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基于Android的清潩河水质信息服务APP设计与实现

论文编号:lw201709251816186186 所属栏目:信息管理论文 发布日期:2018年01月26日 论文作者:无忧论文网
1 绪论 

1.1 研究背景及意义 
水是生命之本,万物之源。随着经济的高速发展,社会生产力的提升,对用水量的需求越来越大,水资源短缺已经成为人们必须面对的严峻问题。与此同时,工业污水、农业污水、生活污水排量的增加造成江、河、湖、库水质总体呈恶化趋势,全国大部分城市受到不同程度污染,水环境状况越来越差,严重制约经济和社会的发展,甚至影响到国家安定[1]。因此,不仅要保障供水量的问题,更重要的是抓水的质量。国家的重视和人们的需求,水利、环保等相关部门纷纷投入到水质信息服务领域,从源头采集数据、监控数据、分析数据,确保准确掌握水质状况,及时发现问题、解决问题,实现水环境的安全性。 清潩河属于沙颍河水系三级支流,全长 149km,干流流经河南省许昌市境内,是许昌市城区重要的景观水体[2]。由于清潩河流域缺乏天然径流,加上市区内工业污水、农业污水及生活污水等注入,使得河道水质遭到严重污染、生态环境被严重破坏。近年来,许昌市制定了《许昌市清潩河流域水环境综合整治计划》和《许昌市水生态文明城市建设试点实施方案》等政策,加大对清潩河水体污染的治理,实现清潩河水质变清的目标。 无线网络的不断发展,智能移动终端的迅速普及,为各个领域带来了新的契机。“数字河流”的提出促使防污、治污向着信息化发展方向前进。据 CNNIC 2016 年网民用户数量分析调查报告显示[3],我国网民规模达 7.10 亿,其中手机网民规模达 6.56 亿,手机已占据上网设备的主导地位。通讯设备制造商的积极布局让 Android 平台的市场占有率迅速提升,2016 年第三季度占据了智能手机操作系统市场份额的 87.5%,加之 Android 的开源性,使其成为当前最具发展潜力的移动操作系统[4]。 因此,论文提出并实现一种基于 Android 系统的清潩河水质信息服务 APP,该应用程序下载至手机、Pad 等其他移动产品,能够随时随地了解清潩河水质方面信息,包括排污口检索、排污企业查询、水质监测数据分析、水质专题图浏览、水环境信息举报等功能,具有非常好的实用价值。 1.水质信息服务 APP 系统,不仅为公众提供获取水质信息的途径,同时可鼓励大众参与到水环境保护的活动,提高公众环保意识。 
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1.2 水质信息服务系统现状
水质信息服务系统,国外起步较早,初期的水质信息主要依靠人工定时定点采样,然后送至实验室分析、整理数据,最终手工绘制成表等[5]。由于此种方法采集时间间隔长,数据分析周期长,数据发布晚,不能准确、及时反映当前河流水质状况,达不到对突发性水质事件的处理。19 世纪末,水质信息服务系统开始出现,计算机、物联网、电子通信等技术的成熟,国外在水质数据分析方面得到迅猛发展,水质数据分析研究逐步从实验室监测发展到水质移动监测系统和水质自动监测系统阶段。水质自动监测系统是一套集监控、测量、分析河流、湖泊等各种水体水质信息的完整信息化系统。其构成由数据采集装置、网关基站、服务器、PC 终端或手机终端组成[6]。系统实时关注被监测水体的水质状况,一旦监测出水质超出国家设定的标准,则会立即发出警报并提取超标水样,供在线分析仪进行后续处理,同时将异常水质监测数据传至水利、环保等相关部门监控中心[7]。20 世纪末,欧美等一些发达国家率先发展并应用水质信息服务系统。目前,国外已广泛利用计算机技术、无线通信技术、全球定位等技术建立水质信息服务系统[8]。 德国 ADCON 公司软件工程师团队耗时 10 余年研发一套通用的信息服务系统,能够兼容于水质信息、气象信息、土壤含水量信息、水位信息、雨量信息、大气信息等[9]。其中水质信息服务系统,采用 Google 地图作为底图定位监测网各监测站点。数据查询方面,提供查看实时数据,以表格和图形相结合方式展示单点数据及其数据变化趋势。数据分析方面,能够实现对一段时间内数据求最大、求最小、求平均、求累计等。监测站点管理方面,后台可以对其监测点位和监测数据分类、分级进行管理。预警预报方面,根据用户对监测指标及由此计算的二级指标进行条件设置,当条件符合时,系统发出 Email、短信、网络电话等报警信息通知设定好的人群。 
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2 Android 客户端技术基础 

