0 引言

随着2010年1月22日启动“国家地震烈度速报与预警工程项目”的启动，地震台网密度逐年加强，地震台站和设备数量逐年增长。因台站建设的环境需求造成大多数台站位置较为偏僻，设备维修人员日常巡台工作比较困难。目前几款主流导航软件不能满足需求，给日常巡台外业工作带来不便，基于Yii+Android开发的地震台站信息系统可解决此问题。

根据市场调查机构Kantar发布的2015年移动市场统计报告，Android系统在全球应用中占有主导性优势。在中国，Android市场占有率达到74%的份额，而IOS只有24.4%。另外，Windows Phone占有一定比例，但在中国份额仅1%。从数据看，Android平台主导移动产品市场，因此，基于Android平台开发的应用是移动市场主流。

Android是基于Linux系统（朱生等，2013；杨单等，2016）内核开发的移动操作系统，由应用程序层、应用程序框架层、中间件层和操作系统层4层叠层方式构建而成（耿东久等，2011）。Android系统（周辉等，2017）的叠层结构与当今主流Web开发中MVC架构设计思想一致，层与层之间完全透明，上层应用无需关心下层代码实现，可有效降低系统耦合性。手机终端和平板电脑携带方便，性能强大，日益深入人们的日常生活和工作，随着智能手机和平板电脑的不断发展，移动终端办公软件应用成为现代化办公的发展趋势。

1 系统设计

在Android平台上设计开发基于Yii架构（岳雨俭等，2014）的地震台站信息系统。服务器采用MVC架构进行设计（刘宁等，2008），客户端采用Afinal框架，FinalHttp是网络通讯类，负责与服务器进行数据交互，通过Http请求（“GET”和“POST”）告知服务器客户端请求；服务器将请求地址分派到控制器，控制器整合参数，并传递到业务逻辑层进行处理；数据服务层负责数据库操作；业务逻辑层将处理结果返回Android客户端。系统设计分为数据库、服务器和客户端3部分，见图 1。

创建地震台站信息综合数据库，信息包括：台站位置（经纬度）、设备信息、联系人等。服务器运行台站信息系统后台程序，用于响应客户端操作和数据库更新、管理等。客户端用于查询地震台站信息和相关设备信息，还可以实时查询设备网络连通状态。

1.1 数据库

数据库设计是系统根基，直接影响系统运行效率和运行成本。通过对测震台站、强震台站、烈度台站、前兆台站和信息网络节点等台站信息以及设备信息进行分析，建立基于MySQL的数据库。本系统共建立13个数据表，包括：测震台站信息表、测震设备信息表、信息节点台站信息表、信息节点设备表、前兆台站信息表、前兆台站测点信息表、前兆台站仪器运行信息表、前兆台站测项分量信息表、终端用户表、鹰眼记录表、经纬度修正表、设备断开记录表、设备状态表。数据库表说明见表 1。

为了保证数据的完整性和一致性，前兆数据通过数据库同步模块与前兆管理系统数据库完全同步。

1.2 服务器端

系统开发环境采用php5.4 + apache + yii4.6架构（龚成莹等，2013；周娜等，2014）。Yii是基于组件的高性能PHP5的Web应用开发框架，采用OPP（面向对象程序设计），组件功能丰富，包括：MVC、Web服务、widgets、DAO/ActiveRecord、caching、到主题化、等级式RBAC、I18N和L10N等，可以满足现今各种大型Web 2.0项目的应用开发。

Yii除采用主流的MVC（刘亚鹏等，2011）分层方法，还拥有一个前端控制器（应用），是指请求处理中的执行上下文。通过分析用户请求，并将其分派给相应控制器，以作进一步处理。图 2展示了一个Yii应用在处理用户请求时的典型工作流。

