地震應(yīng)急值班喚醒APP鬧鈴系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

李 瑩，張文靜，修 苗，張 萌，喬艷芬

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

0 引言

我國(guó)是受地震影響較為嚴(yán)重的國(guó)家，地震發(fā)生后，需要用最快時(shí)間將地震信息及時(shí)傳送到各級(jí)政府、有關(guān)部門(mén)及救援部隊(duì)，迅速成立抗震救災(zāi)指揮部，建立為地震現(xiàn)場(chǎng)指揮部服務(wù)的前方指揮技術(shù)平臺(tái)、中國(guó)地震局現(xiàn)場(chǎng)指揮部的指揮技術(shù)平臺(tái)，同時(shí)與其他相關(guān)部門(mén)聯(lián)絡(luò)，實(shí)時(shí)交換信息。動(dòng)員相關(guān)力量進(jìn)行地震救援，盡量把災(zāi)害損失降到最低。

目前，遼寧省地震局應(yīng)急行政值班室實(shí)行7×24 小時(shí)值班制度，發(fā)生地震突發(fā)事件后，地震應(yīng)急值班人員除了承擔(dān)上報(bào)重要情況信息外，還需要對(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行電話速報(bào)，對(duì)地震災(zāi)情進(jìn)行快速收集、上報(bào)，還要負(fù)責(zé)接待來(lái)電咨詢(xún)，按有關(guān)規(guī)定及時(shí)解答相關(guān)問(wèn)題等工作。對(duì)于值班中產(chǎn)生的重要信息，基本上是通過(guò)電話、文件、傳真和網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行傳達(dá)，不但工作效率低，而且制約了信息收集的速度，大大增加了對(duì)突發(fā)應(yīng)急事件的反應(yīng)時(shí)間。因此，根據(jù)值班業(yè)務(wù)需求，提出由手機(jī)鬧鈴APP 軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)打電話的方式將地震信息報(bào)告給相關(guān)人員，可以減輕值班人員的工作強(qiáng)度，使值班人員有更多的精力和時(shí)間投入到信息報(bào)送處理，搜集災(zāi)情信息等工作中[1-4]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的

通過(guò)地震應(yīng)急值班喚醒APP 鬧鈴系統(tǒng)可以將地震信息自動(dòng)發(fā)送給領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)人員，該軟件移動(dòng)端（手機(jī)APP）啟動(dòng)鬧鈴及地震信息提示，直到喚醒用戶(hù)手動(dòng)關(guān)閉鬧鈴APP 為止，服務(wù)器端可以接收到手機(jī)APP 用戶(hù)反饋信息，值班員可以在客戶(hù)端查看手機(jī)APP 用戶(hù)的接收情況。地震應(yīng)急值班喚醒鬧鈴系統(tǒng)的研發(fā)將大幅提高地震應(yīng)急值班人員的工作效率、縮短應(yīng)急人員的到崗時(shí)間。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系 統(tǒng)利用androidstudio3.1、SQL Server 2008 等開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流行的MQTT 協(xié)議，服務(wù)使用開(kāi)源免費(fèi)的EMQ服務(wù)，服務(wù)程序是整個(gè)系統(tǒng)的核心單元，使用DelphiXE2 開(kāi)發(fā)，采用經(jīng)典的PASCAL 語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了地震應(yīng)急值班喚醒APP 鬧鈴系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)的基本功能

地震應(yīng)急值班喚醒APP 鬧鈴系統(tǒng)提出使用手機(jī)APP 鬧鈴代替?zhèn)鞔螂娫挿绞?，并且收到信息的人員手動(dòng)確定“已收到地震信息”按鈕，本軟件本著簡(jiǎn)潔、美觀、實(shí)用的原則來(lái)設(shè)計(jì)界面和內(nèi)容，主要可實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）該軟件能夠自動(dòng)獲取臺(tái)網(wǎng)中心發(fā)送的地震三要素，并通過(guò)APP 軟件發(fā)送給領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)人員；

