform. This paper expounds the practical significance，development plan，development process，technical route and key technologies of petrochemical safety campus science platform and mobile terminal APP software development，and provides a demand analysis guide for practical development.

Keywords：cloud computing;petrochemical safety education;mobile terminal;popular science platform

0 ?引 ?言

石化行業具有“生產連續性強、易燃易爆、高溫高壓、有毒有害”等特點，稍有疏忽就有可能發生火災爆炸等事故。據相關統計資料，由于人為因素所導致的事故約占事故總數的70%～80%，因此，對企業職工進行安全教育培訓，提升職工的安全意識是重中之重的問題，同時，加強民眾對石化安全的教育也至關重要。隨著計算機技術的不斷發展，對石化安全的教育和管理工作不應該再僅僅局限于現場培訓、講座和表格記錄、手工統計等傳統模式，借助于數據庫的海量存儲以及云計算等先進技術，可建立起基于云計算的石化安全科普平臺和移動終端APP，使得石化安全科普教育向著信息化的模式轉變。

1 ?需求分析

茂名作為一個傳統的石化生產工業區，民眾石化安全科普知識普及水平低，認知比較模糊，嚴重制約了經濟的可持續發展。其主要原因有以下幾個方面：第一，石化安全科普手段落后，科普展板和文字說明占據了主角，缺乏對公眾的吸引，互動性差，特別是缺乏有效的石化安全科普知識展示、傳播及交流平臺和移動端APP;第二，石化安全科普資源分散、共享性差、開發深度不足;第三，石化安全科普服務對象針對性不強，以往只對石化企業工人進行科普教育，科普主題活動缺乏吸引力，難以激發公眾參與熱情。

基于上述背景及現實所需，搭建一個共享性高、互動性強、基于微信和手機端APP應用的移動科普平臺，并與本地區高校的校團委、學生會、計算機協會一起精細策劃并開展系列科普活動，綜合展現石化企業高校科技成果，營造積極向上的石化安全科普教育氛圍，實現全天候、廣覆蓋、個性化的移動互聯網科普模式。

2 ?國內外相關技術發展現狀與趨勢

2.1 ?在移動互聯網科普應用方面

國外基于移動互聯網的科普應用涉及各個科學領域、突出不同的科學主題，包含生物學、化學、物理學、數學、遺傳學、天文學等多個方面的內容，這些移動互聯網科普應用已逐漸與各個學科研究領域相結合，并力圖用最簡捷的方式為人們學習科學知識提供最大可能的便利。比如英國TouchApp公司開發了一系列的教育科普類APP，典型的APP有“生物學示意圖”“分子量計算器”等科普APP。這些科普APP以其精美的設計、直觀的圖解、有趣的動畫受到了公眾的普遍歡迎，能幫助人們更加快速和形象地了解相關學科的科學知識。

國內移動互聯網科普大多是與教育市場密切結合在一起的，針對多樣化的教育需求而出現。就種類而言，國內科普APP主要以通俗性的科普APP和娛樂教育型的APP為主，專業性的科普APP和專門教育類的科普APP還處于起步階段。比較典型的應用APP有“環球科學”“科學新生活”“科學大眾”等。

2.2 ?在科普APP技術研發方面

國內外都出現了較為成功的科普應用產品，在具體開發技術應用方面又各有所長。如美國《國家地理》雜志在其開發的移動科普APP中，采用智能算法針對不同用戶推薦個性化的科普產品，并強化公眾互動性功能的設計，取得較好的用戶反響。中科院開發的基于云平臺的科普APP產品采用虛擬仿真、在線互動等技術實現了科普知識的生動展現。目前，科普APP開發主要基于Android和iOS平臺，這兩大平臺在移動互聯網中能夠給用戶提供更優越的服務。此外，越來越多的三維仿真、全景、視頻等技術也逐步支持Android和iOS兩大平臺，為多樣化的科普APP開發提供了豐富的效果。

