基于Android的公路隧道火灾风险排查软件设计

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赵立秋 田超然

中国公路工程咨询集团有限公司 中咨公路养护检测技术有限公司 公路建设与养护技术材料及装备交通运输行业研发中心 内蒙古锡林郭勒盟汇同试验检测有限公司

摘 要：移动通信网的迅速发展和国产智能手机的普及，为以Android操作系统为平台，开发公路隧道火灾风险排查应用系统提供了保证，以此为基础开发了一款公路隧道火灾风险排查软件。软件可以利用移动通信网络媒介，通过推送形式实现服务器端对客户端的设备抽样指令下达，由隧道消防检查人员利用智能移动终端设备完成隧道消防安全设备的安全检查。软件可以按国家标准自动抽检隧道机电设备，并结合智能终端设备内GPS轨迹计算和现场拍照功能，从而杜绝了漏检现象。本文重点介绍了软件的系统框架设计、系统算法和软件设计。实际应用表明，该软件具有可靠的性能、良好的互动性。

关键词：隧道消防系统;火灾风险排查;Android;软件设计;

本系统基于Android操作系统开发，利用无线通信网络的移动终端设备进行数据的传输，实现了隧道消防安全现场检查功能的设计，此设计可以对消防系统现场检查工作进行实时监测，提升工作效率，同时也增加了用户对终端设备使用的灵活性。

1 系统框架设计

公路隧道火灾风险排查软件包括供公路隧道安全检查人员安装在手机或者平板电脑上的APP软件和云服务器两部分。如图1所示，软件采用B/S模式设计。根据集团公司信息中心的服务器集群优势，由公路隧道安全检查人员手持智能终端(包括智能手机、平板电脑等)到集团公司管理的隧道巡查，检查隧道机电设备中消防系统的实际情况。公路隧道火灾风险排查软件核心服务器部署在集团公司信息中心，可以通过互联网访问。公路隧道安全检查人员采用统一配备的手持终端(智能手机或者平板电脑)利用运营商提供的移动网络实现数据上传功能，云计算服务器到智能终端浏览器之间的通信采用了消息推送机制。

在手持移动设备的浏览器一侧，公路隧道安全检查人员手持移动设备进行安全检查，根据系统设定定时申报自己的位置和隧道消防设备安全信息，直到巡逻结束;除了公路隧道安全检查人员定时申报自己的情况外，系统从公路隧道安全检查人员开始工作每隔固定时间将用户的GPS和隧道消防设备安全信息自动回传到服务器上。在公司信息中心云计算服务器一侧，根据《公路工程质量检测评定标准第二册机电工程》的要求确定具体的抽检消防设备，采用消息推送机制推送到智能手持终端，这时智能手持终端反应为抽检铃响。

公路隧道火灾风险排查软件还可以实现公路隧道安全检查人员与主管隧道消防安全检查工作领导的互动交流，主管隧道消防安全检查工作对所管理安全巡检小组的位置一目了然，从而实现高速公路隧道安全防火巡查工作的信息化。由高速公路安全防火巡查小组负责采集的隧道机电设备信息通过现场调查方式直接采集入云数据库，杜绝了云数据库中自动采集的安全数据不完备现象。

图1 公路隧道火灾风险排查软件示意图 下载原图

2 系统算法

2.1 消防设备抽样算法

集团公司信息中心的服务器在确定具体消防设备抽检编号时，主要依据《公路工程质量检验评定标准第二册:机电工程》(JTG F80/2-2004)和《随机数的产生及其在产品质量抽样检验中的应用程序》(GB/T10111-2008)设计，采用分层抽样结合系统抽样方法进行。

公式中ni表示每层抽样数，n表示抽样数，Ni表示每层样本数，N表示总样本数。

公式中k表示抽样距离，r表示第r个样本数，j是序号。

以某隧道消防设备为例，其隧道消防设备分为干式消防系统和水消防系统两大类。干式消防系统由干粉灭火器和泡沫灭火器组成。水消防系统包括水消防设施、发热电缆保温设施、隧道内防火防烟封堵设施、消防设施供电电缆、小型救援及补水车辆等组成。服务器端软件主要根据以上抽检算法确定具体的消防设备编号，然后再推送给高速公路安全防火巡查小组。

2.2 GPS轨迹数据分析计算方法

公路隧道安全检查人员手持终端设备的GPS轨迹(包括经纬度和时间戳)用于分析执行巡检任务的安全检查小组的运动状态，重点是针对每个隧道的消防安全检查是否真正开展，是否真正按要求进行了全面的消防安全检查。

假设Ti为消防安全检查小组GPS轨迹pi的取样时刻，Ei为消防安全检查小组GPS轨迹pi的经度，Ni为小组GPS轨迹pi的纬度，R为地球半径(为已知数)，则有任意两个小组GPS轨迹pi与pj之间的距离为