（2）該軟件不依賴(lài)第三方的任何推送服務(wù)，自己建立服務(wù)器?？蛻?hù)端脫網(wǎng)服務(wù)端必須在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到（一般3 分鐘之內(nèi)） 以便于提醒客戶(hù)端手機(jī)持有人；

（3）手機(jī)端APP 要求時(shí)時(shí)在線，斷線時(shí)間最多不超過(guò)10 秒鐘（手機(jī)無(wú)網(wǎng)絡(luò)除外）；

（4）APP 應(yīng)用不能太耗電，幾乎不影響正常使用，待機(jī)功耗小于微信待機(jī)功耗；

（5）APP 用戶(hù)接收到地震信息后，必須點(diǎn)擊接收，服務(wù)端可以查看，實(shí)現(xiàn)地震信息傳達(dá)及時(shí)、準(zhǔn)確、全覆蓋；

（6）手機(jī)端APP 以前臺(tái)服務(wù)方式啟動(dòng)，確保在正常情況下不退出，保持后臺(tái)待命狀態(tài)，隨時(shí)接受消息推送。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

（1）服務(wù)器端

硬件環(huán)境：CPU 四核心主頻1.5Hz、內(nèi)存4G 及以上、硬盤(pán)200G 及以上。

軟件環(huán)境：Windows 2008R2 系統(tǒng)及以上，sqlserver2008R2 以上。

（2）客戶(hù)端

硬件環(huán)境：CPU 奔騰雙核及以上、2G 內(nèi)存以上，硬盤(pán)100G 及以上。

軟件環(huán)境：WindowsXP 及以上。

（3）移動(dòng)端

硬件環(huán)境：CPU 雙核心及以上、內(nèi)存2G及以上存儲(chǔ)空間1G 及以上。

軟件環(huán)境：android4.4 系統(tǒng)及以上。

2.3 軟件觸發(fā)條件

地震應(yīng)急值班喚醒APP 鬧鈴系統(tǒng)的觸發(fā)條件是以《國(guó)家地震應(yīng)急預(yù)案》及《遼寧省地震應(yīng)急預(yù)案》為依據(jù)，結(jié)合遼寧地區(qū)的實(shí)際情況而制定的，地震應(yīng)急響應(yīng)分為四個(gè)等級(jí)，響應(yīng)等級(jí)是與地震災(zāi)害事件受災(zāi)程度相對(duì)應(yīng)的，地震災(zāi)害事件分為特別重大、重大、較大、一般四個(gè)等級(jí)，對(duì)地震應(yīng)急響應(yīng)啟動(dòng)等級(jí)的判定實(shí)際就是對(duì)地震災(zāi)害事件級(jí)別的判定。該系統(tǒng)設(shè)定觸發(fā)條件，如下：

（1）遼寧省內(nèi)陸地震級(jí)M ≥2.7 級(jí)地震；

（2）遼寧省近海震級(jí)M ≥3.0 級(jí)地震；

（3）吉林省、黑龍江省震級(jí)M ≥4.5 級(jí)地震，其他鄰省距我省邊界200 km 范圍內(nèi)的的震級(jí)M ≥4.5 級(jí)地震；

（4）國(guó)內(nèi)震級(jí)M ≥6.0 級(jí)地震；

（5）國(guó)際震級(jí)M ≥7.0 級(jí)地震。

3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程

3.1 設(shè)計(jì)流程

地震應(yīng)急值班喚醒APP 鬧鈴基于移動(dòng)端（手機(jī)鬧鈴APP）、服務(wù)器端和客戶(hù)端的整體架構(gòu)，滿足應(yīng)急值班工作的業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)了地震應(yīng)急值班喚醒鬧鈴軟件，通過(guò)各個(gè)平臺(tái)的功能服務(wù)實(shí)現(xiàn)了地震信息獲取、信息處理與信息服務(wù)。

