基于Android平臺(tái)的智慧城市客戶端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李昆

摘 要：為了提升城市管理水平，推動(dòng)城市管理工作信息化與智慧化，為城市居民日常生活提供更多便利，提出一種城市規(guī)劃、管理與服務(wù)的智能新模式，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)與云計(jì)算等新一代信息技術(shù)促進(jìn)城市建設(shè)的快速發(fā)展。在智能新模式的設(shè)計(jì)思想下，利用Android studio作為移動(dòng)客戶端開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)一個(gè)可集成城市各項(xiàng)公共服務(wù)功能的智慧移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)。測(cè)試結(jié)果表明，該智慧城市移動(dòng)客戶端UI設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、直觀，且運(yùn)行流暢，可提供城市居民所需的各項(xiàng)功能。

關(guān)鍵詞：智慧城市;Android;數(shù)據(jù)融合;JSON;UI設(shè)計(jì);物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP319文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-7800（2019）002-0076-03

Abstract： In order to build an efficient and sustainable intelligent urban service system， improve the level of urban management， promote the informationization and wisdom of urban management， and provide more convenience for urban residents in their daily life， a new intelligent model of urban planning， management and service is proposed. It uses the new generation of information technology， such as Internet of Things， big data， geographic information system and cloud computing， to promote urban construction. Under the design idea of the new model， using Android studio as a mobile client development tool， a smart mobile application platform integrating various public services in the city is realized. The experimental results show that the smart city mobile client provides all kinds of functional services necessary for urban residents. The UI design of the client is concise and intuitive， after being installed installing and testing on the real machine， the client runs smoothly and all functions run normally， and it can the design purpose of the smart city mobile client.

Key Words： smart city;Android; data fusion;JSON;UI design;Internet of Things

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，智慧城市逐漸成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)[1]。數(shù)字城市存在于網(wǎng)絡(luò)空間（Cyber Space）中，是現(xiàn)實(shí)物理城市在網(wǎng)絡(luò)世界中的數(shù)字再現(xiàn)。智慧城市則建立在數(shù)字城市基礎(chǔ)框架上，通過無(wú)所不在的傳感網(wǎng)將其與現(xiàn)實(shí)城市關(guān)聯(lián)起來(lái)，將海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、分析與決策交由云計(jì)算平臺(tái)處理，并按照分析決策結(jié)果對(duì)各種設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)化控制[2]。

早在2008年[3]，IBM即提出“智慧地球”的構(gòu)想[4]。目前在國(guó)內(nèi)尚沒有關(guān)于智慧城市的明確定義，根據(jù)2007年10月歐盟委員會(huì)發(fā)表的《歐盟智慧城市報(bào)告》，智慧城市可根據(jù)六大坐標(biāo)維度進(jìn)行界定，即智慧經(jīng)濟(jì)、智慧流動(dòng)、智慧環(huán)境、 智慧公眾、智慧居住與智慧管理[5]。智慧城市發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段：

（1）信息化城市階段。90年代初期，美國(guó)提出“信息高速公路”發(fā)展計(jì)劃，同期我國(guó)提出信息化的“八金”工程，此為智慧城市雛形期。

（2）數(shù)字城市階段。1998年，時(shí)任美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)柼岢觥皵?shù)字地球”概念，同年我國(guó)已有300多個(gè)城市初步建成數(shù)字城市基礎(chǔ)框架，標(biāo)志著進(jìn)入數(shù)字城市階段。

（3）智慧城市階段。2006年，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的出現(xiàn)，使城市信息系統(tǒng)的綜合集成與整合應(yīng)用成為可能。2009年，為了改變金融危機(jī)給美國(guó)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)蕭條狀態(tài)，并為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的動(dòng)力，IBM首席執(zhí)行官彭明盛向美國(guó)高層提出建設(shè)智慧基礎(chǔ)設(shè)施的請(qǐng)求，標(biāo)志著由數(shù)字城市階段正式步入智慧城市階段。

國(guó)內(nèi)很多城市都開始嘗試進(jìn)行智慧城市建設(shè)，但在一些地區(qū)的所謂智慧城市，只是建設(shè)了一些相對(duì)獨(dú)立的移動(dòng)應(yīng)用，或在城市局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)智慧社區(qū)等。此外還面臨著部分單位因固有利益，甚至出現(xiàn)不愿開放數(shù)據(jù)或服務(wù)的情況。這些因素導(dǎo)致無(wú)論是面向政府層面的決策分析，還是面向市民的服務(wù)，都缺乏統(tǒng)一的整合平臺(tái)，使數(shù)據(jù)無(wú)法得到充分挖掘利用，且服務(wù)項(xiàng)目缺乏統(tǒng)一入口，利用率低[6]。因此，本文提出一種系統(tǒng)分層架構(gòu)的設(shè)計(jì)新模式，以最大程度提高數(shù)據(jù)利用率，并從系統(tǒng)架構(gòu)、客戶端功能、用戶界面及數(shù)據(jù)處理等方面進(jìn)行詳細(xì)分析與設(shè)計(jì)，最后對(duì)系統(tǒng)功能模塊和UI等進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

