基于Android平臺的智慧城市客戶端設計與實現

李昆

摘 要：為了提升城市管理水平，推動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，提出一種城市規劃、管理與服務的智能新模式，利用物聯網、大數據、地理信息系統與云計算等新一代信息技術促進城市建設的快速發展。在智能新模式的設計思想下，利用Android studio作為移動客戶端開發工具，實現一個可集成城市各項公共服務功能的智慧移動應用平臺。測試結果表明，該智慧城市移動客戶端UI設計簡潔、直觀，且運行流暢，可提供城市居民所需的各項功能。

關鍵詞：智慧城市;Android;數據融合;JSON;UI設計;物聯網

中圖分類號：TP319文獻標識碼：A文章編號：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

隨著物聯網、移動互聯網、云計算等新一代信息技術的快速發展，智慧城市逐漸成為全球關注的熱點[1]。數字城市存在于網絡空間（Cyber Space）中，是現實物理城市在網絡世界中的數字再現。智慧城市則建立在數字城市基礎框架上，通過無所不在的傳感網將其與現實城市關聯起來，將海量數據存儲、計算、分析與決策交由云計算平臺處理，并按照分析決策結果對各種設施進行自動化控制[2]。

早在2008年[3]，IBM即提出“智慧地球”的構想[4]。目前在國內尚沒有關于智慧城市的明確定義，根據2007年10月歐盟委員會發表的《歐盟智慧城市報告》，智慧城市可根據六大坐標維度進行界定，即智慧經濟、智慧流動、智慧環境、 智慧公眾、智慧居住與智慧管理[5]。智慧城市發展經歷了3個階段：

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

（2）數字城市階段。1998年，時任美國副總統戈爾提出“數字地球”概念，同年我國已有300多個城市初步建成數字城市基礎框架，標志著進入數字城市階段。

（3）智慧城市階段。2006年，隨著物聯網、云計算等技術的出現，使城市信息系統的綜合集成與整合應用成為可能。2009年，為了改變金融危機給美國帶來的經濟蕭條狀態，并為社會經濟發展提供新的動力，IBM首席執行官彭明盛向美國高層提出建設智慧基礎設施的請求，標志著由數字城市階段正式步入智慧城市階段。

國內很多城市都開始嘗試進行智慧城市建設，但在一些地區的所謂智慧城市，只是建設了一些相對獨立的移動應用，或在城市局部區域實現智慧社區等。此外還面臨著部分單位因固有利益，甚至出現不愿開放數據或服務的情況。這些因素導致無論是面向政府層面的決策分析，還是面向市民的服務，都缺乏統一的整合平臺，使數據無法得到充分挖掘利用，且服務項目缺乏統一入口，利用率低[6]。因此，本文提出一種系統分層架構的設計新模式，以最大程度提高數據利用率，并從系統架構、客戶端功能、用戶界面及數據處理等方面進行詳細分析與設計，最后對系統功能模塊和UI等進行編碼實現。

1 系統架構設計

為確保平臺建設的靈活性與可移植性，需采用平臺分離策略。平臺分離策略可簡單歸納為“空間數據管理與業務數據管理分離、數據資源服務與信息服務分離、功能服務與業務應用分離”[7]。智慧城市移動應用平臺的定位不僅僅是一個門戶網站，而是一個整合全市政務、民生、城市商業經濟服務等資源的綜合性平臺[8]。系統總體架構分為感知層、通信層、數據層與應用層。具體架構如圖1所示。

（1）感知層。智慧城市建設基礎為對城市多模式數據的感知與挖掘[9]，感知層是通過物聯網實現整個系統的“皮膚和五官”。物聯網（The Internet of Things，IOT）即“物物相連的互聯網”[10]，是按照約定的通信協議，利用各種感知設備如條碼、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絡進行信息交互，同時對其實現智能化的管理與監控。在物聯網中每一個物件都可以進行尋址、控制與通信。

（2）通信層。通過光纖或4G等移動網絡將感知層獲取的數據信息精準、快速地傳輸給數據層。

（3）數據層。近20年里，數據產生的方式不斷擴展，數據之間的關系也呈現大規模關聯、交叉與融合的局面[11]，而對大量數據的分析與融合是智能決策過程中的決定性因素[12]。數據融合（Data Fusion）技術是指整合表示同一現實世界對象的多個數據源和知識描述，形成統一、準確、有用的描述過程[13]。智慧城市數據源極其分散，例如交通傳感器數據、移動互聯網數據及各種信息系統數據等，如何更加有效地實現對分散數據的融合并提高數據利用率，是智慧城市建設需要解決的關鍵問題。

本層功能之一是將感知層獲取到的數據信息分別存入對應部門或行業數據庫中，然后將各部門或行業數據進行融合，根據統計分析作出智能決策，并將最終決策提交給應用層，最后將相關數據再次存入數據庫，以便為下次分析決策提供參考;功能之二是為應用層數據存取提供保障。