其中：①用户在浏览器中访问URL：“http://xxxx/index.php?REQUEST_PARAMETER”，REQUEST_PARAMETE为请求参数，如本例中设置为“r=post/show&id=1”，Web服务器收到请求后，立即执行index.php入口脚本，并处理此请求（request）。当用户通过客户端（浏览器）向Web服务器发送请求时，用户请求信息通过客户端（浏览器）返回Web服务器；②Web服务器接收用户请求后，通过入口脚本（index.php）为用户创建应用实例；③应用实例（application）被创建后，通过request应用组件获取用户请求的REQUEST_PARAMETER（请求信息）；④urlManager为应用处理组件，通过用户请求的URL和REQUEST_PARAMETER解析相应路由，即相应Controller（控制器）和Action（操作）。如本例中REQUEST_PARAMETER的post参数决定了请求控制器为post，通过PostController类创建控制器实例；⑤控制器实例被创建后，决定了Action的相关内容，即“show”操作，是控制器中的actionShow方法。Action被定义后，控制器创建并执行与其相关的filters（过滤器）实例，如：用户权限验证、访问控制、系统日志、异常处理等，若过滤器实例允许Action操作，则Action操作将被进一步执行；⑥控制器实例被创建后，作为一个分发器，根据用户请求来选择相应服务器对象（Model）和相应视图（View），不做数据处理，而是将业务逻辑交给Model进行处理。Model即为MVC架构核心，负责业务处理，最终返回视图数据请求。本例中Action创建了ID为1的Post模型；⑦服务器对象被创建后，根据视图请求，创建相应模型，Action通过该模型渲染一个视图（根据Post模型渲染一个show视图）；⑧视图解析器（View）接收控制器发送请求，并将逻辑视图名称映射到相应视图显示文件上。如本例中，视图读取并显示Post模型属性；⑨通过控制器获知显示结果的视图文件，该视图通过模板数据（widget）产出结果，并通过response对象返回；⑩布局将进一步渲染response对象，并将结果返回视图。由Action完成视图渲染，将结果返回用户端。

1.3 客户端

基于Android4.0（level 14）以上（朱小凡等，2013）版本，采用ADT为开发环境，选择JDK1.6版，在客户端嵌入百度地图（龙际梦等，2015）。百度地图SDK提供便捷地图数据接口，加载百度地图操作步骤具体如下。

（1）AndroidManifest配置。在AndroidManifest配置文件中添加开发密钥、权限等信息，代码如下

＜meta-data android:name=" com.baidu.lbsapi.API_KEY" android:value=" 开发者key" /＞。

其中：开发者key在申请开发者身份后获取。

（2）添加所需权限。格式为 ＜uses-permission android:name=" 权限名称"  /＞，权限信息见表 2。

以上仅为Android平台上百度地图api开发的常用权限配置（赵国峰等，2014；杨单等，2016），更多配置可参考百度地图api开发文档。

（3）添加地图控件。布局配置文件，代码如下

＜com.baidu.mapapi.map.MapView

android:id=" @+id/bmapView"

android:layout_width=" fill_parent"

android:layout_height=" fill_parent"

android:clickable=" true" /＞

其中：“@+id/bmapView”为视图ID；“fill_parent”为地图布局设置，一般采取强制性满屏布局设置；“clickable”为是否允许点击。

（4）地图Activity。在创建应用程序时，初始化SDK引用Context全局变量，创建地图Activity，并管理地图生命周期，代码如下

public class MainActivity extends Activity {

MapView mMapView = null;

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

SDKInitializer.initialize(getApplicationContext());

setContentView(R.layout.activity_main);

//获取地图控件引用

mMapView = (MapView) findViewById(R.id.bmapView); }}

其中：在使用SDK各组件初始化之前，通过getApplicationContext方法获取context信息，初始化工作完成后，通过setContentView方法实现引用。MapView是地图的视图类，可以响应屏幕触控事件，与服务器端进行地图数据的交互。此类中有4个生命周期操控方法，并必须按顺序执行，见表 3。

2 关键技术 2.1 设备监听服务

设备监听服务是本系统核心业务，监听服务结果分别保存在设备状态表和故障记录表中，表格参数见表 4、表 5，其中设备状态表记录设备最新状态；当设备发生故障（网络中断）时，系统将本次故障作为事件进行记录，即将故障发生的事件ID、开始时间、结束时间、故障持续时间以及设备ID记录在故障记录表中。设备状态及故障记录表中的状态标识同步更新。

设备监听服务工作流程见图 3，主要流程如下：①服务初始化：读取设备状态表，获取设备状态标识、事件ID；②向设备发送状态请求；③接收设备状态回复，并与状态标识对比；④若相同，继续步骤②；⑤若statusflag为up，设备状态回复为down，则在故障记录表中添加一条新记录，记录事件ID、设备ID、开始时间，并将状态标识设置为down。若statusflag为down，设备回复为up，修改故障记录表中相应事件ID的结束时间和故障时间，并将状态标识设置为up，同时更新设备状态表。

本系统主要对设备网络联通性进行监测服务。测震数采设备记录实时数据流，对网络联通性要求高，若链路发生中断或线路阻塞，必须第一时间进行故障响应处理。前兆数采设备能保存一段时间的数据，对网络联通性要求不高，一般为定时自动上传数据，当连接发生中断后，设备会自动连接服务器，并上传数据。另外，地震行业有些数据通过3G无线网络传输，数据传输按流量计费。

监听服务的响应时间和所需资源成正比，即监听服务的响应时间越高，监听服务占用的系统资源越大。因此，针对设备网络联通性的不同需求，分别设置秒级、分钟级和小时级监听服务，具体说明见表 6。

设备监听服务采用队列方式对设备发送状态请求，工作原理见图 4。由图 4可知，服务对设备状态的判断需要设备对监听服务做出回复，设备正常，回复监听服务时间一般约1 s；若设备未对监听服务做出正常回复，则认为该设备的网络链路发生故障。由于网络链路瞬间阻塞，网络设备通常发生瞬断，故障时间一般1—2 s。瞬断故障发生时，链路基本正常，此时响应故障机制显然不合理，因此在设备监听服务中增加故障判定机制。故障判定机制的处理结果一般需10 s返回请求结果，若故障判定机制也在设备监听服务队列中进行处理，则必然影响整体监听服务工作效率。

2.2 鹰眼服务

地震台站位置往往比较偏僻，尤其是测震台站和强震台站，有些台站甚至部署在山洞中，通过百度导航无法搜索到有效路径。因此，本系统引入百度鹰眼服务，通过记录路径轨迹，从而实现对偏远台站的路径规划和导航。鹰眼服务记录工作流见图 5。

本系统一般在4G网络环境下工作，为了节省流量，降低通信费用，鹰眼服务非自动开启，只在导航功能启动时自动开启，导航服务结束后自动关闭，并保存鹰眼路径信息。鹰眼记录的路径数据保存在百度服务器上，每次调用轨迹数据时，需通过鹰眼记录时间签向百度服务器发送请求，从而获取路径信息。

3 应用效果

地震台站信息系统包括服务器程序、客户端程序、数据库3部分。建立地震台站综合数据库，包括测震台站、强震台站、烈度台站、前兆台站以及信息节点相关信息，而且建立设备信息数据库及台站信息查询机制。系统支持分类查询、详细查询和模糊查询3种查询模式，如图 6所示，分别展示台站和设备的查询结果，其中：左图显示河北省前兆地磁台站查询结果，右图显示台站设备及状态查询结果。

3G网络和GP环境支持定位功能，可以直接查找台站位置，实现路径规划和导航功能。引入百度鹰眼服务，可增强偏远地震台站路径规划和导航功能。如河北省寨主沟地震台地处山区，位置偏僻，使用百度地图及添加鹰眼服务进行路径规划，路径导航截图见图 7，可见百度路径规划不完整（左图），而鹰眼服务路径规划规划完整（右图）。

4 结束语

智能手机的数据处理能力和存储性能越来越强大，因其便捷性、灵活性以及易用性等特点，将逐渐成为日常办公的主要工具。

本研究尝试将地震业务应用在手机终端，使用效果明显，今后将就以下需求进一步开发，包括：①除监测设备网络状态外，进一步研究设备通讯和数据服务协议，实现对设备的数据服务、流服务进行监控；②进一步开发设备故障警报机制、故障报送机制；③进一步研究流体、形变、电磁等学科业务，研究学习各学科数据处理业务，以手机终端为控制台，远程调用业务数据服务，实现业务处理。