基于Android 和Web 的通用航空業務管理系統設計與實現

趙富強，羅伍周，朱小波

（中國民用航空總局第二研究所，成都610041）

0 引言

通用航空具有行業跨度大、業務類型多、航空器機型多、運行體系復雜等特點，在信息管理上存在非常大的困難[1]，其中業務管理屬于企業關注的重要環節，但缺少有效的信息化管理方式。前期對通用航空企業的信息化建設情況進行了調研，發現主要存在以下問題：一是信息化管理缺少統一的規劃；二是大部分業務流程靠紙質流轉和存儲；三是部門之間人員不能高效協同作業。而近年來，隨著通用航空快速發展，業務量不斷積累，業務類型多種多樣，響應時間和決策時間縮短，傳統的信息傳遞和存儲方式已不能有效解決新的工作需求。

關于通用航空信息化，美國主要通過飛行服務站為企業提供多種信息化服務[2]。國內通用航空企業信息化建設起步較晚，顧佳歡[3]提出應當對管理流程和業務流程進行優化，提供動態管理和決策信息。孫康等人[4]提出業務架構是企業信息化規劃需要考慮的內容之一。楊璐等人[5]提出分布式架構解決數據同步和運行協同的問題。高虎等人[6]提出集中式處理方式解決飛行計劃申報問題。

總結相關方案的特點和不足，梳理企業業務流程的重要環節，基于互聯網技術，設計開發了通用航空業務管理系統，該系統圍繞通用航空的業務流程進行設計，可實現對業務、航空器、企業人員、機場和信息等方面的科學規范管理；通過不同角色和不同權限提供不同的顯示界面，企業人員協同完成作業任務；人員之間可互相發送及時信息和文件；相關人員可看到當前作業進度；可對通用航空業務進行實時監測、動態分析和精準統計，為通用航空企業的業務規范化管理提供了一種有效的解決方案。

1 關鍵技術

1.1 數據壓縮算法

企業人員通過手機端上傳的實時數據和通訊消息會積累大量的數據，因此需要保存的歷史數據將會非常大，如果直接將該數據通過網頁端存入數據庫，不僅需要大量的存儲空間，更會降低數據庫的實時性[7]，使得系統運行不流暢，如導致響應時間增加，數據傳輸速率變慢等問題。

為解決上述問題，必須對實時數據進行壓縮處理后存儲，在本系統中使用了LZW 算法。LZW 算法是Terry A.Welch 在1984 年基于字典壓縮算法LZ78 而改進的一種壓縮算法[8]。LZW 算法屬于無損壓縮算法，通過動態建立字典，采用索引讀取，遇到新字符串則收入字典，由于索引所占空間較小，從而達到壓縮文本目的。該算法實現了字符重用與編碼，從而使得圖像和文本文件的壓縮效率得到較大的提高，尤其適用于資源庫中重復率很高的文本壓縮[9]。

圖1 LZW算法處理流程

圖1 所示為LZW 算法處理流程。LZW 算法由數據輸入輸出的數據流和編碼流以及在進行數據轉換時作為參考字典對象的編譯表組成。

普通網頁點擊右鍵可以看到源碼，是不安全的。本系統對網頁端所有的展示數據采用LZW 算法進行壓縮處理后展示，點擊右鍵查看源碼則看不到關鍵信息和頁面架構，保障了數據的安全。移動端傳至云平臺的業務數據會經過Lrz 圖片壓縮庫壓縮數據，該庫通過LZW 算法實現，可用于圖片和字符串壓縮。核心代碼如下：

