基于Android的CGSsafety系統智能終端軟件研發

崔芳姿，曹 楊，李秋辰，單家楊，鄭寶鋒,2*

（1.中國地質調查局 水文地質環境地質調查中心，河北 保定 071051；2.中國地質大學（武漢）國家地理 信息系統工程技術研究中心，湖北 武漢 430074）

地質調查工作點多、面廣、線長，作業地點大多在人煙稀少、交通不便、氣象條件復雜、生態環境惡劣的高原、深山、沙漠、海洋等艱險邊遠地區[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刻威脅著地質調查工作者的生命財產安全，從而影響了野外地質調查工作的順利開展[4-7]。特別是我國西部的青藏高原地區，平均海拔在4 000 m以上，屬于生命禁區，該地區無論是自然條件、生存條件還是工作條件，均給野外地質調查工作的開展帶來了難以想象的困難，給野外地質調查工作者的生命財產安全帶來巨大的威脅[8-10]。

針對野外地質調查艱苦艱險的生存、工作條件，利用計算機技術、網絡與衛星通信技術、北斗衛星與GPS定位技術、GIS電子地圖技術等現代技術建立了地質調查安全生產管理保障（CGSsafety）系統[11-13]。為保障CGSsafety系統在實際工作中的應用效果，本文研發了與之配套的智能終端軟件，通過該軟件可隨時隨地開展與CGSsafety系統相關的工作。CGSsafety系統智能終端軟件是中國地質調查局安全生產管理保障系統的組成部分之一，是地質調查安全生產管理保障服務的延伸。

智能終端軟件基于百度地圖API、基于位置服務（LBS）、混合開發模式（Hybrid App）等關鍵技術研發，主要包括簽到、工作組管理、通知新聞、環境分析、報警處置、在線培訓、地圖模塊等功能，可有效提高地質調查安全生產管理和保障工作的效率，實現了對野外地質調查作業人員、車輛、船舶、飛機的實時監控以及與作業人員的實時互動，極大地提高了野外地質調查安全保障水平和突發事件的應急處置能力，是保障野外地質調查工作者生命財產安全和地質調查工作順利進行的需要。

1 關鍵技術

1.1 百度地圖API

百度地圖API是由百度公司發行的基于百度地圖數據服務的免費應用接口，兼容Web開發、移動端開發等多種開發系統和平臺。可供Android系統采用的SDK工具主要包括地圖、定位、鷹眼軌跡、導航、全景、AR識別等。通過調用SDK接口，可訪問百度地圖服務和數據，在移動終端實現地圖展示和基本操作、定位、POI檢索、地理編碼、離線地圖、鷹眼軌跡等多種地圖服務，構建功能豐富、交互性強的地圖應用類程序[14-15]。

百度地圖Android定位SDK提供了GPS、基站、WiFi、地磁、藍牙、傳感器等多種定位方式，適用于室內、室外多種定位場景，具有定位精度高、覆蓋率廣、網絡定位請求流量小、定位速度快等特點。百度地圖Android定位各種SDK定位方式的優缺點如表1所示，可以看出，在有網絡的條件下，智能終端軟件優先利用WiFi和基站定位方式，獲得當前地點的經緯度數據，并實時通過無線網絡上傳到中心服務器；在無網絡的條件下，智能終端軟件利用GPS定位方式獲得當前地點的經緯度數據，并保存在本地，待有網絡時自動上傳到中心服務器。在智能終端能正常鏈接網絡的情況下，利用Android定位SDK不僅可快速精準地獲得經緯度信息，而且可獲得當前地點的地址信息、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通過一定的技術獲取物體的地理位置，并據此顯示相應的信息內容。在移動環境下，LBS利用定位設備獲取移動終端用戶的位置信息經緯度坐標，并在電子地圖平臺的支持下，為移動對象提供定位信息、地理環境信息等空間地理位置的信息服務[16]。

LBS根據智能終端的地理位置、服務要求進行空間采集分析，對用戶當前位置或選定位置的自然地理、地質、人文、交通等信息加以分析，結果以文本或地圖的形式推送到智能終端，以滿足用戶需求，幫助用戶更好的解決問題。智能終端軟件LBS的環境分析模塊包括位置點的當前地址、地貌類型、地表土壤、人口密度、土地利用、最近道路距離、附近居民地數等信息，便于野外工作人員隨時隨地定位查看工作區域周圍的地理要素、人文環境等條件，進而根據相關信息做出野外工作安排、交通工具選擇等決策。LBS為地質調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，主流的智能終端開發技術包括原生模式（Native App）、網頁應用模式（Web App）和Native+ Web的Hybrid App。Native App針對iOS或Android等特定操作系統開發移動設備上運行的應用程序；Web App利用HTML、CSS和Javascript等Web技術開發在移動終端瀏覽器中運行的應用程序；Hybrid App利用原生程序語言和Web程序語言共同開發，與Native App相比，其有利于降低開發成本和難度，其中的Web頁面不受平臺限制可隨時動態修改更新，與Web App相比，其在用戶交互體驗方面具有明顯優勢。

智能終端軟件采用Hybrid多界面混合開發形 式[17]，主體為Native App；工作組管理、通知新聞、在線培訓等部分功能模塊采用Web技術開發，HTML5+ CSS3搭建前端界面，Javascript完成邏輯部分。Web頁面存儲于服務器端，由Android平臺內嵌的Web訪問組件WebView作為容器直接承載，獨立完成界面展示和功能實現，實現Native頁面與Web頁面的交互，并提供JS、Java相互通信調用的接口。

