移动互联应用支撑平台设计与实现

密中文图书分类号：TP391级：公开UDC：004学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论论领文文题作目：移动互联应用支撑平台设计与实现者：郭宝域：软件工程指导教师：李建强赵甫论文提交日期:2015年12月UDC：004学校代码：10005中文图书分类号：TP391学密号：G2013225382级：公开题北京工业大学硕士专业学位论文（非全日制）目：移动互联应用支撑平台设计与实现英文题目：DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFSUPPORTINGPLATFORMFORMOBILEINTERNETAPPLICATION论领研申指所答文究请导在辩作方学教单日者：郭宝域：软件工程向：信息与服务工程位：工程硕士专业学位师：李建强赵甫位：软件学院期：2015年12月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签日名：期：2015年12月11日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：日期：2015年12月11日导师签名：日期：2015年12月11日摘要摘要随着移动互联应用技术及应用的不断发展，移动智能终端操作系统概念范畴不断拓展，已不再只关注终端产品本身，移动智能终端操作系统概念内涵也已从传统狭义的基础平台发展成为面向应用服务的平台体系，越来越体现为流程、应用、数据和基础架构的综合建设。结合当前国内外移动互联应用发展现状，对国家电网公司各专业移动应用调研，通过对比移动信息化发展趋势及国外类似行业最佳实践，准确定位移动信息化建设重点，明确发展方向，为后续移动信息化总体蓝图设计、演进路线确定和顶层设计工作提供依据。本项目全面梳理国家电网公司移动信息化各业务建设应用现状，详细分析国家电网公司移动信息化业务承载能力和技术支撑能力，形成差异分析和合理改进建议，引入现进、成熟的移动应用技术，构建一套统一的移动应用平台，支持业务移动应用开发、测试、运行，还将具有移动业务中间件的特性标准化封装，为各业务的移动信息化建设提供支撑。平台采用客户端/服务端架构，客户端与服务端以及服务端之间的相互调用均采用基于HTTP协议的Web服务，兼顾跨操作系统、技术成熟度、开发及运行效率等方面因素，服务端统一采用JavaEE技术路线，运行环境为JDK1.5或以上版本，Web容器选择WebLogic、Jetty等，主要功能包括应用服务代理、数据同步模块、版本管理模块、应用服务包装、外部服务接口等；客户端基于QTWebkit+HTML5技术路线，采用HTML5技术进行开发，并采用QT技术基于WebKit引擎开发平台的专用跨浏览器，功能包括移动数据库、基础类库、移动数据访问模块、移动应用服务代理、数据同步模块、版本管理模块和用户界面组件库等，为不同业务领域的移动作业系统，提供功能全面的移动终端和运行框架。关键词：电网管理；移动信息化；移动互联应用；移动智能终端I北京工业大学工程硕士专业学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofmobileInternetapplicationtechnologyandapplication,theconceptofmobileintelligentterminaloperatingsystemhasbeenexpanded.Itisnotonlyconcernedwiththeendproductitself,butalsotheconceptofmobileintelligentterminaloperatingsystem.WiththedevelopmentofmobileInternetapplications,theresearchontheChinaStateGridCorpsprofessionalmobileapplicationsismade.Bycomparingthedevelopmenttrendofmobileinformationtechnologyandthebestpracticesofforeignsimilarindustries,thefocusoftheconstructionofmobileinformationisdefined,andthedevelopmentdirectionisclear.ThisprojectcomprehensivelyreviewthestatusoftheapplicationofmobileinformationtechnologyintheChinaStateGridCorp,analyzethecapacityoftheChinaStateGridCorpsmobileinformationserviceandtechnicalsupport,formthedifferenceanalysisandreasonableimprovementsuggestions,introducethecurrentandmaturetechnology,buildaunifiedmobileapplicationplatform,supportbusinessmobileapplicationdevelopment,testing,operation,andalsohavethecharacteristicsofmobilebusinessmiddlewarestandardpackage,toprovidesupportforthemobileinformationconstruction.Platformusingclient/serverarchitecture.TheinteractionbetweentheclientandtheserverandtheserverareallWebservicesbasedonHTTPprotocol,Takingintoaccounttheinteroperatingsystem,technologymaturity,developmentandoperatingefficiencyandotheraspectsoftheservice,theserverusestheJavaEEtechnologyline,theoperatingenvironmentisJDK1.5ormore,WebcontainercanchooseJettyorWebLogic.Featuresincludetheapplicationofserviceagents,datasynchronizationmodule,versionmanagementmodule,applicationservicepackaging,externalserviceinterface,etc.BasedonQTWebkit+HTML5,theclientusesHTML5technologytodevelop,andusesQTtechnologybasedontheWebKitenginedevelopmentplatform.Functionsincludemobiledatabase,basicclasslibrary,mobiledataaccessmodule,mobileapplicationserviceproxy,datasynchronizationmodule,versionmanagementmoduleanduserinterfacecomponentlibrary.Mobileoperatingsystemfordifferentbusinessareas,providingacomprehensivemobileterminalandoperatingframework.Keywords：ManagementOfPowerGrid；MobileInformation；MobileInterconnectionApplications；MobileIntelligentTerminal1目录目录摘要.IAbstract.I第1章1.1绪论.5研究背景和目标..21.1.3研究背景.5研究目标.5现存问题.51.21.3第2章2.12.2国内外发展趋势.6论文研究内容及安排.8移动互联应用需求分析.9移动互联应用业务现状.9移动互联应用业务需求..2.2.电网生产管理业务需求.10电网营销管理业务需求.112.3移动互联应用支撑平台需求分析....2.3.5.移动互联应用数据同步需求.12移动互联应用的移动终端管理需求.13移动互联应用的远程在线服务需求.13移动终端界面展现组件需求.13移动终端安全防护需求.142.4第3章3.42.5第4章本章小结.14移动互联应用平台技术路线.15采用JavaEE技术路线构建平台底层服务应用.16采用QTWebkit+HTML5技术路线的封装平台客户端应用.16采用SQLite移动数据库解决平台数据存储和分析.17应用“点对点”直连方式实现数据同步和访问.19本章小结.22移动互联应用平台功能设计.23平台客户端/服务端的架构设计.23移动互联应用平台的服务端设计.24移动互联应用平台的客户端设计.254.7第5章5.1.