//定義一個壓縮類

export default function compress（file）{

try{

let ratio=1；

const{size}=file；

//如果圖片大于1M 就采用壓縮算法壓縮

if（（size!=undefined）&&size>1048576）{

ratio=1048576/size+''；

ratio=parseFloat（ratio）.toFixed（2）；

return Lrz（file.path，{quality:ratio}）.then（（rst）=>{

//生成base64，后端可以處理此字符為圖片

return backPromise（rst.base64）；

}）

.catch（（）=>{

return backPromise（file.path）；

}）

}else{

……

}

}

1.2 RSA非對稱加密算法

取兩個最大素數p 和q，n=p*q，令φ( N )=（p-1）*（q-1），取與φ（n）互質的數e，其中d=e-1mod φ( N )，用

隨著信息技術的廣泛應用，網絡信息安全依然是一個不可忽視的問題[10]。Java 中的JCE（Java Cryptography Ex）提供了RSA 算法、AES 算法、DSA 算法等各種加密算法、信息摘要算法和密鑰管理等功能。本系統在網頁前端采用了RSA 算法。RSA 加密算法是目前使用交廣泛的非對稱加密算法[11-12]。可以應用在數字加密和數字簽名場景中。加密和解密過程中使用不同的密鑰。其數學原理如下[13]：M 表示消息，用C 表示密文，明文為e，則公鑰為（N，e），私鑰為（N，d）。

加密與解密的步驟如表1 所示。

表1 RSA 非對稱加密算法步驟

其中，RSA 加密需要使用密鑰對，密鑰對由服務器端生成，生成以后，公鑰發送給App 客戶端，供客戶端在接收和發送數據時對數據加密、解密，App 客戶端將加密后的對稱密鑰發送給服務器；私鑰留在服務器端，在發送和接收數據時對App 端數據進行加密、解密。

在系統登錄界面，對用戶的賬戶和密碼采用了RSA 加密。生成RSA 密鑰對語法：public KeyPair generateKeyPair（）利用KeyPair 的getPublic（）和getPrivate（）方法分別生成公鑰和私鑰，public PublicKey getPublic（）和public PrivateKey getPrivate（）。

2 總體方案設計

2.1 業務流程和人員職責

業務是通用航空企業的主要收入來源，流程不復雜但比較零散，往往缺少規范化管理[14]。根據前期對通用航空企業的調研情況分析，本系統將通用航空的業務流程分為任務申請、預先準備、直接準備、作業實施和作業完成五個環節，如圖2 所示。人員是通用航空業務的關鍵因素之一，系統主要考慮與業務相關人員包括企業管理人員、簽派、飛行員、機務和勤務[15]。

圖2 通用航空企業業務流程

企業管理人員注冊分配賬戶，每次作業相關人員需按照業務流程依次協同完成，順序不可更改。首先，簽派根據部門工作計劃發布本次任務申請，并指定相關任務給其他人員；收到任務消息的飛行員完成預先準備操作；飛行員、機務和勤務協同完成直接準備工作；作業實施由飛行員完成；作業完成階段由飛行員、機務和勤務共同完成操作。

2.2 系統總體架構設計

通用航空業務管理系統主要由Web 網頁和App組成[16]。云端服務器主要用于業務數據的存儲和處理；手機App 負責界面展示、傳遞業務數據等信息。手機端根據用戶的賬戶權限顯示不同的頁面，用戶根據權限選擇相應的信息并提交至云服務器端處理，服務器端處理數據后返回客戶端。

如圖3 所示，整個系統架構分成5 層，包括用戶層、業務層、界面層、功能層和系統層。其中，①系統層由數據服務器、文件服務器、網絡服務器構成。②功能層作業作為系統核心功能層，處理數據加密/解密、數據通信等流程，實現業務管理、要素管理、統計分析、信息管理和氣象信息顯示等功能；③界面層作為系統的交互層，為企業用戶提供業務管理、企業信息、信息發送和系統管理的服務；④業務層是主要的業務架構，主要是通過移動端展示業務管理，系統管理通過電腦端管理；⑤用戶層是本系統的用戶，系統用戶主要是系統管理員。企業用戶包括公司管理人員、簽派、飛行員、機務和勤務，企業人員的賬戶由企業管理人員分配，各用戶根據權限各司其職、協同辦公。

圖3 通用航空業務管理系統總體架構

2.3 系統開發環境

通用航空業務管理系統App 運行于Android 操作系統，運行的智能手機應具備Android 5.0 及以上操作系統，采用谷歌推出的Android 集成開發工具Android Studio 3.1.4 進行開發；數據庫采用MySQL 5.7 設計；服務器端Web 云平臺基于IDEA 2018 開發，Web 服務器端采用Java、JavaScript 等編程語言以及Node.js、React.js等流行技術進行設計開發[17]，移動端和云平臺端產生的數據統一部署在阿里云服務器上。