2 智能終端軟件建設

CGSsafety系統智能終端軟件適用于版本不低于Android 4.4的Android操作系統。客戶端采用MVC分層架構，包括模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller）3層，實現了業務邏輯與視圖界面的分離，降低了各模塊之間的耦合度[18-19]。集成開發環境由Android集成開發工具Android Studio3.2.1、Android程序開發工具包Android SDK、Java語言開發工具包Java SE Development Kit組成，主要開發語言為Java，部分界面由Web編程語言實現，數據庫采用SQLSever，利用快速開發框架xUtils輔助開發。通過JSON格式的數據接口實現智能終端軟件與CGSsafety系統的交互。

2.1 智能終端軟件系統架構和功能模塊

智能終端軟件架構如圖1所示，軟件架構分為Model、View和Controller三個層面，其中Model層為與數據庫交互的數據資源和數據模型，負責數據處理的相關操作；View層為界面與用戶交互的數據區，負責收集展示數據；Controller層在收到請求后，先調用Model層與數據庫交互獲取數據，再將數據返回給View層（用戶），負責接收數據和邏輯處理。

用戶通過瀏覽器發送請求到View層，Controller層收到請求后，分發調用Model層進行數據庫查詢（若查詢失敗則新建），然后Model層將數據庫查詢到的數據返回給Controller層，Controller層再將其返回給View層，最后View層把數據信息顯示給用戶。

智能終端軟件主要界面設計如圖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計

2.2 智能終端軟件功能模塊的實現

智能終端軟件首頁界面如圖3所示。

圖3 智能終端軟件首頁界面

1）簽到、報平安模塊。該模塊是野外報平安的一種輔助支撐手段，其查詢統計功能可讓每位野外工作人員及時了解自己野外安全執行情況。同時，簽到傳回來的經緯度位置信息為中心管理人員提供了野外工作區域分布數據，中心管理人員還可根據簽到人數統計每日進行野外地質調查工作的人員數量。

2）工作組管理模塊。該模塊支持野外工作人員進行在線辦公，包括出隊填報、出隊審批、信息調整、延期收隊和收隊注銷等功能。該功能是安全保障系統的延伸，實現了與安全保障系統一致的填報和審批功能，有效解決了野外工作中由工作組人員、車輛、飛機和輪船流動所引發的工作組信息變動問題，為提升安全生產精準化管理提供了技術支撐。

3）通知新聞模塊。該模塊包括新聞通知、學習課件、法律法規、預警信息等功能，負責將最新的動態傳達給用戶。

4）環境分析模塊。智能終端軟件繼承了CGSsafety系統的主要功能，但不僅限于安全保障功能。為了更好地發揮智能終端軟件的作用，將其與野外地質調查工作相結合，輔助野外地質調查工作，開發了測點工具、環境分析、野外運動軌跡等重要實用的輔助工具。測點工具功能支持野外工作人員通過實時定位記錄野外特殊地形地貌的經緯度位置，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瀏覽、修改，提高了野外勘查過程中信息采集工作的準確性和便利程度；環境分析功能用于查看、分析、收藏地圖上任意選定的位置點或實時定位地點的地理環境、安全保障條件的相關情況，包括當前地址、地貌類型、地表土壤、人口密度、土地利用、最近道路距離、附近居民地數等信息要素；野外運動軌跡功能用于記錄人員、車輛、飛機和輪船一段時間內的運動軌跡。

5）接警處置模塊。報警人和單位安全員擁有解除報警記錄的權限，可第一時間更新預警的狀態。

6）在線培訓模塊。目前該模塊包含200余個與安全生產相關的視頻，涉及野外安全、交通安全、消防安全、安全紀錄片、安全保障系統使用教程等多個類別，支持用戶在線觀看、自主學習安全培訓視頻課件，系統可自動記錄學習次數和學習時長，為野外出隊前例行的安全培訓教育提供便利高效的新方式。

7）地圖模塊。該模塊可實現地圖展示、地圖縮放、底圖切換等基本操作，以及實時定位、軌跡記錄查詢等一系列重要功能。地圖上能顯示24 h內野外工作人員使用北斗或手機的報位簽到信息，可查詢綁定北斗號的人員、車輛、飛機和輪船一段時間內的野外運動軌跡，便于安全管理員對野外工作組的狀態、位置、軌跡、所屬工作組、北斗短信等信息進行實時監控。利用智能終端軟件可獲得北斗、手機和天通一號衛星移動終端的位置，一個平臺解決了所有設備的數據融合。目前，地質調查局局屬單位利用CGSsafety系統監控人、車，利用廣海局船舶監控安全保障系統監控船，利用航遙中心北斗衛星監控系統監控飛機，通過智能終端軟件實現了人、車、飛機、船的集成監控，實現了海陸空安全保障一體化。

8）安全員管理模塊。該模塊僅對具有安全員權限的用戶開放，單位安全員可查詢北斗終端最新的10條報警、報平安和短信記錄，可進行出隊匯總查詢、數據統計、野外監察，可修改人員車輛綁定的北斗卡號。

9）我的模塊。該模塊負責管理個人基本信息、基本設置、系統設置等。

3 結 語

基于Android的CGSsafety系統智能終端軟件采用Hybrid App模式，基于百度地圖API、LBS等關鍵技術研發。該智能終端軟件的研發與應用為地質調查安全生產管理提供了信息化、網絡化、標準化、科學化的管理手段。系統智能終端軟件測試運行穩定，可實現對野外地質調查作業人員、車輛、船舶、飛機的實時監控以及與作業人員的實時互動。CGSsafety系統智能終端軟件的推廣應用，將提高地質調查作業管理和安全保障水平以及突發事件的應急救援能力，對保障地質調查工作者生命財產安全和地質調查工作順利進行具有重大意義。