3 ?開發方案

3.1 ?總體方案

基于云計算的石化安全校園科普平臺和移動終端APP軟件的開發要從移動互聯網科普產品的具體特點和發展需求出發，結合前期科普調研、問卷調查、相關產品分析等研究方法，確定科普資源創作以及移動科普平臺建設。在此基礎上進行石化安全的原創科普資源創作，運用多種媒體技術創作一批生動形象、交互性強的科普資源，根據公眾的移動互聯網使用習慣，研發集知識性、互動性和趣味性為一體的移動互聯網科普平臺，并開展形式多樣的科普宣傳推廣活動。

3.2 ?技術路線

以現代軟件工程為指導，通過項目調研、云服務和移動互聯網關鍵技術研究、石化安全科普資源獲取和信息處理、軟件平臺開發與測試、部署應用、開展石化安全科技主題系列科普活動等六個環節組成整個項目的技術路線。并堅持需求牽引、技術驅動，分層實施、逐步展開，邊研究開發，邊應用示范，通過應用示范進一步優化和完善軟件平臺的研發思路。

總體技術路線分為：素材加工、科普創作、關鍵技術集成、移動平臺開發、應用推廣等5個部分，如圖1所示。

3.2.1 ?科普資源創作

科普資源創作過程中，充分考慮公眾尤其是青少年在科普平臺使用上的習慣以及對科普資源的多樣性需求，綜合運用仿真、全景、動畫、視頻等技術對科普素材進行加工整理和創意設計。科普微視頻創作采用虛擬仿真和真實場景相結合的錄制方式，經過后期加工處理，結合石化安全科普主題創作系列微視頻;科普微動漫創作方面運用Flash、3DMax等技術，對石化安全原理、故障診斷等科普主題進行仿真設計;科普微網站開發采用基于B/S模式的網絡Web應用系統。

3.2.2 ?科普平臺技術架構

項目采用B/S訪問方式，即客戶端瀏覽器（或手機、Pad等移動終端）訪問服務器方式。服務器端應用開發和部署采用基于LAMP的模式，即基于Linux操作系統、Apache服務器、MySQL數據庫、PHP開發語言。

3.2.3 ?移動科普平臺開發

移動科普平臺開發包括手機端移動應用APP、微博、微信號建設。移動手機端應用APP開發采用基于Hybrid App的體系架構，本地數據管理采用Native App方式，客戶端APP基于Android平臺，用Java語言+Eclipse開發。

4 ?開發過程

按照“整合、共享、服務、創新”的指導思想，結合廣東省，尤其是茂名地方區域社會發展和經濟建設的需求，擬采用云計算和移動互聯網技術，構建一個基于云計算的石化安全科普活動資源服務平臺，增長師生乃至市民的石化安全知識，加強科普宣傳、提高公眾對石化安全的認知度，綜合展現本地區石化安全科技建設成果，精心籌劃系列以廣東石油化工學院為首的石化安全科普活動，對激發師生乃至市民學習興趣、增長其石化安全知識，發揮中國石油和化學工業科普聯盟的“愛生活愛化工”意識、營造積極向上的石化安全科普教育氛圍有重要意義。

4.1 ?核心技術

基于云計算的石化安全教育移動終端APP的核心技術就是云計算的實現。云計算是近年來提出的一種新型計算模式，通過采用虛擬技術，以規模經濟為驅動，以Internet為載體，由大量的計算資源組為單位構成IT資源池，從而可以按照用戶需求動態地提供虛擬化、可擴展的服務。石化安全教育移動終端APP可以利用云計算提供的虛擬技術將各種不同類型的計算資源抽象成服務。采用云計算技術，可以將大部分的計算任務都在云計算平臺上完成，管理員可以通過不同的終端在任意地點實時展開各種工作。