為確保平臺(tái)建設(shè)的靈活性與可移植性，需采用平臺(tái)分離策略。平臺(tái)分離策略可簡(jiǎn)單歸納為“空間數(shù)據(jù)管理與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理分離、數(shù)據(jù)資源服務(wù)與信息服務(wù)分離、功能服務(wù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用分離”[7]。智慧城市移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)的定位不僅僅是一個(gè)門戶網(wǎng)站，而是一個(gè)整合全市政務(wù)、民生、城市商業(yè)經(jīng)濟(jì)服務(wù)等資源的綜合性平臺(tái)[8]。系統(tǒng)總體架構(gòu)分為感知層、通信層、數(shù)據(jù)層與應(yīng)用層。具體架構(gòu)如圖1所示。

（1）感知層。智慧城市建設(shè)基礎(chǔ)為對(duì)城市多模式數(shù)據(jù)的感知與挖掘[9]，感知層是通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的“皮膚和五官”。物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，IOT）即“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”[10]，是按照約定的通信協(xié)議，利用各種感知設(shè)備如條碼、二維碼、傳感器、攝像頭或GPS等，將物與物、人與人或人與物通過各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，同時(shí)對(duì)其實(shí)現(xiàn)智能化的管理與監(jiān)控。在物聯(lián)網(wǎng)中每一個(gè)物件都可以進(jìn)行尋址、控制與通信。

（2）通信層。通過光纖或4G等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將感知層獲取的數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)、快速地傳輸給數(shù)據(jù)層。

（3）數(shù)據(jù)層。近20年里，數(shù)據(jù)產(chǎn)生的方式不斷擴(kuò)展，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系也呈現(xiàn)大規(guī)模關(guān)聯(lián)、交叉與融合的局面[11]，而對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析與融合是智能決策過程中的決定性因素[12]。數(shù)據(jù)融合（Data Fusion）技術(shù)是指整合表示同一現(xiàn)實(shí)世界對(duì)象的多個(gè)數(shù)據(jù)源和知識(shí)描述，形成統(tǒng)一、準(zhǔn)確、有用的描述過程[13]。智慧城市數(shù)據(jù)源極其分散，例如交通傳感器數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)及各種信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，如何更加有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)分散數(shù)據(jù)的融合并提高數(shù)據(jù)利用率，是智慧城市建設(shè)需要解決的關(guān)鍵問題。

本層功能之一是將感知層獲取到的數(shù)據(jù)信息分別存入對(duì)應(yīng)部門或行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后將各部門或行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析作出智能決策，并將最終決策提交給應(yīng)用層，最后將相關(guān)數(shù)據(jù)再次存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以便為下次分析決策提供參考;功能之二是為應(yīng)用層數(shù)據(jù)存取提供保障。

（4）應(yīng)用層。本層功能之一是將數(shù)據(jù)層提供的智能決策信息傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)部門，并通過UI直觀地展示給用戶，例如出行路況信息等，從而幫助用戶作出最佳決策。同時(shí)本層還依賴數(shù)據(jù)層提供的數(shù)據(jù)完成一些交互性業(yè)務(wù)，例如生活繳費(fèi)、保險(xiǎn)業(yè)務(wù)、醫(yī)療服務(wù)和政務(wù)等，最后將需要儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)層，并存入對(duì)應(yīng)部門或行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2 客戶端設(shè)計(jì)

2.1 功能模塊設(shè)計(jì)

客戶端整體架構(gòu)采用主流的MVC模式[14]，該模式可大大降低代碼耦合度，并提高軟件系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。智慧城市作為一個(gè)需要不斷進(jìn)行改造、升級(jí)的系統(tǒng)，面對(duì)新需求、新功能的提出，如果將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)將代價(jià)很高，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循“開閉原則”，以保證系統(tǒng)對(duì)新功能的接入能力[15]。智慧城市設(shè)計(jì)目標(biāo)在于使城市居民日常生活及常用業(yè)務(wù)辦理過程更加便捷與高效。根據(jù)相關(guān)需求，客戶端功能模塊分為如下幾部分：交通出行、生活繳費(fèi)、智慧人社、智慧醫(yī)療、政務(wù)服務(wù)等?？蛻舳瞬糠止δ苣K如圖2所示。

（1）咨詢投訴：用戶可對(duì)相關(guān)事宜進(jìn)行咨詢，或?qū)?duì)服務(wù)不滿意的地方及時(shí)反饋給管理中心，管理中心對(duì)咨詢進(jìn)行答復(fù)，或根據(jù)用戶訴求及時(shí)作出改正。

（2）辦事指南：主要對(duì)業(yè)務(wù)辦理流程等作出詳細(xì)指導(dǎo)，以提高業(yè)務(wù)辦理效率，達(dá)到節(jié)省用戶時(shí)間的目的。

（3）掃一掃：該模塊是客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的重要途徑之一，因?yàn)榭蛻舳撕芏喙δ芏夹枰蕾嚩S碼掃碼加以實(shí)現(xiàn)，如電子支付、乘坐公交車等。

