曹桂寧+施成威+陳祥獻

DOI：10.16644/j.cnki.cn33-1094/tp.2016.02.020

摘 ?要： 在分析通信鐵塔工作狀態(tài)實時監(jiān)測的重要性以及通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎上，提出了通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端設計方案。以iOS系統(tǒng)為操作平臺，詳細描述了移動終端用戶界面間的交互關系以及各界面的組成元素、通信協(xié)議和數(shù)據(jù)處理流程，并通過實踐證實了所提方案的可行性。該通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端設計方案彌補了這方面的缺失，具有較好的參考價值。

關鍵詞： 通信鐵塔; 狀態(tài)監(jiān)測; 移動終端; 用戶界面; 交互關系; 通信協(xié)議; 數(shù)據(jù)處理流程

中圖分類號：TP319 ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ?文章編號：1006-8228（2016）02-67-05

Design of mobile terminal for communication tower state monitoring system

Cao Guining， Shi Chengwei， Chen Xiangxian

（Dept. of Instrumentation Science and Engineering， Zhejiang University， Hangzhou， Zhejiang 310027， China）

Abstract： A mobile terminal design scheme of communication tower state monitoring system is put forward based on the analysis of the importance of real-time monitoring of communication tower working state and the vacancy of mobile terminal design in the existing communication tower state monitoring systems. The user interface interaction， composition design， communication protocol and data processing flow of each interface are described in detail， and the scheme was proved to be workable by the implementation with real data. The mobile terminal design scheme of communication tower state monitoring system makes up for the lack of this aspect， and has a good reference value.

Key words： communication tower; state monitoring; mobile terminal; user interface; interaction; communication protocol; data processing flow

0 引言

近年來，通信行業(yè)各移動業(yè)務運營商在全國各地建造了大量用于支撐通信天線的鐵塔[1]。這些鐵塔初始的質量狀況、自然因素及人為因素可能影響到鐵塔的安全使用[2]。在鐵路行業(yè)中，這些鐵塔一旦發(fā)生倒塌，將造成不可估量的損失[3]。因此，對通信鐵塔的工作狀態(tài)進行監(jiān)測是一項必不可少的工作。目前對通信鐵塔的狀態(tài)監(jiān)測多為人工巡檢，這種監(jiān)測方式存在諸多不足[4]。采用自動化設備，對通信鐵塔的工作狀態(tài)進行在線監(jiān)測成為了保障鐵塔安全的一個趨勢，比如袁振江和呂曉鵬等人提出的GSM-R通信鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)[5]、袁振江和李洪研提出的基于GPRS的鐵路通信鐵塔監(jiān)測系統(tǒng)[6]和于明哲提出的鐵路通信鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)[7]。

大帶寬高傳輸速率促進了移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展[8]，使得移動終端的功能日新月異[9]，各類應用層出不窮[10-11]，越來越多的計算機的功能正逐漸被移動終端所取代[12]，同時隨著移動終端不斷的小型化、輕量化、智能化[13-14]，利用移動終端實現(xiàn)監(jiān)測對象工作狀態(tài)在線監(jiān)測已經(jīng)成為一種趨勢[15]。然而以上各個方案都并沒有提到狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端的設計。本文提出的通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端設計彌補了這一空白。

1 移動終端方案設計

1.1 移動終端交互設計

通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端各界面間的交互關系如圖1所示。

從圖1中可以看出，通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端啟動后首先進入應用啟動界面，應用啟動界面顯示一段時間后跳轉到用戶登錄界面，用戶在該界面可以跳轉到服務器設置界面或成功登錄后跳轉到地圖顯示界面。在地圖顯示界面中，用戶可以查看所有監(jiān)測鐵塔的位置和當前的工作狀態(tài)，也可以跳轉到告警列表界面中查看當前所有的告警信息。用戶也可以從地圖界面進入監(jiān)測詳情界面。在監(jiān)測詳情界面中，告警信息界面、監(jiān)測信息界面、巡檢信息界面和基本信息界面分別以列表的方式對監(jiān)測鐵塔的詳細監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了顯示。用戶還可以通過跳轉到告警處理界面的方式完成對告警信息的處理。

本文將以用戶登錄界面、地圖顯示界面和告警列表界面為例，給出詳細的通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端方案設計，其他界面的方案設計可以此類推。

1.2 用戶登錄界面方案設計

目前較為流行的兩款移動端操作系統(tǒng)分別為android操作系統(tǒng)和ios操作系統(tǒng)，ios操作系統(tǒng)以其良好的用戶體驗和穩(wěn)定性而備受大眾青睞[16-17]。本文以ios操作系統(tǒng)為平臺完成了移動終端的方案設計。

用戶登錄界面共包含七個部分，分別為 “設置”按鈕、 “用戶名”提示文字、用戶名輸入框、“密碼”提示文字、密碼輸入框、“登錄”按鈕和“退出”按鈕。“設置”按鈕是從用戶登錄界面跳轉到服務器設置界面的入口，用UIButton控件實現(xiàn)?！坝脩裘焙汀懊艽a”提示文字為單行文字，用UILabel控件實現(xiàn)。用戶名輸入框和密碼輸入框分別用于接收用戶輸入的用戶名和密碼，用UITextField控件實現(xiàn)。 “登錄”按鈕用于將用戶輸入的用戶名和密碼發(fā)送至服務器，用UIButton控件實現(xiàn)。