2.1 Android 平台
Android 是一种基于 Linux 的开源系统,主要用于可穿戴设备、平板电脑及智能手机等移动设备。系统由 Application 应用程序层、Middle ware 应用程序框架、系统运行库 Runtime 以及底层的 Linux 操作系统组成。同如今市场共存的苹果 IOS、黑莓 Black Berry OS、微软 Windows Phone 等移动操作系统相比,Android 具有开放源代码性、兼容性和可移植性(应用程序可以跨多个平台使用,如手机、平板、手表等可穿戴设备)以及允许第三方开发者的接入,应用程序开发方便快捷等优点。分层的系统架构满足其诸多性能,也使其成为市场占有率最高的移动设备操作系统[18]。Android 操作系统共分为 4层,从底层到高层分别为第一层 Linux 操作系统及驱动、第二层核心类库(Libraries)和运行时环境(Android Runtime)、第三层应用程序框架(Application Framework)以及第四层应用程序(Application),如图 2.1 所示。其中第一层 Linux内核由 C 语言开发且只提供系统所需的基本功能,该层运行于内核空间。内核空间和用户空间的分界于第一层和第二层之间,第二层由 C/C++开发实现,与其接口的 Java 代码层是第三层,用户交互界面为第四层。 
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2.2 JSON 数据格式 
JSON (Java Script  Object  Notation  )  是一种基于 ECMAScript 的轻量级数据交换格式[29-30]。其文本格式独立于语言,数据格式简单,可以表示任何类型,如数组、字符串、对象等。同时也使用 Java、C、Python、Perl 等,使 JSON 成为数据交换语言的首选。格式便于阅读和编写,有利于机器解析及其生成,网络传输速率快,非常适合跨平台客户端与服务器之间的数据交互。图 2.2 为移动客户端通过 JSON 数据格式与服务器端进行数据交互流程。单因子水质评价,根据国家《地表水环境质量标准(GB3838—2002)》[31],根据实际监测数据与国家标准相比较,以最差一组指标所得的水质评价类别作为总体水质评价结果。计算公式:Pi = Ci/ Si,其中 Ci 为第 i 项污染物的监测值;Si 为第 i 项污染物评价的标准值;当 Pi≤1 时,表示水体未受污染;当 Pi>1 时,表示水体受到污染,具体 Pi 数值反映出水体的受污染程度。 单因子指数评价法,主要考虑特殊因子对整体的影响,即污染状况最严重的因子对整个水质评价的影响,而其他水质监测指标作用被相对弱化[32]。
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3 系统分析与设计 ......... 17 
3.1 需求分析 ...... 17 
3.2 总体设计 ...... 19 
3.3 功能模块详细设计 ........ 27
3.4 本章小结 ...... 31 
4 关键技术 ..... 32 
4.1 HTTP 数据交互 ............. 32 
4.2 监测站资源缓存 ............ 34 
4.3 本章小结 ...... 37
5 系统实现与测试 ......... 38 
5.1 系统开发工具及开发环境 .... 38 
5.2 主要功能的实现 ............ 39
5.3 系统功能操作实例 ........ 48 
5.4 本章小结 ...... 54 

5 系统实现与测试 

5.1 系统开发工具及开发环境 
Android 作为一个开源性平台,其开发支持 Windows、Mac  OS 等多种操作系统。本文提出的水质信息服务 Android 终端应用程序开发采用 Windows 平台,围绕 Window 平台对开发环境进行搭建,如下表 5.1 所示。 Eclipse 是开发者经常使用的 Java 集成开发环境,既可以对服务器端进行开发,也可以对客户端进行开发,具有开源性,扩展性好等特点。其本身为一组框架,但 Eclipse 为用户提供了标准插件集 ADT(Android Development Tools),根

据用户不同需要安装插件组件,实现对不同任务的开发。所以,本文选择在Eclipse 集成环境实现对 Android 水质信息服务 APP 的开发。Android SDK(Software Development Kit)以 Java 语言为基础,提供各种开发组件和工具集,包含 Android 模拟器和开发工具插件 ADT,以及用于调试、监视、打包和安装应用程序的工具。同时,其 API 也提供很多扩展的 Java 类库,如文本显示、用户界面、进度条、拨打电话、资源管理等。 

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总结 

随着移动化、智能化时代的到来,智能移动终端不仅仅停留在简单的常规功能上,而是朝着越来越多元化的方向发展,并且功能也变的更加强大。移动通信技术的发展,让更多人们体会到移动终端为生活和工作等方面带来的便利和实惠。本文分析了论文的研究背景和