基于Android的CGSsafety系統(tǒng)智能終端軟件研發(fā)

崔芳姿，曹 楊，李秋辰，單家楊，鄭寶鋒,2*

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）國(guó)家地理 信息系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430074）

地質(zhì)調(diào)查工作點(diǎn)多、面廣、線(xiàn)長(zhǎng)，作業(yè)地點(diǎn)大多在人煙稀少、交通不便、氣象條件復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境惡劣的高原、深山、沙漠、海洋等艱險(xiǎn)邊遠(yuǎn)地區(qū)[1-3]。高寒缺氧、高溫缺水、道路交通和通信條件差等不利因素時(shí)刻威脅著地質(zhì)調(diào)查工作者的生命財(cái)產(chǎn)安全，從而影響了野外地質(zhì)調(diào)查工作的順利開(kāi)展[4-7]。特別是我國(guó)西部的青藏高原地區(qū)，平均海拔在4 000 m以上，屬于生命禁區(qū)，該地區(qū)無(wú)論是自然條件、生存條件還是工作條件，均給野外地質(zhì)調(diào)查工作的開(kāi)展帶來(lái)了難以想象的困難，給野外地質(zhì)調(diào)查工作者的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的威脅[8-10]。

針對(duì)野外地質(zhì)調(diào)查艱苦艱險(xiǎn)的生存、工作條件，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星通信技術(shù)、北斗衛(wèi)星與GPS定位技術(shù)、GIS電子地圖技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)建立了地質(zhì)調(diào)查安全生產(chǎn)管理保障（CGSsafety）系統(tǒng)[11-13]。為保障CGSsafety系統(tǒng)在實(shí)際工作中的應(yīng)用效果，本文研發(fā)了與之配套的智能終端軟件，通過(guò)該軟件可隨時(shí)隨地開(kāi)展與CGSsafety系統(tǒng)相關(guān)的工作。CGSsafety系統(tǒng)智能終端軟件是中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局安全生產(chǎn)管理保障系統(tǒng)的組成部分之一，是地質(zhì)調(diào)查安全生產(chǎn)管理保障服務(wù)的延伸。

智能終端軟件基于百度地圖API、基于位置服務(wù)（LBS）、混合開(kāi)發(fā)模式（Hybrid App）等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，主要包括簽到、工作組管理、通知新聞、環(huán)境分析、報(bào)警處置、在線(xiàn)培訓(xùn)、地圖模塊等功能，可有效提高地質(zhì)調(diào)查安全生產(chǎn)管理和保障工作的效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)野外地質(zhì)調(diào)查作業(yè)人員、車(chē)輛、船舶、飛機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及與作業(yè)人員的實(shí)時(shí)互動(dòng)，極大地提高了野外地質(zhì)調(diào)查安全保障水平和突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力，是保障野外地質(zhì)調(diào)查工作者生命財(cái)產(chǎn)安全和地質(zhì)調(diào)查工作順利進(jìn)行的需要。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 百度地圖API

百度地圖API是由百度公司發(fā)行的基于百度地圖數(shù)據(jù)服務(wù)的免費(fèi)應(yīng)用接口，兼容Web開(kāi)發(fā)、移動(dòng)端開(kāi)發(fā)等多種開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和平臺(tái)?？晒〢ndroid系統(tǒng)采用的SDK工具主要包括地圖、定位、鷹眼軌跡、導(dǎo)航、全景、AR識(shí)別等。通過(guò)調(diào)用SDK接口，可訪(fǎng)問(wèn)百度地圖服務(wù)和數(shù)據(jù)，在移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)地圖展示和基本操作、定位、POI檢索、地理編碼、離線(xiàn)地圖、鷹眼軌跡等多種地圖服務(wù)，構(gòu)建功能豐富、交互性強(qiáng)的地圖應(yīng)用類(lèi)程序[14-15]。

