长江水文移动应用服务系统设计与实现

王立海，肖志远，高露雄，

（长江水利委员会水文局，湖北 武汉 430010）

长江水文移动应用服务系统设计与实现

王立海，肖志远，高露雄，

（长江水利委员会水文局，湖北 武汉 430010）

长江水文移动应用服务系统采用移动互联网技术，有效聚合长江水文网新闻、水情会商、防汛测报信息服务等桌面互联网应用，在智能终端上实现移动水文信息服务。系统设计充分考虑跨平台服务、异构数据整合和访问安全控制，具有良好的开放性、可扩展性和安全性。该系统基于移动互联网创新了水文信息服务的新方式，对提升长江水文水情综合信息服务能力具有积极意义。

移动互联网；水文信息；信息服务；水情信息；防汛测报；移动应用

0 引言

随着移动通讯技术的不断革新和移动智能设备产业的快速迭代，互联网正快速步入移动互联网发展周期的早期阶段[1]。据中国互联网信息中心（CNNIC）发布的第 33 次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至 2013 年 12 月，中国网民规模达 6.18 亿，其中，手机网民规模达 5.00 亿，同时，用手机上网的人群比例由 2012 年底的 74.5% 提升至 81.0%，远高于其他设备上网的网民比例[2]。

移动互联网是指以移动网络作为接入网络的互联网及服务[3]，包括移动终端、移动网络和应用服务 3 个要素，其中应用服务是核心，也是移动互联网业务创新的关键所在。移动互联网的应用服务能聚合移动通讯的网络能力和互联网的网络应用能力，从而创新出适合移动终端的互联网业务。

长江水文在 60 多年的发展历程中积累了丰硕的技术研究成果[4]，依托技术优势建成了一批实用性强的桌面互联网应用，如长江水文网、水情会商系统、洪水预报系统等[5]。随着移动互联网的高速发展及智能移动终端的普及，人们希望通过手机和平板电脑等移动终端及时、方便地获取这些实用水文信息。如何充分利用移动通讯技术，有效聚合现有成熟、实用的传统互联网应用，是当前水文信息服务技术创新急需思考与解决的问题之一。为此结合移动互联网应用开发技术，对长江水文网、水情会商、防汛测报等信息数据进行汇集与分析，设计实现长江水文移动应用服务系统（以下简称长江水文移动应用），满足在安卓和 IOS 系统手机上获取长江水文网新闻、水情等信息的需求，主动将信息及时推送给社会大众。

1 长江水文移动应用数据来源

移动互联网是移动通讯与互联网的结合，是桌面互联网向移动端的延伸[6]。移动互联网应用与桌面互联网应用在使用场景上是互为补充的，而在数据和信息源上是统一或相互依赖的。长江水文移动应用的数据是通过整合水文局多个桌面互联网应用的数据，经加工分析形成的。数据主要来源如下：

1）水情会商系统。水情会商系统接收、存储和处理水情报汛站采集到的实时水雨情信息，主要包括测站基本资料及气象、雨情、水情、历史及防汛水情会商等信息。

2）洪水预报系统。洪水预报系统是对长江流域水情预报作业和会商的工作平台，系统整合了长江水文 20 余年的研究和应用成果，主要成果数据是水文预报、调度计算、水情计算服务等。

3）长江水文网。长江水文网是水文局水情信息发布、对外宣传及对内沟通信息的门户网站，主要存储长江流域重要水情站的实时水雨情、新闻、通讯录等信息内容。

4）相关成果文档。水文局发布的水情综述、简报等分析成果和技术文档，一般以 DOC，XLS，PDF 等文档格式存储。

2 长江水文移动应用设计

2.1 总体设计

图1 系统总体结构图

长江水文移动应用服务系统总体结构如图1所示。

长江水文移动应用服务系统具体组成如下：

1）应用数据层。应用数据层存储长江水文网、水情会商、洪水预报等桌面互联网应用的整合数据，并通过 SOA（面向服务的体系结构）框架的Web Service 技术[7]为移动平台层提供应用数据。由于各服务器的运行环境、使用的数据库存在差异，为实现异构多源数据的统一调用，系统采用 SOA 框架将桌面互联网应用的数据封装成标准的 Web 服务，供移动平台层各模块调用。通过 Web Service 将桌面互联网应用数据整合封装，移动服务系统可按接口约定直接聚合桌面互联网应用的数据。

2）移动平台层。移动平台层是移动应用的核心层，主要进行展示信息的运算加工、应用数据的标准化输出、用户认证授权、移动应用数据存储等业务处理。移动平台层利用 Web Service 服务接口将业务逻辑数据、展示信息数据标准化，统一数据格式，为移动应用终端提供数据支撑；同时，移动平台负责基础和安全管理功能，如用户管理、授权管理、系统日志、终端审核、安全认证、数据加密等。

