基于Android的水雨雪情实时监测预警系统的设计与实现

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摘 要：文中根据防汛信息对实效性要求高的特点，依托北京市西城区指挥中心防汛信息数据库，在多种无线网络基础上，如GPRS、3G、4G网络等，以Android系统为开发平台，结合西城区电子离线地图，开发了水雨雪情实时监测预警系统。文中详细介绍了本地离线地图切片的使用方法与曲线图的绘制等关键技术，实现了对北京市西城区的雨情、雪情以及积水信息进行实时监测、预览、查询、预警等功能，确保防汛部门人员能够随时随地掌握水雨雪变化情况，从而及时、高效地为防汛指挥决策提供科学依据。

关键词：Android；无线网络；雨雪情；防汛决策

中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）04-00-02

0 引 言

计算机科学技术飞速发展，防汛信息化进程不断加快，由于PC端设备的不可移动性，降低了防汛系统的实用性，尤其在汛期应急的移动办公、多部门联动等方面，需要提升防汛系统的便携性，以便让所有领导、业务相关部门及人员及时了解汛情，迅速做出工作部署。近年来，随着4G无线网络技术的迅猛发展以及智能手机的普及，为防汛系统移动化提供了条件。结合西城区实际情况，引入手机电子离线地图，以Android系统为开发平台，开发移动端水雨雪情实时监测预警系统，实现了实时对北京市西城区的雨情、雪情以及积水信息进行监测、预览、查询、预警等功能，以保障防汛部门人员能够随时随地掌握水雨雪变化情况，及时、高效地为防汛指挥决策提供科学依据。

1 平台总体设计

1.1 Web Service技术

Web Service（Web服务）是种跨编程语言和跨操作系统平台的远程调用技术，是一个软件接口，它描述了一组可在网络上通过标准化的XML消息传递访问的操作。Web Service建立在HTTP、SOAP（Simple Object Access Protocol，SOAP）、UDDI、WSDL等通用协议的基础之上，这些协议在操作系统、编程语言和对象模型的选择方面没有任何倾向[1]。

目前移动端设备的计算和存储资源与PC端相比有其局限性，Android应用不能在设备上进行繁重的数据计算与存储，因此将其当作Web Service的客户端，调用远程Web Service将这些复杂过程移植到服务器端[2]。本项目采集到的水雨雪实时数据都将存储在指挥中心指定的服务器上，我们将通过在Android中调用远程服务器端提供的Web Service来完成平台功能的一系列开发。

1.2 平台架构

平台采用SOA技术的服务器群集部署架构，根据需求通过网络松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。其具有较强的可拓展性、易用性及可移植性。水雨雪情监测的实时采集处理程序都在服务器运行，将所有业务逻辑处理过程存放在服务器端，在客户端仅进行显示与简单的数据交互，并处理、分析业务数据，此举使系统的运行效率得到大幅度提高。客户端与数据库端没有直接的数据交互，而是通过Web Service对数据实现分布式处理，提高了平台的灵活性，降低数据库服务器的负载压力[3]。

基于android的水雨雪情实时监测预警系统由分布式数据层、业务逻辑层及客户端应用层构成，其系统架构如图 1所示[4]。其中，业务逻辑层通过Web Service方式调用，对服务器的数据进行处理和分析，并通过I2S以JSON数据格式，为移动终端设备访问服务器数据提供快捷有效的通道。

（1）分布式数据层通过物联网技术从水雨雪传感器实时获取数据，为系统提供所需的降雨量数据、降雪量数据、积水数据、设备信息、传感器状态信息等。根据实际应用需求及网络结构安全要求，将相关数据部署于不同的服务器中。

（2）业务逻辑层提供Web Service接口，为客户端应用层提供连通服务器的通道。Web Service接口封装不同业务服务，通过不同的方法分别获取实时降雨量、实时降雪量、实时积水值、一小时降雨量、一天降雨量、预警等级标准、传感器设备信息等，可有效降低系统耦合度。

（3）客户端应用层根据客户需求提供人机交互界面，显示相关水雨雪情信息。移动端水雨雪情实时监测预警系统仅保留了视图层，根据业务需要，通过Web Service接口获取具体业务数据完成显示功能。

1.3 安全机制

该系统信息种类较多，防汛期间数据量大，因此安全机制的重要性相对突出。为_保系统数据的安全，采用以下安全防护措施：

（1） 终端设备认证，确保指定用户。用户注册时，该系统将用户手机号码与移动设备硬件信息IMEI码进行绑定。登录系统之前，系统会访问业务服务，验证用户手机号码是否与移动设备IMEI码对应，否则用户无法正常使用该系统[5]。

（2） 数据传输加密，确保数据安全。业务逻辑层进行数据处理时，采用自定义数据格式，保证数据安全可靠。

（3） 设立服务器集群，实现数据库与服务负载均衡。分布式数据层将实际数据根据业务需要部署于不同的服务器中，可有效分摊访问压力，降低耦合程度。

2 系统设计

2.1 系统主要功能

本移动端水雨雪情实时监测预警系统嵌入ArcGIS离线电子地图切片，使防汛信息直观表现在地图上，可有助于防汛部门进行相关决策。该系统主要功能包括如图2所示的4个模块，即监测数据接收与更新模块、监测数据浏览模块、监测结果统计分析模块、预警短信通知模块。

2.1.1 监测数据接收与更新

该模块主要有数据侦听、校检、解析和数据入库等功能。

2.1.2 监测数据浏览

该模块主要具有实时浏览查看降雨量、降雪量、积水数据等功能。街道雨量数据如图3所示。