北京工业大学工程硕士专业学位论文移动互联应用平台数据交换过程设计.26移动互联应用平台的部署设计.28移动互联应用平台的安全设计.29本章小结.30移动互联应用平台功能实现.31移动互联应用平台的基础设施管理.3.25.1.3移动互联应用客户端的基础类库.31移动互联应用平台服务端的运行时服务.31移动互联应用平台配置管理模块.325.2.移动互联应用平台通用界面组件库管理.3.2移动互联应用平台提供的通用组件封装.34移动终端设备常用数据编辑组件封装.345.3.移动互联应用平台移动可视化组件封装.3..4移动终端界面方案管理机制.36移动互联应用数据绑定机制.37移动终端界面DataGridView组件定制.37移动终端界面DataDetailView组件定制.395.4.移动互联应用平台客户端目录结构管理.4.4.2.客户端目录结构定义.41业务应用部署目录结构定义.4.5.7.移动互联应用平台的资源升级机制管理.43移动互联应用平台数据访问模块.43移动互联应用平台数据同步机制.4.25.7.3移动互联应用典型业务场景.44移动互联离线数据包同步机制.46移动互联应用在线数据下载.50.移动互联应用数据日志管理模块.51移动互联应用运行时框架.5.25.9.3移动互联应用平台服务启动.52移动互联应用平台主控台与程序集管理.53移动互联应用平台的插件管理模块.545.10.移动互联应用业务数据访问模块.543目录2.5.13.移动设备与服务端时间同步机制.55移动互联应用平台客户端展示.56移动终端固有特性封装.53.8终端通讯与媒体交互能力.57终端特有设备信息封装.57GPS定位信息封装.57用户、设备与业务系统集成.58移动应用服务与主站业务系统集成.59用户、设备与业务系统关系注册与注销.59用户安全认证机制.60移动门户菜单管理.615.14.移动互联应用平台功能测试与分析.65.14.4测试环境.61测试工具.62测试指标.62测试内容与结果.63结论.65参考文献.67致谢.714第1章绪论第1章绪论1.1研究背景和目标1.1.1研究背景随着无线通信技术和手持便携设备的发展，移动设备在日常生活和工作中的。移动办公应用技术不仅可以让用户随时随地处理公务，更可应用越来越广泛【1】以及时应对紧急事件。各行业已经有了很多成熟的基于移动设备的应用案例，例如餐饮行业的PDA点菜系统，快递行业电子签收系统等。在电力行业信息化不断推进的过程中，用户在移动应用方面提出了具体的要求，各种原本通过现场人工记录数据并录入系统的工作，可以使用移动终端进行解决。近年来，利用移动终端开展电力业务现场作业，已经成为重要的工作方式之一，如：用电管理、抄表作业、电力线路巡检作业、物资管理、移动办公、应急作业处理等电力业务都陆续实现了部分移动作业功能。1.1.2研究目标本课题研究将在电力企业信息化系统中引入现进、成熟的移动应用技术，构建一套统一的移动应用平台，支持业务移动应用开发、测试、运行，还将具有移动业务中间件的特性，即在移动平台服务基础上，通过移动中间件运行容器为应用系统提供统一的中间件管理。平台兼顾传统应用、云应用的开发和运维模式，继承和发展已有移动互联应用平台的优势，同时满足大规模应用和一级部署的需求，为各业务条线提供全面的移动信息化支撑。1.1.3现存问题目前，现有的移动终端应用系统大多数采用定制开发模式，这种模式存在以下问题：l孤岛现象严重，无法在项目之间进行资源共享和模块复用，一体化集成困难，“总体规划，分步实施”难以实现。l针对安全接入控制、数据同步、综合监管等关键技术、难点技术，各项目都耗费大量资源进行选型和研发，并且目前在安全性、实现方法和执行效率上仍然存在不少尚待解决的问题。l项目对中间件厂商依赖性过大，功能升级、需求变更无法及时响应，性能优化也得依赖于中间件。5北京工业大学工程硕士专业学位论文l开发人员手工编码量较大，技术路线不一致，没有形成统一的编码规范，不易于后期维护。l针对以上问题，业界已有相应的解决方案，即通过归纳总结各类业务应用系统中的共性需求和通用技术，建立一套统一技术路线、提高复用性的移动应用平台。1.2国内外发展趋势随着移动通信技术的发展成熟和各种智能终端的普及应用，移动信息化正逐步改变人们的生存方式和企业的运营方式，由于具备可移动性、实时性、交互性和可管理性等优点,国内外政府、交通、医疗、教育、银行、保险、制造、零售等行业已将移动信息化大量应用于现场作业、事务处理、商务智能等方面，将IT系统延伸到移动终端，以应用和使用时间的“碎片化”实现生产效率与管理，移动信息化已从辅助发展为提升企业生产力的关键工具。