服務(wù)器端能夠啟動(dòng)各個(gè)服務(wù)程序，短信接收設(shè)備接收地震臺(tái)網(wǎng)中心發(fā)布的地震短信，程序獲取地震短信息后，服務(wù)器將臺(tái)網(wǎng)發(fā)送的短信內(nèi)容保存到數(shù)據(jù)庫(kù)備查，程序能夠從短信內(nèi)容中分析出發(fā)生地震的經(jīng)度、緯度以及震級(jí)等地震要素信息。軟件服務(wù)器端將經(jīng)度、緯度及震級(jí)信息發(fā)送到GIS 系統(tǒng)中分析地震震中的位置，自動(dòng)生成需要通知接收人的電話，接收人通過(guò)手機(jī)端APP 系統(tǒng)進(jìn)行登錄并接受信息，服務(wù)程序?qū)⑾⑺偷組QTT 推送服務(wù)器進(jìn)行推送的過(guò)程可在值班客戶(hù)端體現(xiàn)。手機(jī)APP 端接收到鬧鐘之后發(fā)出警報(bào)，直到點(diǎn)擊我已收到鬧鈴?fù)Ｖ?，顯示已經(jīng)閱讀的狀態(tài)，完成整個(gè)業(yè)務(wù)的閉環(huán)，圖1 為軟件設(shè)計(jì)流程圖。

圖1 軟件設(shè)計(jì)流程圖Fig.1 Flow chart of software design

3.2 各個(gè)模塊說(shuō)明

3.2.1 服務(wù)器端設(shè)計(jì)

（1）DTU 短信接收設(shè)備

采用西門(mén)子TC35 芯片，此芯片性能穩(wěn)定可靠，接收短信息不丟失。短信接收機(jī)使用一張SIM 卡，用于接收來(lái)自臺(tái)網(wǎng)中心12322 發(fā)送的短信，采用USB 接口與服務(wù)器相連接，忽略“自動(dòng)測(cè)定”字樣的短信，保留“測(cè)定”和“正式測(cè)定”短信，確保發(fā)送出去的短信準(zhǔn)確。

（2）GIS 系統(tǒng)

本系統(tǒng)使用mapinfo7.0 軟件，編制程序用于接收經(jīng)、緯度、震級(jí)以及判定接受短信的響應(yīng)人。

（3）MQTT 推送服務(wù)

使用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流行的MQTT 協(xié)議，服務(wù)使用開(kāi)源免費(fèi)的EMQ 服務(wù)，它具有以下特征：基于高并發(fā)的Erlang/OTP 語(yǔ)言平臺(tái)設(shè)計(jì)，支持百萬(wàn)級(jí)連接和分布式集群，發(fā)布訂閱模式的開(kāi)源MQTT 消息服務(wù)器，完整支持MQTT V3.1/V3.1.1 協(xié) 議 規(guī) 范， 擴(kuò) 展 支 持WebSocket、Stomp、CoAP、MQTT-SN 或私有TCP 協(xié)議，主要特點(diǎn)如下：

①完全開(kāi)放源碼，基于Apache Version 2.0開(kāi)源協(xié)議；

②百萬(wàn)級(jí)并發(fā)連接，單節(jié)點(diǎn)100 萬(wàn)并發(fā)MQTT 連接峰值負(fù)載；

③完整MQTT 協(xié)議支持MQTT V3.1.1 協(xié)議規(guī)范QoS0/1/2 消息支持；

④簡(jiǎn)便安裝部署跨平臺(tái)部署在Linux、FreeBSD、Mac OS X 或Windows 服務(wù)器；

⑤分布式集群或橋接，雙節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡或多節(jié)點(diǎn)分布式集群；

⑥擴(kuò)展模塊與插件 LDAP， MySQL，PostgreSQL，Redis，MongoDB 擴(kuò)展插件集成。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)

軟件數(shù)據(jù)庫(kù)是基于SQL Server 2008 智能數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建而成，SQL Server 2008 R2 提供了大量新的改進(jìn)，可以高效的調(diào)整規(guī)模，提高IT 效率并實(shí)現(xiàn)管理完善的自助BI。此版本中包含應(yīng)用程序和多服務(wù)器管理、復(fù)雜事件處理、主數(shù)據(jù)服務(wù)及最終用戶(hù)報(bào)告等方面的新功能和增強(qiáng)功能。