移動手機端應用APP開發采用基于Hybrid App的體系架構，本地數據管理采用Native App方式，客戶端APP基于Android平臺，用Java語言+Eclipse開發。Hybrid App架構模式將應用程序分為兩層：交互層與設備底層。交互層就是APP界面，通過Web語言編寫，移動設備底層API交互的接口則將功能封裝起來，通過JavaScript接口使用。安全教育移動終端APP的界面可以根據需求進行調整，對于底層功能使用Cordova技術進行擴展。Cordova開發Hybrid App是基于移動設備內置的WebView，后臺代碼和JavaScript的交互通過WebView接口來實現。使用Cordova提供的工具可以將Web應用程序打包成可以在各個平臺上運行的原生應用程序。Cordova應用程序框架如圖2所示。

另外，移動APP的開發需要研究石油化工生產裝備的特性，分析診斷故障產生的原因，實時掌握石化裝備實時運行的情況，同時需要移動互聯網、分布式數據庫、大數據處理、移動數據庫、搜索引擎與優化、多媒體、圖形圖像處理等技術為項目服務。同時還要建設微網站，圍繞石化產業安全生產的總體概況、關鍵技術、工作原理、應用領域、發展規劃等主題，通過廣泛收集、自主創作等方式整合一批科普資源，建設科普微網站，用作與移動APP相呼應的產品。

4.2 ?核心任務

基于探索適宜石化安全云工作流任務與虛擬化容器資源協同的自適應調度等若干關鍵問題展開開發，研究工作流任務分配和虛擬化容器資源供給，滿足多工作流不同服務質量（QoS）需求的調度策略技術，利用移動互聯網科普平臺具有實時性好、互動性高、覆蓋面廣等特點。在前期石化產業安全生產科普資源創作的基礎上，建設石化產業安全生產的移動科普平臺，包括開發一個石化產業安全生產的科普APP;建立一個石化產業安全生產科普的微博或微信平臺、主題科普活動發布與管理等功能模塊，提高科普宣傳實效性。其中，科普APP突出與公眾的科普互動功能，通過內容分享、朋友圈轉發、問答互動、在線測試、科普小游戲、網絡課堂等方式加強用戶互動。科普微博、微信平臺將定期發布石化產業安全生產的相關新聞、政策法規、應用示范、知識問答、科普活動、科普講座等內容。

4.3 ?核心問題

需要解決的關鍵問題主要包括以下兩個方面：第一，如何采用適宜的數字化技術與知識表達方法，對合作單位多年來沉淀的石化特色科普成果與資源進行采集、分類、梳理、整合、統一表達，構建石化科普教育資源數據庫，石化科普教育資源既有結構化數據，也有非結構化數據，需要大數據處理技術（NoSQL、Hadoop等）加以解決;第二，如何采用適宜的方法解決虛擬化容器技術下不同服務質量需求的多工作流任務分配問題，實現移動互聯和云計算技術，構建內容全面、形式新穎、特色鮮明的石化安全校園科普資源平臺，開發移動終端APP微信平臺，通過動漫、視頻、全景、講座、競賽、展覽等多種形式全面展現APP軟件系統，也是開發時要解決的關鍵問題。

5 ?結 ?論

建立基于云計算的校園石化安全教育移動科普平臺和移動終端APP是向高校學生宣傳石化安全知識的好方法、好舉措，該科普方法也可以由高校深入到企事業單位、社區、中小學，這對提升普通大眾的石化安全意識和石化企業文化知識水平有利，持續提高石化企業管理科技創新能力，貫徹落實廣東石化產業強省和茂名市石化強市戰略將會帶來積極的推動作用和產生深遠的影響。該平臺的建設以及移動終端APP的開發是學科交叉的重要實踐。云計算平臺的實現以及其他各種技術的實現都有一定的難度，堅持在需求中調研分析、在開發過程中不斷檢驗和修正方法，必能建立起一個高效便捷的校園石化安全教育科普平臺。

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作者簡介：陳永芳（1974.09-），女，漢族，廣東茂名人，計算機應用講師，畢業于嶺南師范學院，本科，研究方向：計算機應用技術。