用戶登錄界面需要將用戶輸入的用戶名和密碼發(fā)送到服務器，二者的通信協(xié)議分別包含登錄界面請求幀通信協(xié)議和登錄界面返回幀通信協(xié)議。

登錄界面請求幀通信協(xié)議共包含五個參數(shù)，分別為frameType、username、password、timestamp和verification。frameType參數(shù)代表幀類型，登錄界面請求幀的幀類型恒為91H;username參數(shù)代表用戶名;password參數(shù)代表用戶密碼;timestamp參數(shù)代表請求時間;verificaiton參數(shù)代表請求幀的MD5值，用于服務器對請求幀的完整性、正確性和合法性檢驗。

登錄界面返回幀通信協(xié)議共包含四個參數(shù)，分別為frameType、accepted、timestamp和verificaiton。其中accepted參數(shù)代表用戶身份是否合法，合法為真，非法為假。其他三個參數(shù)含義和登錄界面請求幀通信協(xié)議中對應參數(shù)含義相同。

用戶登錄界面在接收到服務器返回數(shù)據(jù)后，首先進行MD5校驗，校驗通過后讀取accepted參數(shù)值以判斷用戶身份是否合法，若用戶身份合法則表示用戶登錄成功，界面跳轉到地圖顯示界面，否則表示用戶登錄失敗，用戶登錄界面彈出提示用戶用戶名或密碼錯誤的警告框。

用戶登錄界面用戶登錄流程如圖2所示。

“退出”按鈕用于退出通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端，和“登錄”按鈕一樣，用UIButton控件實現(xiàn)。

1.3 地圖顯示界面方案設計

地圖顯示界面共包含四個部分，分別為導航條、“告警列表”按鈕、地圖和“退出”按鈕。導航條用于放置地址搜索框和搜索按鈕，地址搜索框用于接收用戶輸入的地域名，用UITextField控件實現(xiàn)，搜索按鈕用于將地圖的顯示中心移動到地址搜索框中指定的區(qū)域，方便用戶查找位于某個區(qū)域內的監(jiān)測鐵塔，用UIButton控件實現(xiàn)。“告警列表”按鈕用于跳轉到告警列表界面，用UIButton控件實現(xiàn)。地圖用MKMapView控件實現(xiàn)。MKMapView控件是ios系統(tǒng)中專門用于在應用中集成地圖功能的控件，使用該控件可以完成地圖顯示、區(qū)域搜索、位置標注等功能。為了直觀地反映監(jiān)測鐵塔的地理位置和工作狀態(tài)，地圖顯示界面使用錨點對各個監(jiān)測鐵塔的位置進行標注，并根據(jù)監(jiān)測鐵塔當前不同的工作狀態(tài)選取不同的錨點顏色，正常狀態(tài)為綠色，一般告警狀態(tài)為黃色，重要告警狀態(tài)為橙色，緊急告警狀態(tài)為紅色。點擊錨點彈出錨點注釋框，錨點注釋框共包含三個部分，分別為告警說明、監(jiān)測鐵塔名稱和詳情按鈕。告警說明用于顯示被點擊錨點對應的監(jiān)測鐵塔當前發(fā)生的告警類型，用UILabel控件實現(xiàn);監(jiān)測鐵塔名稱用于顯示被點擊錨點對應的監(jiān)測鐵塔名字，用UILabel控件實現(xiàn);詳情按鈕用于跳轉到監(jiān)測詳情界面?！巴顺觥卑粹o用于退出通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端，用UIButton控件實現(xiàn)。

地圖顯示界面需要從服務器獲取所有監(jiān)測鐵塔的地理位置信息、當前工作狀態(tài)信息和一些基本屬性信息。二者的通信協(xié)議分別包含地圖顯示界面請求幀通信協(xié)議和地圖顯示界面返回幀通信協(xié)議。

地圖顯示界面請求幀通信協(xié)議共包含三個參數(shù)，分別為frameType、timestamp和verification。frameType參數(shù)代表幀類型，地圖顯示界面請求幀的幀類型恒為93H;timestamp參數(shù)代表發(fā)起該請求的時間;verification參數(shù)代表請求幀的MD5值。