（5）服務(wù)程序

服務(wù)程序是整個(gè)系統(tǒng)的核心單元，使用DelphiXE2 開(kāi)發(fā)，采用經(jīng)典的PASCAL 語(yǔ)言，適合于快速搭建服務(wù)平臺(tái)，主要的功能有：與短信接收設(shè)備使用串口DTU 指令進(jìn)行通訊、接收的短信保存到數(shù)據(jù)庫(kù)備查、實(shí)現(xiàn)了MQTTClient將信息發(fā)布到推送服務(wù)器、提供整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)查詢(xún)服務(wù)。服務(wù)端可以顯示內(nèi)容，如圖2 所示。

圖2 服務(wù)器端顯示內(nèi)容界面Fig.2 Server-side display content interface

通過(guò)服務(wù)器端顯示內(nèi)容界面可以直觀反應(yīng)出信息接收人的在線狀態(tài)，以及最后在線的時(shí)間，超過(guò)5 分鐘不在線自動(dòng)進(jìn)行顏色標(biāo)識(shí)，能夠顯示出消息是否推送成功、是否已經(jīng)點(diǎn)擊接受、各個(gè)服務(wù)的狀態(tài)以及手機(jī)卡是否有信號(hào)等信息。

主要代碼截取如下：

begin

//處理 消息回執(zhí)

//更新 列表接收狀態(tài)

//{"MessageID"："1","ClientID"："aaa","MsgState"："1"}

//MsgState ：1.已經(jīng)接收消息 2.已經(jīng)確認(rèn)消息

DM.Log.WriteLog (' 收 到 消 息 回 執(zhí)：'+payload) ;

try

json ：= SO (payload) ;

except

on e：Exception do

begin DM.Log.WriteLog ('解析消息回執(zhí)失?。?+e.Message) ;

Exit;

end;

end;

try

m_MessageID ：= json.I ['Messageid'] ;

m_ClientID ：= json.s ['ClientID'] ;

m_MessageState ：= json.I ['MsgState'] ;

except

on e：Exception do end;

3.2.2 手機(jī)鬧鈴APP 設(shè)計(jì)

手機(jī)鬧鈴APP 端使用androidstudio 3.1 開(kāi)發(fā)，該軟件提供了系統(tǒng)登錄（圖3）、聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)顯示（圖4）、歷史地震信息查詢(xún)（圖5）、系統(tǒng)設(shè)置，包括自動(dòng)更新、斷網(wǎng)自動(dòng)提醒及記錄運(yùn)行日志等功能（圖6）。

（1）軟件進(jìn)入登陸界面以后，需注意用戶(hù)名真實(shí)有效確認(rèn)無(wú)誤，密碼確保正確否則將出現(xiàn)密碼不正確或者用戶(hù)名有誤等提示，用戶(hù)登錄該系統(tǒng)時(shí)請(qǐng)?jiān)偃_認(rèn)準(zhǔn)確性。操作人員若操作失誤或者無(wú)法確定用戶(hù)名或密碼導(dǎo)致登錄的失敗，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)彈出錯(cuò)誤提示框，需要重新輸入用戶(hù)名和密碼進(jìn)行重新登錄。如若忘記密碼請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系數(shù)據(jù)管理員進(jìn)行找回，系統(tǒng)登錄如圖3 所示。

（2）用戶(hù)在系統(tǒng)使用前需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行檢查，為了便于用戶(hù)的便捷操作及狀態(tài)檢查設(shè)置聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)顯示頁(yè)面，通過(guò)該頁(yè)面可了解系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的狀態(tài)及相關(guān)數(shù)據(jù)，便于用戶(hù)了解進(jìn)行下一步的操作聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，顯示界面如圖4所示。

（3）用戶(hù)可以查詢(xún)所有符合響應(yīng)條件的地震信息情況，設(shè)置歷史地震信息查詢(xún)界面，地震信息短信界面如圖5 所示。

（4）系統(tǒng)設(shè)置界面是使用過(guò)程中根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行系統(tǒng)操作，包括自動(dòng)更新、斷網(wǎng)自動(dòng)提醒、記錄運(yùn)行日志等功能，系統(tǒng)設(shè)置界面如圖6 所示。主要代碼摘取如下