（4）語(yǔ)音導(dǎo)航：用戶對(duì)客戶端發(fā)出語(yǔ)音信息，客戶端進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別后實(shí)現(xiàn)對(duì)功能模塊的快速啟動(dòng)，方便用戶快速定位到所需功能，為用戶節(jié)省尋找功能模塊的時(shí)間。

（5）常用功能導(dǎo)航：用戶可將常用功能放置到首頁(yè)作為快捷方式，如交通出行等。

（6）交通出行：包含公交出行、共享單車、長(zhǎng)途汽車、停車?yán)U費(fèi)、加油充電、交通違章、路況大數(shù)據(jù)等子模塊，使城市居民的出行更加便利。

（7）生活繳費(fèi)：可在移動(dòng)端完成日常生活所需的繳費(fèi)業(yè)務(wù)，節(jié)省用戶在營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)排隊(duì)等候的時(shí)間。

（8）智慧人社：包含醫(yī)療保險(xiǎn)、工傷保險(xiǎn)、失業(yè)保險(xiǎn)、養(yǎng)老保險(xiǎn)、生育保險(xiǎn)、商業(yè)保險(xiǎn)等子模塊，可方便用戶對(duì)各項(xiàng)保險(xiǎn)業(yè)務(wù)的申辦、繳費(fèi)、查詢等。另外該模塊還提供房產(chǎn)交易登記、公積金查詢、生育在線登記等功能。

（9）智慧醫(yī)療：包含預(yù)約掛號(hào)、醫(yī)檢報(bào)告、醫(yī)保藥品查詢與在線問診等子模塊。如今已步入老齡化社會(huì)，就診人數(shù)相比過去大大提高，老人在醫(yī)院排隊(duì)掛號(hào)及問診都需要等候很久，該模塊可以實(shí)現(xiàn)在手機(jī)上提前預(yù)約掛號(hào)。此外對(duì)于一些非急癥病人，可以通過在線問診功能與醫(yī)生進(jìn)行視頻，醫(yī)生通過病人口述病情癥狀進(jìn)行診斷，并判斷是否需要到醫(yī)院就診，從而實(shí)現(xiàn)病人分流的目的。

（10）政務(wù)服務(wù)：包含企業(yè)稅務(wù)、企業(yè)工商、教育、文化、公益等子模塊。

（11）設(shè)置：包含賬號(hào)管理、功能設(shè)置等子模塊，可對(duì)用戶賬號(hào)進(jìn)行管理。

2.2 客戶端UI設(shè)計(jì)

移動(dòng)客戶端軟件開發(fā)的第一步是UI設(shè)計(jì)[16]，為了實(shí)現(xiàn)良好的用戶體驗(yàn)，UI設(shè)計(jì)應(yīng)保證界面美觀大方，符合大眾審美需求。因此，本文采用Google推薦的Material design語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)[17]。此外，設(shè)計(jì)UI時(shí)應(yīng)采用“易見、易學(xué)、易用”的設(shè)計(jì)原則，符合普通人使用習(xí)慣[18]。客戶端部分UI截圖如圖3、圖4所示。

2.3 客戶端數(shù)據(jù)處理

在客戶端數(shù)據(jù)交互過程中，服務(wù)端返回的數(shù)據(jù)格式通常采用JSON或XML進(jìn)行解析。由于XML解析文件比較龐大且格式復(fù)雜，對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)一般采用XML進(jìn)行解析。JSON作為一種輕量級(jí)數(shù)據(jù)交換格式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活，易于閱讀和編寫，同時(shí)也易于機(jī)器解析與生成。更重要的是，由于JSON不使用需要匹配的標(biāo)簽，因而大大降低了傳輸信息長(zhǎng)度[19]。通過對(duì)智慧城市客戶端數(shù)據(jù)交互需求的分析，客戶端涉及的數(shù)據(jù)量相對(duì)較小，且格式簡(jiǎn)單，因此選擇JSON格式進(jìn)行解析。此外在許多情況下，多線程處理可以提高程序響應(yīng)效率并提高資源利用率，從而減少用戶等待時(shí)間，因此客戶端使用多線程處理UI刷新及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)[20]?？蛻舳藬?shù)據(jù)解析流程如圖5所示。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，以及光纖寬帶、WiFi等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，智慧城市將成為未來(lái)城市的發(fā)展趨勢(shì)。然而，智慧城市建設(shè)需要結(jié)合城市發(fā)展現(xiàn)狀，作出科學(xué)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。此外，城市數(shù)據(jù)資源的整合對(duì)于推動(dòng)智慧城市建設(shè)也是極其重要的，并且只有全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)才能最大化地發(fā)揮其利用價(jià)值。隨著國(guó)家政策的積極推動(dòng)，智慧城市未來(lái)必將建設(shè)地更加智能與完善，從而使廣大城市居民得到更加便捷、高效的服務(wù)。

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（責(zé)任編輯：黃 健）