地圖顯示界面返回幀通信協(xié)議共包含四個參數(shù)，分別為frameType、mapData、timestamp和verification。其中mapData參數(shù)代表地圖數(shù)據(jù)，為了清楚地描述地圖數(shù)據(jù)的結構，mapData參數(shù)采用了兩層HashMap的方式對所有監(jiān)測鐵塔的地圖數(shù)據(jù)進行了封裝。第一層HashMap以各個監(jiān)測鐵塔的towerID為鍵，以第二層HashMap為值。第二層HashMap用于存儲第一層HashMap鍵所對應的監(jiān)測鐵塔的所有地圖數(shù)據(jù)，分別以longitude、latitude、alarmLevel、alarmType、towerName和alarmID為鍵，以對應監(jiān)測鐵塔的經(jīng)度值、緯度值、當前最新的尚未處理的告警信息的告警等級、當前最新的尚未處理的告警信息的告警類型、對應監(jiān)測鐵塔的名稱，以及當前最新的尚未處理的告警信息的ID為值，分別完成了對應于地圖顯示界面中的錨點的位置、顏色、彈出注釋框中的告警說明、鐵塔名稱、界面跳轉時所需傳遞的鐵塔ID和告警信息ID等信息的存儲。

地圖顯示界面在接收到服務器返回的數(shù)據(jù)后，首先進行MD5校驗，校驗通過后提取出mapData參數(shù)并解析，即可完成所有監(jiān)測鐵塔的地圖顯示功能。

地圖顯示界面完成所有監(jiān)測鐵塔地圖顯示的流程如圖3所示。動終端，和“登錄”按鈕一樣，用UIButton控件實現(xiàn)。

1.4 告警列表界面方案設計

告警列表界面采用了UITableView控件對所有告警信息進行了列表顯示。告警列表界面的列表單元共包含四個部分，分別為三個文本顯示框和告警處理按鈕。三個文本顯示框從上到下依次用于顯示告警類型、告警時間和監(jiān)測鐵塔名稱，用UILabel控件實現(xiàn)。告警處理按鈕用于跳轉到告警處理界面，用UIButton控件實現(xiàn)。

告警列表界面需要從服務器獲取數(shù)據(jù)，二者的通信協(xié)議分別包含告警列表界面請求幀通信協(xié)議和告警列表界面返回幀通信協(xié)議。

告警列表界面請求幀通信協(xié)議共包含四個參數(shù)，分別為frameType、towerID、timestamp和verification。frameType參數(shù)代表幀類型，告警列表界面請求幀的幀類型恒為94H;towerID參數(shù)代表地圖顯示界面選中的監(jiān)測鐵塔的ID，如果沒有選中則為空;timestamp參數(shù)代表發(fā)起該請求的時間;verification參數(shù)代表請求幀的MD5值。

告警列表界面返回幀通信協(xié)議共包含四個參數(shù)，分別為frameType、listData、timestamp和verification。其中l(wèi)istData參數(shù)代表告警信息，為了清楚地反映告警信息的數(shù)據(jù)結構，listData參數(shù)采用了三層HashMap的方式對告警信息進行了封裝。第一層HashMap以各個監(jiān)測鐵塔ID為鍵，以第二層HashMap為值。第二層HashMap以第一層HashMap鍵所對應的監(jiān)測鐵塔的各個告警信息ID為鍵，以第三層HashMap為值。第三層HashMap分別以itemOneName、itemTwoName和itemThreeName為鍵，以第二層HashMap鍵所對應的告警信息的告警類型、告警時間和對應的監(jiān)測鐵塔名稱為值，分別存儲對應于告警列表單元中左側三個文本顯示框的顯示內容，從而完成告警列表界面列表數(shù)據(jù)的傳遞。

告警列表界面在接收到服務器返回的數(shù)據(jù)以后，首先進行MD5校驗，校驗通過后提取出listData參數(shù)并解析，最后設置各列表單元顯示內容，從而實現(xiàn)告警信息的列表顯示。

告警列表界面實現(xiàn)監(jiān)測鐵塔所有告警信息列表顯示的流程如圖4所示。

2 移動終端方案實現(xiàn)

為了驗證本文通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端設計方案的可行性，我們向服務器數(shù)據(jù)庫中寫入如下監(jiān)測鐵塔相關數(shù)據(jù)，如表1所示。

啟動該通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端應用，進入服務器設置界面，設置服務器IP地址和端口號為存儲監(jiān)測鐵塔相關數(shù)據(jù)的服務器IP地址和端口號，登錄成功后，各界面如圖5所示。

對比圖5和表1可知，本文提出的通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端成功地完成了服務器中監(jiān)測鐵塔的地圖顯示、告警列表顯示、告警信息顯示、監(jiān)測信息顯示、巡檢信息顯示、基本信息顯示，以及告警處理等功能?？梢姳疚乃岢龅耐ㄐ盆F塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端設計方案具備良好的可行性，具備實現(xiàn)通信鐵塔工作狀態(tài)實時在線監(jiān)測的能力。

3 結束語

針對目前通信鐵塔工作狀態(tài)監(jiān)測的諸多不足，本文創(chuàng)新性地提出了一種通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端的設計方案。經(jīng)驗證，本方案切實可行，具備通信鐵塔工作狀態(tài)實時在線自動監(jiān)測的能力，有效地解決了通信鐵塔工作狀態(tài)監(jiān)測難的問題，彌補了通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設計方案在移動終端設計方面的缺失，對整個通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)具有一定的參考價值。

本文所提通信鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)移動終端并不具備通信鐵塔實時預警功能，需要進一步研究和完善。

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