廣西地震信息推送與災(zāi)情收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

左天惠，劉敬華，張沛全，王 卓

（1.廣西壯族自治區(qū)地震局，廣西 南寧 531002； 2. 黑龍江省地震局，黑龍江 哈爾濱 150096）

廣西地震信息推送與災(zāi)情收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

左天惠1，劉敬華1，張沛全1，王 卓2

（1.廣西壯族自治區(qū)地震局，廣西 南寧 531002； 2. 黑龍江省地震局，黑龍江 哈爾濱 150096）

為了實(shí)現(xiàn)震后快速發(fā)布地震信息，快速收集與發(fā)布災(zāi)情信息，節(jié)約開發(fā)成本，便于推廣應(yīng)用，本研究基于Openfire服務(wù)端的推送平臺和災(zāi)情上報(bào)AndroidAPP軟件，組成地震信息推送與災(zāi)情收集系統(tǒng)。本研究設(shè)計(jì)的“廣西地震信息推送與災(zāi)情收集系統(tǒng)”APP主要有災(zāi)情信息報(bào)送、災(zāi)情數(shù)據(jù)的存儲與上傳，震情與災(zāi)情信息推送與收集三大主要功能模塊。本APP經(jīng)過廣西全區(qū)多個(gè)地市地震局的試用體驗(yàn)后，反映良好。

地震應(yīng)急; Android; 信息推送; 災(zāi)情收集

0 引言

地震系統(tǒng)目前在許多地區(qū)進(jìn)行地震災(zāi)情收集工作，主要是通過信息人員對災(zāi)區(qū)“三網(wǎng)一員”人員進(jìn)行電話調(diào)查、官方微博及現(xiàn)場應(yīng)急通訊系統(tǒng)對災(zāi)區(qū)視頻、圖像等災(zāi)情信息進(jìn)行獲取。傳統(tǒng)的災(zāi)情獲取方式一定程度上不能及時(shí)、系統(tǒng)的收集和存儲地震現(xiàn)場災(zāi)情，同時(shí)也不能將空間位置信息直觀的進(jìn)行展示。在震后緊張的應(yīng)急期間上述問題，不利于指揮長進(jìn)行科學(xué)的指揮決策和救災(zāi)隊(duì)伍開展救援工作[1]。

近幾年基于Android系統(tǒng)開發(fā)的地震應(yīng)急類的APP如火如荼地進(jìn)行，其中以山東、福建、浙江和湖北等省地震局所開發(fā)的地震應(yīng)急災(zāi)情上報(bào)Android系統(tǒng)較為突出[2-3]，其中湖北省地震局所開發(fā)的災(zāi)情上報(bào)信息系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)醒目，內(nèi)容涵蓋齊全。但由于其市場推廣價(jià)較為昂貴，一般用戶難以承擔(dān)。因此如何開發(fā)出輕量級的、廉價(jià)的Android地震應(yīng)急災(zāi)情收集系統(tǒng)對于廣大西部省份的用戶具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，比如廣西、貴州等。本文研究利用移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)庫及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，以地震災(zāi)情速報(bào)和災(zāi)情收集為主要目標(biāo)，建立一套基于Android平臺和Openfire服務(wù)端交互工作，實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)終端上運(yùn)行的地震信息推送與災(zāi)情收集系統(tǒng)。系統(tǒng)的研究與建設(shè)有望對今后的地震應(yīng)急指揮及救援發(fā)揮積極作用。

1 相關(guān)技術(shù)介紹

1.1 Android平臺

Android系統(tǒng)架構(gòu)和其操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構(gòu)，共分為四個(gè)層，從高層到低層分別是應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層和Linux內(nèi)核層。系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序接口和應(yīng)用軟件構(gòu)成，其中最為突出的優(yōu)勢就是Android平臺的可開放性，開發(fā)的平臺允許任何移動(dòng)終端廠商加入到Android聯(lián)盟中來[4]。近年來Android系統(tǒng)性能穩(wěn)定，版本不斷推陳出新，逐漸成為移動(dòng)終端市場的主流操作系統(tǒng)[5]。因此，本文確定基于Android系統(tǒng)開展地震災(zāi)情收集信息系統(tǒng)的開發(fā)工作，借以充分利用其擁有的廣泛用戶群資源，方便軟件的推廣與應(yīng)用。