3）移动通讯层。移动通讯层即移动互联网接入层，指移动终端无线通信网络。

4）移动应用终端层。移动应用终端层是移动应用的界面表现层，负责用户交互逻辑处理、数据请求与数据图形化展示。用户交互体验是移动应用设计的核心，良好的用户体验是移动信息服务体系有效运作的重要基础，也是提高服务绩效与用户满意度的根本保证[8]。

2.2 功能设计

长江水文移动应用包括以下5 个模块：

1）长江水文网新闻订阅模块。长江水文移动应用将长江水文网的新闻栏目分类，并以标准化格式输出，用户根据兴趣、关注点选择订阅的新闻栏目。新闻栏目订阅支持添加、删除和排序等编辑操作，可通过左右滑动、上滑下拉等手势查看新闻列表。

2）长江水情信息订阅模块。长江水文移动应用上存储了长江流域水文站的测站索引，用户可自己订阅水情站点以了解、关注某河段和水库站的水情。水情站点订阅支持添加、删除和排序等编辑操作，可左右滑动查看更多水情要素，下拉刷新水情数据等。

长江水文移动应用以测站编码为主键，关联测站基础信息、水位流量、雨量、水情预报等信息，长江水情信息相关的子模块有：a.测站基础信息，包括测站名称、站码、所在河流、水系及地理位置等，同时提供测站地图定位和导航功能。b.水位流量信息，包括单站水位流量过程线、单站水位流量比较，多站水位、流量过程线比较，水库站还包括出库、入库水位流量过程线。c.雨量过程模块。查询给定时间内测站的雨量柱状图。d.水情预报模块。包括测站的水位和流量预报曲线。e.超警查询模块。查询超过警戒阀值的站点列表。

3）分析成果模块。主要包括当日水情综述、长江汛情简报、水资源分析预测等各类文档信息。

4）通讯录模块。将单位通讯录在移动应用分类提供检索，用户可按单位和拼音顺序分类查看、查找单位及职工通讯信息，可直接拨打电话或导出到手机本地通讯录当中。

5）信息推送模块。移动应用接收服务器端推送消息，并在移动终端界面上显示推送信息的提醒。系统设计了普通、新闻及水情信息推送等 3 种信息推送类型，当移动端接收到普通消息时，展示该消息标题及正文内容；当移动端接收到新闻消息时，点击该消息可以打开新闻，并查看详情新闻内容；当移动端接收到水情信息时，点击该消息可直接跳转进入测站图表界面，查看推送的水情信息。针对安卓、IOS 版手机信息推送机制的不同，长江水文移动应用分别采用持久连接（Push）方式和 IOS 的苹果信息推送服务实现信息推送，移动应用信息推送过程如图2 所示。

图2 移动应用信息推送过程

2.3 系统数据访问交互设计

长江水文移动应用的数据访问交互设计是移动应用系统设计的重要组成部分，关系到终端应用的信息展示、订阅、推送，以及身份认证和服务端的数据整合。长江水文移动应用的数据访问交互主要通过 Web Service 和 FTP 等方式实现。

2.3.1 终端应用的数据访问设计

1）数据结构。根据信息展示、订阅、推送及身份认证的需要，系统数据分为主要和辅助 2 类信息。主要信息是指水情、网站、成果信息等业务数据；辅助信息是指订阅、展示习惯信息等为提高用户体验而设计的数据。

2）数据交换格式。终端应用与服务端之间交互的数据格式采用 JSON（JavaScript Object Notation）格式。JSON 是一种轻量级的数据交换格式，是JavaScript 的 1 个子集。

3）数据访问方式。终端应用登录时，通过 Web Service 进行身份认证，然后通过 Web Service 读取展示数据、订阅的信息及收到的推送信息。

2.3.2 服务端的数据整合设计

通过 Web Service 将实时水文、历史水情、长江水文网等数据库的数据读取整合到移动应用系统数据库中；通过 FTP 采集文档类数据并通过 Web 应用接口（Web API）提供给客户端应用。系统服务端数据访问交互如图3 所示。

数据访问交互的流程如下：

1）移动应用终端向移动应用服务器发送请求，经用户信息认证后，服务端将请求转发到后台 Web Service 服务进程。

2）后台 Web Service 服务进程处理移动应用终端请求，经计算分析后与长江水文网新闻、实时水情、历史水情等服务器数据交互，最后将展示信息反馈给移动应用终端。