3 移動端功能設計

移動端采用Android 操作系統，采用C/S 架構設計，基于主流網絡加載框架RxJava+OkHttp+Retrofit 開發設計，通過移動網絡與服務器端交互。移動端用戶分為企業管理人員和企業人員（簽派、飛行員、機務、勤務）。

3.1 手機端企業管理人員功能設計

圖4 手機端企業管理人員功能模塊

企業管理人員功能模塊包括業務管理、要素管理、消息管理和個人中心模塊，如圖4 所示，各子模塊功能如下：

（1）業務管理

業務管理模塊包括作業進度、作業記錄、統計分析和信息發布功能。管理人員可通過首頁的作業進度查看當前作業進度詳情，首頁下方同步顯示當前作業進度；可按照條件（開始和結束的時間點、企業人員、航空器、作業類型）查看已完成的作業記錄；可按照統計要素（企業人員、航空器、作業類型和飛行小時）查看統計圖形；可根據情況發送信息給相關人員進行管理。

（2）要素管理

要素管理模塊包括氣象信息、企業信息、航空器、企業人員和基地機場。氣象信息為中國天氣網公開信息，管理人員可管理企業信息，包括企業Logo、公司簡介、經營許可項目和聯系方式；管理企業的航空器信息，包括機型、機號、類別等參數；企業人員信息，包括簽派、飛行員、機務和勤務[18]；管理基地機場信息，包括機場名稱、所屬省市、機場地址、類別、運營單位、聯系方式等。

（3）消息管理

企業管理員的消息管理模塊是通知消息，是人員之間相互發送的消息，可對消息進行標記或刪除。

（4）個人中心

個人中心模塊包括編輯資料、修改密碼、手機號碼、電子郵箱、權限說明、關于我們和版本更新。

3.2 手機端企業人員功能設計

圖5 手機端企業人員功能模塊

企業人員包括簽派、飛行員、機務和勤務[19]，可通過手機上傳電子文檔或者現場拍照上傳圖片及文件。企業人員功能模塊包括業務操作、要素查看、消息管理和個人中心模塊。如圖5 所示，各子模塊功能如下：

（1）業務操作

企業人員的業務操作由五個模塊組成，分別為：①任務申請，②預先準備，③直接準備，④作業實施，⑤作業完成，各階段參與人員和操作如下。

任務申請階段，簽派選擇作業類型、服務客戶名稱、開始時間、結束時間、作業地點、作業負責人、航空器、起降機場、飛行時限、企業人員等信息，上傳文件包括任務合同、空域申請單和飛行計劃申請單；

預先準備階段，飛行員上傳飛行方案和應急預案文件[20]；

直接準備階段，飛行員提交飛行任務書、飛行資料包簽收單[21]；機務上傳飛行放行單；勤務需要輸入加油量，選擇燃油類型；

作業實施階段，飛行員可以選擇上傳作業圖片或文件；

作業完成階段，飛行員可以上傳現場作業圖或其他附件，機務上傳航后檢查單或其他附件，勤務可以選擇上傳附件。

（2）要素查看

要素查看包括氣象信息、企業信息、航空器、企業人員和基地機場，此處顯示信息與企業管理人員顯示內容一致，但企業人員只可以瀏覽查看，不能管理要素信息。

（3）消息管理

企業人員的消息包括作業進度、作業消息和通知消息，其中作業進度在首頁顯示；作業消息以“您有新的作業”作為前綴，每條作業消息詳情由編號、服務客戶名稱和作業類型三部分組成，編號由簽派發布任務申請的時間（年月日時分）構成。通知消息由內容和發送時間組成。可對消息進行標記或刪除。

（4）個人中心

與企業管理人員個人中心顯示界面相似，包括編輯、修改密碼、手機號碼等信息。

4 云平臺功能設計

通用航空業務管理云平臺采用B/S 架構設計。該架構具有平臺無關性特點，只需要具備瀏覽器即可訪問。基于SpringBoot+MyBatis+Shiro 框架開發，云平臺系統用戶分為兩大類，第一類是系統管理員；一類是企業用戶，企業用戶包括企業管理人員和企業人員，企業人員分為簽派、飛行員、機務和勤務。