1.2 后臺信息推送技術(shù)

所謂信息推送，就是“Web廣播”，是通過一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，在互聯(lián)網(wǎng)上通過定期傳送用戶需要的信息來減少信息過載的一項(xiàng)新技術(shù)。推送技術(shù)通過自動(dòng)傳送信息給用戶，來減少用于網(wǎng)絡(luò)上搜索信息的時(shí)間。它根據(jù)用戶的興趣來搜索、過濾信息，并將其定期推給用戶，幫助用戶高效率地發(fā)掘有價(jià)值的信息。本軟件所使用的推送方案為第三方推送服務(wù)，即地震發(fā)生后通過使用第三方提供的XMPP即時(shí)推送服務(wù)器向安裝有該APP的手機(jī)終端定向推送地震信息及其相關(guān)救災(zāi)信息。本文采用的是百度推送服務(wù)功能，由于百度推送已經(jīng)提供了服務(wù)器推送管理后臺頁面。本文僅針對手機(jī)終端推送SDK的集成開發(fā)與本地化等進(jìn)行研究開發(fā)。

1.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

本項(xiàng)目采用的數(shù)據(jù)庫是開源的MySQL數(shù)據(jù)庫，MySQL是一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。它由瑞典 MySQL AB 公司開發(fā)，目前屬于 Oracle旗下公司。在Web應(yīng)用方面， MySQL 是最好的RDBMS （Relational Database Management System，關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）應(yīng)用軟件之一。MySQL是一種關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個(gè)大倉庫內(nèi)，這樣就增加了速度并提高了靈活性。與其他的大型數(shù)據(jù)庫例如 Oracle、DB2、SQL Server等相比，MySQL 自有它的不足之處，但是這絲毫也沒有減少它受歡迎的程度。對于一般的個(gè)人使用者和中小型企業(yè)來說，MySQL提供的功能已經(jīng)完全能滿足系統(tǒng)所需。更重要的是MySQL數(shù)據(jù)庫是開放源碼軟件，可以大大降低成本。

2 系統(tǒng)需求分析

2.1 業(yè)務(wù)需求分析

由于地震現(xiàn)場應(yīng)急的需求，本文針對地震應(yīng)急安卓系統(tǒng)移動(dòng)終端應(yīng)用與推廣等進(jìn)行探索，按照“先小后大”的思路，開發(fā)具有基本應(yīng)急功能的“地震信息推送及災(zāi)情上報(bào)系統(tǒng)”手機(jī)軟件。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)最終確定為整合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、WEB2.0、LBS、3G與云計(jì)算技術(shù)的地震應(yīng)急移動(dòng)互聯(lián)平臺。在Android平臺上研發(fā)具有地震定位、地震信息推送、災(zāi)情上報(bào)等功能，且具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地震信息推送與災(zāi)情收集系統(tǒng)[6]。實(shí)現(xiàn)地震信息的推送與接收、處理、報(bào)警與展示，以及災(zāi)情、震情信息的查詢功能。通過該四個(gè)層次共同組成一個(gè)應(yīng)急信息共享與交流的平臺。