百度地圖Android定位SDK提供了GPS、基站、WiFi、地磁、藍(lán)牙、傳感器等多種定位方式，適用于室內(nèi)、室外多種定位場(chǎng)景，具有定位精度高、覆蓋率廣、網(wǎng)絡(luò)定位請(qǐng)求流量小、定位速度快等特點(diǎn)。百度地圖Android定位各種SDK定位方式的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示，可以看出，在有網(wǎng)絡(luò)的條件下，智能終端軟件優(yōu)先利用WiFi和基站定位方式，獲得當(dāng)前地點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上傳到中心服務(wù)器；在無(wú)網(wǎng)絡(luò)的條件下，智能終端軟件利用GPS定位方式獲得當(dāng)前地點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并保存在本地，待有網(wǎng)絡(luò)時(shí)自動(dòng)上傳到中心服務(wù)器。在智能終端能正常鏈接網(wǎng)絡(luò)的情況下，利用Android定位SDK不僅可快速精準(zhǔn)地獲得經(jīng)緯度信息，而且可獲得當(dāng)前地點(diǎn)的地址信息、位置描述信息、周邊POI信息等。

表1 百度地圖Android定位SDK定位方式

1.2 LBS

LBS通過(guò)一定的技術(shù)獲取物體的地理位置，并據(jù)此顯示相應(yīng)的信息內(nèi)容。在移動(dòng)環(huán)境下，LBS利用定位設(shè)備獲取移動(dòng)終端用戶(hù)的位置信息經(jīng)緯度坐標(biāo)，并在電子地圖平臺(tái)的支持下，為移動(dòng)對(duì)象提供定位信息、地理環(huán)境信息等空間地理位置的信息服務(wù)[16]。

LBS根據(jù)智能終端的地理位置、服務(wù)要求進(jìn)行空間采集分析，對(duì)用戶(hù)當(dāng)前位置或選定位置的自然地理、地質(zhì)、人文、交通等信息加以分析，結(jié)果以文本或地圖的形式推送到智能終端，以滿(mǎn)足用戶(hù)需求，幫助用戶(hù)更好的解決問(wèn)題。智能終端軟件LBS的環(huán)境分析模塊包括位置點(diǎn)的當(dāng)前地址、地貌類(lèi)型、地表土壤、人口密度、土地利用、最近道路距離、附近居民地?cái)?shù)等信息，便于野外工作人員隨時(shí)隨地定位查看工作區(qū)域周?chē)牡乩硪亍⑷宋沫h(huán)境等條件，進(jìn)而根據(jù)相關(guān)信息做出野外工作安排、交通工具選擇等決策。LBS為地質(zhì)調(diào)查工作提供了智能化信息化助力、決策支持和安全保障。

1.3 Hybrid App

目前，主流的智能終端開(kāi)發(fā)技術(shù)包括原生模式（Native App）、網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用模式（Web App）和Native+ Web的Hybrid App。Native App針對(duì)iOS或Android等特定操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)移動(dòng)設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用程序；Web App利用HTML、CSS和Javascript等Web技術(shù)開(kāi)發(fā)在移動(dòng)終端瀏覽器中運(yùn)行的應(yīng)用程序；Hybrid App利用原生程序語(yǔ)言和Web程序語(yǔ)言共同開(kāi)發(fā)，與Native App相比，其有利于降低開(kāi)發(fā)成本和難度，其中的Web頁(yè)面不受平臺(tái)限制可隨時(shí)動(dòng)態(tài)修改更新，與Web App相比，其在用戶(hù)交互體驗(yàn)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

智能終端軟件采用Hybrid多界面混合開(kāi)發(fā)形 式[17]，主體為Native App；工作組管理、通知新聞、在線(xiàn)培訓(xùn)等部分功能模塊采用Web技術(shù)開(kāi)發(fā)，HTML5+ CSS3搭建前端界面，Javascript完成邏輯部分。Web頁(yè)面存儲(chǔ)于服務(wù)器端，由Android平臺(tái)內(nèi)嵌的Web訪(fǎng)問(wèn)組件WebView作為容器直接承載，獨(dú)立完成界面展示和功能實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)Native頁(yè)面與Web頁(yè)面的交互，并提供JS、Java相互通信調(diào)用的接口。

2 智能終端軟件建設(shè)