4.1 云平臺系統管理員功能設計

圖6 系統管理員功能模塊

如圖6 所示，云平臺系統管理員功能模塊包括企業管理、圖片管理、用戶管理和個人中心模塊，各子模塊功能如下所示。

（1）企業管理

企業管理對注冊的企業賬戶的基本信息進行管理[22]，包括企業名稱、聯系信息等，可對已注冊企業進行認證。

（2）圖片管理

圖片管理是對手機端App 引導頁圖片和首頁輪播圖進行設置，主要包括標題、狀態和操作功能。

（3）用戶管理

人員管理對注冊人員的基本信息進行管理和認證。

（4）個人中心

個人中心系統管理員的管理自身的賬戶信息，包括個人消息和資料。

4.2 云平臺企業管理人員功能設計

圖7 企業管理人員

如圖7 所示，云平臺企業管理人員功能設計包括企業信息管理、航空器管理、機場管理和個人中心功能模塊。

（1）企業信息管理

企業管理人員可通過云平臺管理企業基本信息（注冊名、電話、郵箱和地址），其中的系統服務員工數、最大授權員工數、系統服務到期時間和企業認證狀態都是由平臺管理員管理，企業管理員不能修改。其余的信息都可以根據企業的相關信息改變而做相應的修改。

（2）航空器管理

航空器管理包括管理機型、機號、類別、起飛重量、巡航速度、最大商載、續航時間等參數，可以添加備注。

（3）機場管理

機場管理包括機場名稱、機場地址、機場類別和操作，用于管理企業所有的基地機場。

（4）個人中心

個人中心包括消息和個人資料。可以更改頭像，綁定手機、修改密碼和更改電子郵箱。

4.3 云平臺企業人員功能設計

圖8 企業人員

如圖8 所示，云平臺企業人員上傳數據主要通過手機端，云平臺端只展示部分業務操作信息。

（1）業務操作

云平臺業務操作包括作業名稱、創建時間、新建、狀態和操作[23]，狀態是指當前的作業進度。

（2）個人中心

個人中心包括個人消息和個人設置。消息包括作業消息和通知消息。個人設置包括綁定手機、修改密碼和電子郵箱。

5 系統測試驗證

為保證系統的實用性，對系統各項功能進行反復測試和優化。首先，采用測試工具對系統安全性和性能等方面進行測試。其次，采用手工測試方式分別對云平臺測試和手機端各個功能模塊進行測試，主要對注冊登錄、業務管理、要素管理、個人中心、數據處理與分析等功能進行測試驗證。

圖9 通用航空業務管理云平臺登錄界面

圖10 云平臺系統管理員業務管理界面

圖11 云平臺企業管理員業務管理界面

圖12 云平臺企業人員業務管理界面

圖9 為云平臺登錄界面，測試表明系統登錄注冊功能正常；圖10-圖12 分別為云平臺系統管理人員、企業管理員和企業人員測試界面。測試表明系統管理員界面各項功能正常，企業管理人員界面各項功能正常，數據顯示正常，企業人員業務數據顯示正常。云平臺各項功能模塊測試正常，處理數據及時，符合各項測試要求。

圖13 手機端注冊和登錄界面

圖14 管理人員和企業人員首頁

圖15 要素界面和個人中心界面

圖13 為手機端注冊和登錄測試，手機端注冊登錄等功能正常。圖14-16 結合某通用航空公司的歷史數據進行了驗證測試，實現了對業務流程的動態管理、業務數據統計分析、要素信息管理和及時通訊等目標，可以滿足通用航空企業的業務需求。

圖16 作業消息和業務統計分析

綜上所述，該系統具有確保系統的高效性、安全性、規范性和實用性。此外，該系統已經通過手機應用市場審核并上線發布。系統有良好的擴展性，會根據需求適當拓展其功能。

6 結語

基于Android 和Web 的通用航空業務管理系統，該系統將與業務緊密相關的人員、任務、設備、氣象和通知等信息有效整合，可實現快速歸檔業務數據、實時更新作業動態、及時推送多種消息和保存展示作業詳情等功能。借助手機和移動通信網絡，克服了時間與空間的限制，保證業務數據得到及時、準確的保存、傳輸和統計分析，極大地方便了通用航空企業的高效運營和動態管理業務，為通用航空信息化管理提供了一種有效且可靠的解決方案。