2.2 功能需求分析

根據(jù)震后地震信息發(fā)布和災(zāi)情收集需求，按不同時(shí)段對系統(tǒng)目標(biāo)功能進(jìn)行劃分，具體要求如表1所示：

表1 系統(tǒng)功能需求

2.3 性能需求分析

項(xiàng)目擬建設(shè)一套充分利用移動(dòng)通訊技術(shù)（3G/4G/Wi-Fi）， 集 成 GPS和 GIS， 運(yùn) 用Web服務(wù)，系統(tǒng)而又專業(yè)地解決應(yīng)急指揮調(diào)度與災(zāi)情快速收集評估的實(shí)用化系統(tǒng)。（1）客戶端能夠顯示地圖，并能隨意獲取地圖上的經(jīng)緯度坐標(biāo)，詳細(xì)地址等信息；（2）客戶端能夠獲取用戶聯(lián)系方式，拍攝災(zāi)情照片，錄制視頻，錄制語音文件，并使用這些文件作為采集數(shù)據(jù)；（3）客戶端能夠?qū)ⅲ?）和（2）收集到的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，并將這些文件保存在服務(wù)器相應(yīng)的文件夾下面；（4）客戶端根據(jù)當(dāng)前或者選定坐標(biāo)，訪問服務(wù)器，搜索附近的應(yīng)急避難場所，并給出到達(dá)該避難場所的路線；（5）客戶端能夠訪問服務(wù)器，獲取最近3個(gè)月的全國地震信息，并能按照時(shí)間，震級，按與用戶當(dāng)前位置遠(yuǎn)近進(jìn)行排序。能夠在百度地圖上顯示震源詳細(xì)信息，并計(jì)算出震源與當(dāng)前位置的距離；（6）服務(wù)器能夠?qū)崟r(shí)向客戶端推送最新的地震信息并在客戶端通知欄顯示，客戶端可以設(shè)置是否接收服務(wù)器信息，地震信息的接收級別，地震信息的接收距離；（7）服務(wù)器能夠提供管理員以網(wǎng)頁的形式查看用戶上傳的數(shù)據(jù)，并對用戶上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看刪除等管理操作?？蓪?shí)現(xiàn)將用戶上傳的文字信息，圖片下載到Word文檔的操作；（8）保證用戶量達(dá)到1萬時(shí)，仍然可以正常使用。

2.4 環(huán)境需求分析

系統(tǒng)部署的服務(wù)器端為目前主流的服務(wù)器配置，手機(jī)端需安卓系統(tǒng)4.0或 版本。

表2 系統(tǒng)環(huán)境配置

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)分為Openfire服務(wù)器和Android APP客戶端兩端，兩端使用TCP協(xié)議進(jìn)行通訊客戶端和服務(wù)器端分別采用不同的軟件架構(gòu)技術(shù),它們共同組合成一個(gè)服務(wù)器與用戶交互的軟件信息系統(tǒng)。Openfire服務(wù)器由四大模塊構(gòu)成：XMPP即時(shí)推送、網(wǎng)絡(luò)爬蟲、文件管理、數(shù)據(jù)庫管理，每個(gè)模塊分工明確，清晰地勾畫出了各個(gè)模塊所需要負(fù)責(zé)的工作，并協(xié)調(diào)一致為Openfire服務(wù)器的正常運(yùn)行提供強(qiáng)有力的支撐。它還提供了Web網(wǎng)頁后臺進(jìn)行管理，并于系統(tǒng)的日常維護(hù)。APP客戶端主要由以下四大模塊：XMPP即時(shí)推送、百度地圖、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫管理。四大模塊負(fù)責(zé)各自的工作，成為這個(gè)APP客戶端的主要部分，APP提供了良好的UI人機(jī)交互界面供用戶使用。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如下圖所示：

圖1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)圖Fig.1 The design diagram of system architecture

4 系統(tǒng)主要功能實(shí)現(xiàn)