（4）應用層。本層功能之一是將數據層提供的智能決策信息傳輸到對應部門，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。同時本層還依賴數據層提供的數據完成一些交互性業務，例如生活繳費、保險業務、醫療服務和政務等，最后將需要儲存的數據返回數據層，并存入對應部門或行業數據庫中。

2 客戶端設計

2.1 功能模塊設計

客戶端整體架構采用主流的MVC模式[14]，該模式可大大降低代碼耦合度，并提高軟件系統的可擴展性。智慧城市作為一個需要不斷進行改造、升級的系統，面對新需求、新功能的提出，如果將整個系統進行重新設計將代價很高，所以在設計時應遵循“開閉原則”，以保證系統對新功能的接入能力[15]。智慧城市設計目標在于使城市居民日常生活及常用業務辦理過程更加便捷與高效。根據相關需求，客戶端功能模塊分為如下幾部分：交通出行、生活繳費、智慧人社、智慧醫療、政務服務等。客戶端部分功能模塊如圖2所示。

（1）咨詢投訴：用戶可對相關事宜進行咨詢，或將對服務不滿意的地方及時反饋給管理中心，管理中心對咨詢進行答復，或根據用戶訴求及時作出改正。

（2）辦事指南：主要對業務辦理流程等作出詳細指導，以提高業務辦理效率，達到節省用戶時間的目的。

（3）掃一掃：該模塊是客戶端進行數據交互的重要途徑之一，因為客戶端很多功能都需要依賴二維碼掃碼加以實現，如電子支付、乘坐公交車等。

（4）語音導航：用戶對客戶端發出語音信息，客戶端進行語音識別后實現對功能模塊的快速啟動，方便用戶快速定位到所需功能，為用戶節省尋找功能模塊的時間。

（5）常用功能導航：用戶可將常用功能放置到首頁作為快捷方式，如交通出行等。

（6）交通出行：包含公交出行、共享單車、長途汽車、停車繳費、加油充電、交通違章、路況大數據等子模塊，使城市居民的出行更加便利。

（7）生活繳費：可在移動端完成日常生活所需的繳費業務，節省用戶在營業網點排隊等候的時間。

（8）智慧人社：包含醫療保險、工傷保險、失業保險、養老保險、生育保險、商業保險等子模塊，可方便用戶對各項保險業務的申辦、繳費、查詢等。另外該模塊還提供房產交易登記、公積金查詢、生育在線登記等功能。

（9）智慧醫療：包含預約掛號、醫檢報告、醫保藥品查詢與在線問診等子模塊。如今已步入老齡化社會，就診人數相比過去大大提高，老人在醫院排隊掛號及問診都需要等候很久，該模塊可以實現在手機上提前預約掛號。此外對于一些非急癥病人，可以通過在線問診功能與醫生進行視頻，醫生通過病人口述病情癥狀進行診斷，并判斷是否需要到醫院就診，從而實現病人分流的目的。

（10）政務服務：包含企業稅務、企業工商、教育、文化、公益等子模塊。

（11）設置：包含賬號管理、功能設置等子模塊，可對用戶賬號進行管理。

2.2 客戶端UI設計

移動客戶端軟件開發的第一步是UI設計[16]，為了實現良好的用戶體驗，UI設計應保證界面美觀大方，符合大眾審美需求。因此，本文采用Google推薦的Material design語言進行設計[17]。此外，設計UI時應采用“易見、易學、易用”的設計原則，符合普通人使用習慣[18]。客戶端部分UI截圖如圖3、圖4所示。

2.3 客戶端數據處理

在客戶端數據交互過程中，服務端返回的數據格式通常采用JSON或XML進行解析。由于XML解析文件比較龐大且格式復雜，對于大規模數據一般采用XML進行解析。JSON作為一種輕量級數據交換格式，結構簡單、操作靈活，易于閱讀和編寫，同時也易于機器解析與生成。更重要的是，由于JSON不使用需要匹配的標簽，因而大大降低了傳輸信息長度[19]。通過對智慧城市客戶端數據交互需求的分析，客戶端涉及的數據量相對較小，且格式簡單，因此選擇JSON格式進行解析。此外在許多情況下，多線程處理可以提高程序響應效率并提高資源利用率，從而減少用戶等待時間，因此客戶端使用多線程處理UI刷新及網絡數據傳輸任務[20]?？蛻舳藬祿馕隽鞒倘鐖D5所示。

3 結語

隨著信息技術的飛速發展，以及光纖寬帶、WiFi等網絡基礎設施的不斷完善，智慧城市將成為未來城市的發展趨勢。然而，智慧城市建設需要結合城市發展現狀，作出科學的規劃與設計。此外，城市數據資源的整合對于推動智慧城市建設也是極其重要的，并且只有全面、準確的數據才能最大化地發揮其利用價值。隨著國家政策的積極推動，智慧城市未來必將建設地更加智能與完善，從而使廣大城市居民得到更加便捷、高效的服務。

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（責任編輯：黃 ?。?/p>