图3 系统数据访问交互图

3 长江水文移动应用实现

长江水文移动应用的开发实现分为终端移动应用 APP 和服务器端移动应用平台开发 2 个部分。为保证系统的稳定性和运行效率，保持友好的用户交互体验，采用 JAVA 和 Objective-C 分别开发 2 种类型的终端应用，因此，系统可在 Android 和 IOS 系统这 2 款主流移动终端系统上运行。系统运行界面如图4 所示。

图4 系统运行界面截图

长江水文移动应用服务器端以 MySql 为数据库，轻量级框架 JFinal 作为数据交换中心，采用成熟的 PHP 框架 ThinkPHP 和页面框架 DWZ 开发，实现跨数据库访问。系统的 Web 服务采用 Apache 和Tomcat 中间件，Apache 运行 PHP 开发的业务后台系统，Tomcat 运行 Java 数据交换服务。

在用户消息推送与用户认证、数据安全方面，系统按以下思路实现功能：

1）消息推送方面。用户登录应用后，系统将用户在线信息注册到消息中心，然后调用消息中心 API发送消息，推送消息到用户的移动端设备。

2）用户认证与数据安全方面。长江水文移动应用的网络数据采用 3DES 算法进行加密，确保网络传输数据安全。3DES 又称 Triple DES，是 DES 加密算法的一种模式，使用 3 条 56 位的密钥对数据进行3 次加密。同时，长江水文移动应用对用户设备信息进行绑定，通过审核的设备才能访问系统。系统取消用户设备审核后，该设备便无法访问服务器数据，保证了数据的安全。

此外，长江水文移动应用日志记录了用户访问数据的记录，能够关注用户的使用习惯，了解用户对各应用模块的关注程度，为后续应用的改进和优化提供数据支持。

4 结语

长江水文移动应用系统是移动互联网时代长江水文信息化的一次积极探索，是长江水利委员会水文局加强水文信息服务创新工作的具体举措。移动应用系统采用先进的信息技术，将长江水文网、水情会商系统、洪水预报系统等成熟的桌面互联网应用聚合，并在智能移动终端展示，实现在任何时间、地点提供水情信息服务。长江水文移动应用设计充分考虑了跨平台服务、异构数据整合和访问安全控制，具有良好的开放性、可扩展性和安全性。移动应用系统上线运行后，因其便利快捷的信息服务而受到职工、特别是基层职工的好评和欢迎，运行情况表明，系统界面简洁友好、交互体验良好、运行稳定、性能可靠。长江水文移动应用的成功设计与实现，有力推动了移动互联网技术在长江水文业务领域的应用，提升了综合业务信息服务能力，具有重要的现实意义。

参考文献：

[1] 工业和信息化部电信研究院.移动互联网白皮书[R].北京：工业和信息化部电信研究院，2013: 1-17.

[2] 中国互联网络信息中心.第 33 次中国互联网络发展状况统计报告[R].北京：中国互联网络信息中心，2014: 15-19.

[3] 罗军舟，吴文甲，杨明.移动互联网：终端，网络与服务[J].计算机学报，2011, 34 (11): 2029-2051.

[4] 王俊.长江水文技术进步与展望[J].人民长江，2010, 41 (4): 107-113.

[5] 史芳斌，王立海.长江水文信息化及其发展探讨[J].人民长江，2009, 40 (4): 22-24.

[6] 周斌，郭丽娜，周小隆，等.移动办公系统在防汛抗旱中的应用[J].水利信息化，2011 (增刊 1): 56-59.

[7] 刘领兵，陈洁.基于 SOA/WebServices 体系的移动应用系统开发框架[J].计算机应用与软件，2010, 27 (2): 157-183.[8] 赵杨，王娟.基于用户体验的移动信息服务运作机制探究[J].情报资料工作，2013 (2): 89-93.

Design and Construction of Chang jiang River Hydrology Mobile Application Services System

WANG Lihai, XIAO Zhiyuan, GAO Luxiong

( Bureau of Hydrology, Changjiang Water Resources Commission, Wuhan 430010, China)

The Changjiang River hydrology mobile application services system makes it possible to access hydrologic information services on intelligent terminals by adopting mobile internet technology to integrate desktop internet applications such as news service, hydrologic consultation, as well as flood monitoring and forecasting. By taking the trans-platform, integration of database with different structures and safety visit control consideration, the system is open, expansible and highly safe. The development of this system has innovated hydrologic information service, which is of positive significance for promoting comprehensive hydrologic information service capability of the Changjiang River hydrology.

mobile internet; hydrological information; information service; water regime information; flood monitoring and forecasting; mobile application

TN929.5；P33

A

1674-9405(2014)05-0026-05

2014-07-12

王立海（1979－），男，海南临高人，工程师，主要从事水文信息化、信息系统开发与应用工作。