在經(jīng)過復(fù)雜的軟件開發(fā)工作之后，我們根據(jù)業(yè)務(wù)需求、系統(tǒng)架構(gòu)和工作流程等完成整套系統(tǒng)前臺Android APP系統(tǒng)與后臺Openfire服務(wù)端的功能模塊功能邏輯關(guān)系和數(shù)據(jù)流傳遞路徑建立，清晰地勾畫出了各個(gè)模塊所需要負(fù)責(zé)的工作，并協(xié)調(diào)一致為前后臺軟件與服務(wù)器的正常運(yùn)行提供強(qiáng)有力的支撐。系統(tǒng)主要功能分為六部分：一是地震三要素自動(dòng)接收與預(yù)警（圖2）；二是地震救災(zāi)指令快速推送；三是災(zāi)情上報(bào)信息處理與存儲；四是信息綜合展示與備份；五是地震災(zāi)情上報(bào)與存儲（圖3）；六是其他地震應(yīng)急輔助服務(wù)功能，諸如地震應(yīng)急避難路徑優(yōu)化分析、避難場所信息查詢等功能。以下我們將對軟件所設(shè)計(jì)的三大核心功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行介紹。

圖2 震情推送功能Fig.2 The function of earthquake message pushing

圖3 災(zāi)情上報(bào)功能Fig.3 The function of earthquake disaster reporting

4.1 災(zāi)情信息報(bào)送

利用客戶端APP軟件的災(zāi)情上報(bào)功能，速報(bào)人員可根據(jù)現(xiàn)場采集到的災(zāi)情，通過客戶端填寫相應(yīng)的表單、拍攝圖片、音視頻等自動(dòng)產(chǎn)生上報(bào)數(shù)據(jù)，確認(rèn)后通過網(wǎng)絡(luò)即將采集的災(zāi)情信息首先提交至手機(jī)端SQLite數(shù)據(jù)庫，等系統(tǒng)確定監(jiān)測到網(wǎng)絡(luò)暢通后再從客戶端數(shù)據(jù)庫基于一種“Request—Reply”模式將數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器端災(zāi)情數(shù)據(jù)庫中，確保上報(bào)災(zāi)情信息在無網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)差的條件下也能正常上傳。

4.2 災(zāi)情數(shù)據(jù)的存儲和上傳

APP客戶端，因地震造成通信基站損毀、網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)中斷等極端情況，用戶很難立即直接將采集到的災(zāi)情信息提交到本地?cái)?shù)據(jù)庫中，需當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)得到恢復(fù)后將災(zāi)情信息發(fā)送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)將存儲的災(zāi)情信息上傳，并實(shí)現(xiàn)上傳后所有存儲在數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)記錄全部自動(dòng)清空，以釋放軟件所占有的資源，該功能充分利用本地SQLite數(shù)據(jù)庫的資源，有效解決地震現(xiàn)場用戶手機(jī)處于網(wǎng)絡(luò)通信不暢的情況下災(zāi)情信息的傳輸?shù)膯栴}，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

4.3 震情與災(zāi)情信息推送與收集

Openfire服務(wù)器端應(yīng)用程序通過Servlet技術(shù)負(fù)責(zé)客戶端指令進(jìn)行監(jiān)聽與信息交互業(yè)務(wù)，當(dāng)Servlet接收到客戶端發(fā)送的POST請求指令后，將捕獲的災(zāi)情信息通過ADO方法連接并寫入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)Servlet調(diào)用HTTP類的Send函數(shù)，通過Java編寫的類函數(shù)將災(zāi)情信息分發(fā)到各客戶端，其他客戶端便可接收到信息。還可以對用戶上傳的災(zāi)情數(shù)據(jù)進(jìn)行查看、刪除等管理操作可以將所有災(zāi)情數(shù)據(jù)導(dǎo)成Word格式的文件，并下載到本地。