圖3 系統(tǒng)登錄界面Fig.3 System login interface

圖4 聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)顯示界面Fig.4 Networking status display interface

圖5 地震信息短信界面Fig.5 Earthquake information SMS interface

圖6 系統(tǒng)設(shè)置界面Fig.6 System settings interface

private void CheckAccount (String Account,String PassWord)

{

String Url = " http：//" + PubData.serverAddress + " ：" + PubData.HTTPPort + "/CheckLeaderAccount?Account=%s&Password=%s" ;

Url = String.format ( Url, Account,PassWord) ;

OkHttpClient okHttpClient = new OkHttpClient () ;

final Request request = new Request.Builder ()

.url (Url)

.get () //默認(rèn)就是GET 請(qǐng)求，可以不寫(xiě)

.build () ;

Call call = okHttpClient.newCall(request) ;

call.enqueue (new Callback () {

@Override

public void onFailure ( Call call,IOException e) {

Log.d (TAG, " onFailure： ") ;

Message msg = new Message () ;

Bundle bundle = new Bundle () ;

bundle.putString (" ErrText" , "連接網(wǎng)絡(luò)異常") ;

msg.setData (bundle) ;msg.what = 1;

LoginActivity.this.UIhandler.send Message(msg) ;

}

3.2.3 值班室客戶(hù)端設(shè)計(jì)

鬧鈴系統(tǒng)值班室客戶(hù)端首先要由應(yīng)急值班人員登錄，登錄系統(tǒng)是權(quán)限管理的重要組成部分，系統(tǒng)登錄要提供正確的用戶(hù)名和密碼，才可以啟動(dòng)軟件，進(jìn)入登錄界面，如圖7 所示。

圖7 地震應(yīng)急值班鬧鈴軟件值班室查詢(xún)系統(tǒng)Fig.7 Earthquake emergency alarm software duty roominquiry system

值班人員在系統(tǒng)的使用過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行系統(tǒng)操作，可以通過(guò)該查詢(xún)系統(tǒng)查看手機(jī)APP 用戶(hù)的在線狀態(tài)、是否正常接收短信、是否已經(jīng)點(diǎn)擊“我已知道”地震發(fā)生按鈕。還可以查詢(xún)數(shù)據(jù)服務(wù)是否正常、短信設(shè)備是否工作正常、推送服務(wù)運(yùn)行是否正常，如圖8 所示。

圖8 軟件操作日志界面Fig.8 Software operation log interface

4 結(jié)論

地震應(yīng)急值班喚醒APP 鬧鈴系統(tǒng)充分考慮到地震值班人員在地震等一系列突發(fā)事件來(lái)臨時(shí)的緊急情況，從而進(jìn)行設(shè)計(jì)與軟件實(shí)現(xiàn)，并在地震應(yīng)急演練中多次進(jìn)行了測(cè)試，試運(yùn)行情況基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。目前該手機(jī)鬧鈴APP系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，服務(wù)器端及客戶(hù)端系統(tǒng)軟件運(yùn)行良好。

（1）考慮到值班人員的緊迫性與信息的時(shí)效性，全自動(dòng)定義軟件的信息，由于之前采用人工收集編輯信息，存在手工編輯困難、發(fā)送速度緩慢、發(fā)送對(duì)象難以管理、發(fā)送優(yōu)先級(jí)無(wú)法調(diào)整等問(wèn)題，軟件全自動(dòng)發(fā)送地震信息，避免人為干預(yù)而造成的信息發(fā)送錯(cuò)誤，同時(shí)減輕值班人員的工作強(qiáng)度，提高工作效率。

（2）本軟件將外部數(shù)據(jù)及文檔系統(tǒng)無(wú)縫集成，在軟件管理系統(tǒng)可以清楚的看到相關(guān)人員的短信接收情況，推送給哪些人員，并保留短信接受記錄和推送記錄，最大程度保證地震信息通知的覆蓋率。