CGSsafety系統(tǒng)智能終端軟件適用于版本不低于Android 4.4的Android操作系統(tǒng)?？蛻?hù)端采用MVC分層架構(gòu)，包括模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller）3層，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯與視圖界面的分離，降低了各模塊之間的耦合度[18-19]。集成開(kāi)發(fā)環(huán)境由Android集成開(kāi)發(fā)工具Android Studio3.2.1、Android程序開(kāi)發(fā)工具包Android SDK、Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具包Java SE Development Kit組成，主要開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為Java，部分界面由Web編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLSever，利用快速開(kāi)發(fā)框架xUtils輔助開(kāi)發(fā)。通過(guò)JSON格式的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)智能終端軟件與CGSsafety系統(tǒng)的交互。

2.1 智能終端軟件系統(tǒng)架構(gòu)和功能模塊

智能終端軟件架構(gòu)如圖1所示，軟件架構(gòu)分為Model、View和Controller三個(gè)層面，其中Model層為與數(shù)據(jù)庫(kù)交互的數(shù)據(jù)資源和數(shù)據(jù)模型，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的相關(guān)操作；View層為界面與用戶(hù)交互的數(shù)據(jù)區(qū)，負(fù)責(zé)收集展示數(shù)據(jù)；Controller層在收到請(qǐng)求后，先調(diào)用Model層與數(shù)據(jù)庫(kù)交互獲取數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)返回給View層（用戶(hù)），負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)和邏輯處理。

用戶(hù)通過(guò)瀏覽器發(fā)送請(qǐng)求到View層，Controller層收到請(qǐng)求后，分發(fā)調(diào)用Model層進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)（若查詢(xún)失敗則新建），然后Model層將數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)到的數(shù)據(jù)返回給Controller層，Controller層再將其返回給View層，最后View層把數(shù)據(jù)信息顯示給用戶(hù)。

智能終端軟件主要界面設(shè)計(jì)如圖2所示，智能終端軟件的功能模塊如表2所示。

圖2 智能終端軟件主要界面設(shè)計(jì)

2.2 智能終端軟件功能模塊的實(shí)現(xiàn)

智能終端軟件首頁(yè)界面如圖3所示。

圖3 智能終端軟件首頁(yè)界面

1）簽到、報(bào)平安模塊。該模塊是野外報(bào)平安的一種輔助支撐手段，其查詢(xún)統(tǒng)計(jì)功能可讓每位野外工作人員及時(shí)了解自己野外安全執(zhí)行情況。同時(shí)，簽到傳回來(lái)的經(jīng)緯度位置信息為中心管理人員提供了野外工作區(qū)域分布數(shù)據(jù)，中心管理人員還可根據(jù)簽到人數(shù)統(tǒng)計(jì)每日進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查工作的人員數(shù)量。

2）工作組管理模塊。該模塊支持野外工作人員進(jìn)行在線(xiàn)辦公，包括出隊(duì)填報(bào)、出隊(duì)審批、信息調(diào)整、延期收隊(duì)和收隊(duì)注銷(xiāo)等功能。該功能是安全保障系統(tǒng)的延伸，實(shí)現(xiàn)了與安全保障系統(tǒng)一致的填報(bào)和審批功能，有效解決了野外工作中由工作組人員、車(chē)輛、飛機(jī)和輪船流動(dòng)所引發(fā)的工作組信息變動(dòng)問(wèn)題，為提升安全生產(chǎn)精準(zhǔn)化管理提供了技術(shù)支撐。

3）通知新聞模塊。該模塊包括新聞通知、學(xué)習(xí)課件、法律法規(guī)、預(yù)警信息等功能，負(fù)責(zé)將最新的動(dòng)態(tài)傳達(dá)給用戶(hù)。

4）環(huán)境分析模塊。智能終端軟件繼承了CGSsafety系統(tǒng)的主要功能，但不僅限于安全保障功能。為了更好地發(fā)揮智能終端軟件的作用，將其與野外地質(zhì)調(diào)查工作相結(jié)合，輔助野外地質(zhì)調(diào)查工作，開(kāi)發(fā)了測(cè)點(diǎn)工具、環(huán)境分析、野外運(yùn)動(dòng)軌跡等重要實(shí)用的輔助工具。測(cè)點(diǎn)工具功能支持野外工作人員通過(guò)實(shí)時(shí)定位記錄野外特殊地形地貌的經(jīng)緯度位置，并以文字、圖像、音頻、視頻等多種形式保存到智能終端，記錄的信息資料可隨時(shí)瀏覽、修改，提高了野外勘查過(guò)程中信息采集工作的準(zhǔn)確性和便利程度；環(huán)境分析功能用于查看、分析、收藏地圖上任意選定的位置點(diǎn)或?qū)崟r(shí)定位地點(diǎn)的地理環(huán)境、安全保障條件的相關(guān)情況，包括當(dāng)前地址、地貌類(lèi)型、地表土壤、人口密度、土地利用、最近道路距離、附近居民地?cái)?shù)等信息要素；野外運(yùn)動(dòng)軌跡功能用于記錄人員、車(chē)輛、飛機(jī)和輪船一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