圖4 災(zāi)情信息管理平臺Fig.4 The platform of disaster information management system

系統(tǒng)在總結(jié)地震應(yīng)急工作的相關(guān)需求基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的Android系統(tǒng)平臺，綜合智能手機(jī)、3G/4G技術(shù)、開源GIS、開源數(shù)據(jù)庫、消息推送與地圖定位等技術(shù)，開發(fā)實(shí)現(xiàn)了一整套地震災(zāi)情上報(bào)與救災(zāi)指令快速下達(dá)等功能的服務(wù)系統(tǒng)。相比較與其他省局的地震災(zāi)情收集終端，本課題所開發(fā)的系統(tǒng)具有費(fèi)用低及部署方便等優(yōu)勢，但也可以發(fā)現(xiàn)我們的系統(tǒng)無論是美化還是提供服務(wù)的類型都與其他省局先進(jìn)的終端存在一定的差距，這也是我們課題后期將要繼續(xù)努力的方向。

5 應(yīng)用與體驗(yàn)

系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過欽州市地震局、北海市地震局、防城港市地震局等應(yīng)急指揮中心應(yīng)急人員使用測試，測試結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各模塊運(yùn)行正常，系統(tǒng)框架基本滿足全區(qū)地震應(yīng)急災(zāi)情手機(jī)工作需求。指揮長可以根據(jù)本系統(tǒng)收集到的災(zāi)情信息做出科學(xué)的決策，對相關(guān)人員或資源進(jìn)行合理的指揮與調(diào)度，從而提高區(qū)域應(yīng)急指揮的效率和救援的能力。

6 結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)的“廣西地震信息推送及災(zāi)情上報(bào)系統(tǒng)”APP建立了具有較完整的現(xiàn)場災(zāi)情獲取功能，實(shí)現(xiàn)采集和傳輸各類地震信息及其空間位置信息的文本、圖片和視頻文件，通過本系統(tǒng)的推送和上報(bào)功能，較好地實(shí)現(xiàn)地震災(zāi)區(qū)、前方指揮部和后方地震急指揮中心的信息互通與共享。同時(shí)該系統(tǒng)也可以擴(kuò)展為區(qū)域大應(yīng)急模式下的協(xié)同聯(lián)動(dòng)信息系統(tǒng)。經(jīng)過一段時(shí)間用戶使用體驗(yàn)，效果良好。

下一步課題組將完善該軟件的各項(xiàng)功能，使其無論在操作性還是效率上都得到一定提升，提高用戶使用舒適度，以促進(jìn)軟件的推廣與服務(wù)。

[1] 姜立新, 帥向華, 聶高眾, 等. 地震應(yīng)急聯(lián)動(dòng)信息服務(wù)技術(shù)平臺設(shè)計(jì)探討[J]. 震災(zāi)防御技術(shù)，2011，17（02）: 44-53.

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Abstract:In order to release the earthquake information after the earthquake, collect and release of the earthquake disaster information quickly, to save the development cost, and to popularly apply, this study based on Openfire server’s push platform and the disaster reporting APP by Android which is composed of the seismic information push and disaster collection system. It is a software that is named“The earthquake disaster information push and collection system of Guangxi” APP, and consist of there main function, disaster information submission, storage and uploading of disaster data, the earthquake information push and disaster information collection. The APP is reflected nice after the number of local seismological bureaus trialed and experienced in Guangxi.

Key words:earthquake emergency; Android; information push；the disaster information collection

The Design and Implementation of Seismic Information Push and Disaster Collection System of Guangxi Province

ZUO Tian-hui1，LIU Jing-hua1，ZHANG Pei-quan1，WANG Zhuo2
（1. Seismological Bureau of Guangxi Zhuang Autonomous Region, Guangxi Nanning 530022, China;2. Earthquake Administration of Heilongjiang Province, Heilongjiang Harbin 150096, China）

P315.69；P315.9

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2017.03.014

1674-8565（2017）03-0078-05

2016-11-22

2017-03-01

左天惠(1982- )，男，廣西省桂林市人，畢業(yè)于南京大學(xué)，研究生，工程師，現(xiàn)主要從事地震應(yīng)急方面的工作。E-mail: zuotianhuinju@sina.com