公式中dij是任意两个小组GPS轨迹pi与pj之间的距离，tij代表任意两个小组GPS轨迹pi与pj之间的时间差，则有

vi取代表小组在任意一个GPS轨迹pi的速度，有

任意两个小组GPS轨迹pi与pj之间的矢量与正北/正南方向之间的夹角定义为Aij，则有

αi取代表巡逻小组在任意一个GPS轨迹pi的加速度，有

因此，根据以上算法可以计算安全检查小组GPS轨迹间的距离、时间差，巡逻小组的行动速度、行动方向和加速度，根据以上五个指标可以很方便地判断任意一个消防安全检查小组的巡检状态。

2.3 伪随机数生成算法

集团公司信息中心的服务器端软件需要使用随机数，本文采用线性同余公式在计算机内产生伪随机数。

a和b为预定的值，x(0)代表某个确定区间的任意值，mod代表取余数运算。

3 软件设计

3.1 软件结构设计

公路隧道火灾风险排查软件包括基于Android的智能终端应用软件和服务器端程序，基于JDK7、Eclipse、ADT、SDK、MyEclipse、Tomcat等工具进行开发。智能终端应用软件通过ActivityClient活动管理器功能设计，终端软件的基本结构如图2所示。

图2 高速公路隧道火灾风险排查软件结构示意图 下载原图

公路隧道火灾风险排查软件主要包括用户管理、开始排查、数据查询和数据同步四个主要功能。用户管理功能是指对使用手持终端的排查小组进行管理，包括两个内容，一是在手持终端本地写入排查小组全体成员信息，二是通过网络通信连接公司信息中心数据库，获得手持终端用户信息，保证手持终端用户信息真实可靠。开始排查功能主要是指排查小组登录手持终端后，先选择具体的某一个公路隧道，然后才可以开始排查。在排查过程中，手持终端内设定的程序能够自动开启GPS信息定位，定位排查组的排查轨迹，同时在从服务器端推送随机抽取的隧道消防机电设备抽样信息，提示排查小组按要求抽样检查隧道消防设备的安全性。在排查过程中发现消防设备存在安全隐患可以调用拍照取证功能。数据查询功能是指排查小组通过手持终端对服务器推送的设备抽样信息进行查询，检查是否完成了规定的安全排查任务，这一过程需要调用数据库信息，也需要调用本地的排查数据。数据同步功能是指排查组数据更新和本地数据上传。排查组数据更新，是在排查组内人员有变化时，由具有管理员职能的领导通过Web页面进行排查组人员信息增加、删除和更新，然后在手持终端通过排查组数据更新功能实现与公司信息中心服务器同步，同步后，退出系统重新登陆。组内人员更新。本地数据上传，在手持终端进行过排查后，由于在排查过程中存在网络状态不良不能把排查数据及时上传到公司信息中心服务器的，通过数据同步功能将数据同步到集团公司信息中心数据库服务器。

3.2 软件界面设计

在设计中，首先显示公路隧道火灾风险排查软件的Logo利用timer定时功能自动跳转登录界面，用户登录时的信息传给服务器的数据库进行验证，成功之后进入主界面。

通过对各个按钮的监听，创建多线程，进行同时操作，这样提高了工作效率，使软件的功能变得更加可靠。系统界面的自动跳转有许多方式实现，此处MainActivity是用来实现软件的开启界面，在布局文件main.xml中添加背景图片@drawable/image，利用界面延时创建timer、timerTask对象，执行run方法，设定延时时间(timerTask,1000×3)为3。

通过布局文件设计界面，主要功能有用户账号、用户密码、注册等控件组成。在系统中Android使用了线性布局、相对布局和表格布局三种布局方式，主要使用线性布局，并且利用集成开发软件自带的文本控件TextView、文本编辑框控件EditText、复选框CheckBox、按钮Button等。Android中使用文本编辑框、按钮等控件，当点击按钮时触发它的监听事件转而执行其相应的程序。

调用Camera类、SurfaceView类、MediaRecorder类以及Intent类来实现拍照取证。本文选用了Inten类来实现快照功能。一个Intent类能够调用手持终端原有的数码照相机软件来拍摄一张隧道消防设备取证快照，并将该排查取证快照返回给APP软件供其调用。在软件设计过程中，首先应该调用摄像头和SD卡读写权限，采取SurfaceView组件实现图像显示，设置SurfaceView组件属性、编写回调函数，主要是SurfaceCallback()和TakePictureCallback()。

本文设计的智能手持终端软件通过MT协议接收来自公司信息中心服务器自动推送的抽检指令，然后根据抽检指令与信息中心互动，完成公路隧道消防系统安全风险排查任务。MT协议的具体过程如图3所示。

图3 抽检信息发布示意图 下载原图

4 结语

本文以高速公路隧道消防系统机电设备安全性风险排查为目的，以Android操作系统为平台，开发了一款能够实现隧道消防系统安全风险排查功能的智能终端软件。该软件已经在某高速公路运营中隧道机电设备安全管理中投入使用，通过实际应用表明，该公路隧道火灾风险排查软件有可靠的性能、良好的互动性，可以确实起到督促高速公路隧道维护管理人员认真履行职责，保质保量完成隧道火灾安全风险排查任务的作用。

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