5）接警處置模塊。報(bào)警人和單位安全員擁有解除報(bào)警記錄的權(quán)限，可第一時(shí)間更新預(yù)警的狀態(tài)。

6）在線(xiàn)培訓(xùn)模塊。目前該模塊包含200余個(gè)與安全生產(chǎn)相關(guān)的視頻，涉及野外安全、交通安全、消防安全、安全紀(jì)錄片、安全保障系統(tǒng)使用教程等多個(gè)類(lèi)別，支持用戶(hù)在線(xiàn)觀看、自主學(xué)習(xí)安全培訓(xùn)視頻課件，系統(tǒng)可自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)次數(shù)和學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)，為野外出隊(duì)前例行的安全培訓(xùn)教育提供便利高效的新方式。

7）地圖模塊。該模塊可實(shí)現(xiàn)地圖展示、地圖縮放、底圖切換等基本操作，以及實(shí)時(shí)定位、軌跡記錄查詢(xún)等一系列重要功能。地圖上能顯示24 h內(nèi)野外工作人員使用北斗或手機(jī)的報(bào)位簽到信息，可查詢(xún)綁定北斗號(hào)的人員、車(chē)輛、飛機(jī)和輪船一段時(shí)間內(nèi)的野外運(yùn)動(dòng)軌跡，便于安全管理員對(duì)野外工作組的狀態(tài)、位置、軌跡、所屬工作組、北斗短信等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。利用智能終端軟件可獲得北斗、手機(jī)和天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)終端的位置，一個(gè)平臺(tái)解決了所有設(shè)備的數(shù)據(jù)融合。目前，地質(zhì)調(diào)查局局屬單位利用CGSsafety系統(tǒng)監(jiān)控人、車(chē)，利用廣海局船舶監(jiān)控安全保障系統(tǒng)監(jiān)控船，利用航遙中心北斗衛(wèi)星監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控飛機(jī)，通過(guò)智能終端軟件實(shí)現(xiàn)了人、車(chē)、飛機(jī)、船的集成監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了海陸空安全保障一體化。

8）安全員管理模塊。該模塊僅對(duì)具有安全員權(quán)限的用戶(hù)開(kāi)放，單位安全員可查詢(xún)北斗終端最新的10條報(bào)警、報(bào)平安和短信記錄，可進(jìn)行出隊(duì)匯總查詢(xún)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、野外監(jiān)察，可修改人員車(chē)輛綁定的北斗卡號(hào)。

9）我的模塊。該模塊負(fù)責(zé)管理個(gè)人基本信息、基本設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置等。

3 結(jié) 語(yǔ)

基于Android的CGSsafety系統(tǒng)智能終端軟件采用Hybrid App模式，基于百度地圖API、LBS等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。該智能終端軟件的研發(fā)與應(yīng)用為地質(zhì)調(diào)查安全生產(chǎn)管理提供了信息化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化的管理手段。系統(tǒng)智能終端軟件測(cè)試運(yùn)行穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)對(duì)野外地質(zhì)調(diào)查作業(yè)人員、車(chē)輛、船舶、飛機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及與作業(yè)人員的實(shí)時(shí)互動(dòng)。CGSsafety系統(tǒng)智能終端軟件的推廣應(yīng)用，將提高地質(zhì)調(diào)查作業(yè)管理和安全保障水平以及突發(fā)事件的應(yīng)急救援能力，對(duì)保障地質(zhì)調(diào)查工作者生命財(cái)產(chǎn)安全和地質(zhì)調(diào)查工作順利進(jìn)行具有重大意義。