如水平的全面提升【2】下图1-1所示：图1-1移动信息化发展趋势Figure1-1Mobileinformatizationdevelopmenttrend对于国内的企业用户而言，目前的移动应用主要基于访问其所依赖的现有企业应用与数据，并与之互动。近年来，国内电网企业的移动应用越来越广泛，突出表现在现场作业方面，如：国家电网公司部分单位已实现用电管理、业扩报装、用电检查、抄表作业、电力线路巡检作业、物资管理、应急作业处理等移动应用，南方电网公司在配网检修远程资料查询、线路设备巡视管理、缺陷管理、故障抢修等业务领域已实现了移动化现场作业，有效的提高工作质量与效率，实现了现场作业管理的电子化、信息化、规范化和智能化。在现场作业方面，新的移动作业管理平台正在逐步取代旧有的作业管理系统。一方面，客户认为现场作业管理不仅仅是一个简单的移动应用，而是包含流程、应用、数据和基础架构的综合建设。另一方面，越来越多的厂商正在扩大他们的服务和产品，以覆盖更多的功能。在企业运营过程中，需要不同类型的移动应用来支持不同的作业队和现场作业类型，将这些应用构建在统一的移动应用平6。第1章绪论台上，可以降低总所有成本（TCO）并扫除营运模式改变带来的障碍【3】在商务智能方面，越来越多地移动商务智能方案正在被企业采纳，为各部门管理者在进行管理决策时提供决策依据，使管里人员能够获取日常业务运营和管理层面的信息。移动商务智能整合企业级操作和财务数据，对于关键绩效指标的主题和看板进行实时查询，并能通过移动设备搭载的预测应用实现对于业务的预测和挖掘。在移动终端数据传输方面，实时传输来自大量移动终端设备的各类数据对现有通信基础网络构成了挑战；实时接收和保存大量数据对现有存储技术提出了挑；采用新一代数战。目前的趋势是，采用更高速的通信技术搭建基础网络架构【4】据压缩/解压缩算法来对实时数据进行处理；采用分布式存储和分布式系统来对实时监控系统进行快速数据分析从国内外移动信息化的发展情况看，我国移动信息化发展起步比欧美国家晚，但产业发展迅速，大型企业争相实施企业级移动化战略，移动信息化的发展趋势有如下特点：1)移动化概念和范畴不断拓展l不再是单纯的移动终端软件概念；l越来越体现为流程、应用、数据和基础架构的综合建设；l厂商和企业用都逐步意识到这一转变，服务和产品随之不断扩展。2)关键技术趋于成熟l移动通信网络逐步实现融合化、宽带化；l手持设备智能化、多媒体化；l移动操作系统、开发方式多样化。3)应用领域逐步扩展l移动标准和规范不断发展；l移动安全体系不断深化；l更多企业实施移动化战略；l应用领域范围极大扩展。4)产业体系日臻完善l移动产业链逐渐形成；7北京工业大学工程硕士专业学位论文l产业环境持续优化；l社会认知度日益提高。5)业务移动化从单个业务条线逐步转向企业级移动战略l无线邮件收发，通讯录和日程安排，信息查询业务90%以上已经部署或正在对部署相关应用进行评估；l即时通信、仓储管理、现场作业应用、现场销售服务、面向顾客的应用、现场收发货等业务应用面临新的市场机会，将越来越多地应用到企业。1.3论文研究内容及安排本文一共包含五章，具体研究内容如下：第二章首先分析移动互联应用业务现状，提炼出移动互联应用业务需求和平台需求分析，结合移动应用领域中主流的三种作业模式即离线、离线+在线、在线，总结分析出移动终端应用对平台提出的数据同步、终端管理、在线服务及界面组件封装需求。第三章首先结合移动终端应用需求分析，通过构建企业移动中间件和面向特定行业组件封装为企业级的移动互联应用解决方案。然后详细阐述了基于JavaEE技术路线的平台服务端和基于HTML5的客户端的总体解决方案。第四章首先介绍了移动互联应用平台的设计思路以及技术总体框架；然后介绍了在技术总体框架之上介绍平台服务端、客户端、数据交互详细设计，考虑到数据存储安全及设备遗失等移动终端安全性问题，针对移动互联应用安全防护做了详细设计。第五章根据平台总体设计，描述了平台功能设计与实现，包括用户管理、设备管理、数据同步、客户端目录、基础设施管理、运行时框架、终端固有特性封装等。最后，为结论部分作为本文的结束语，对平台的设计和开发工作进行总结。8第2章移动互联应用需求分析第2章移动互联应用需求分析2.1移动互联应用业务现状移动应用领域，主流的作业模式可分为以下三种：离线模式：移动终端通过一次性下载、上传相关数据，在现场工作过程中不连接服务端的工作模式，这种模式适合网络条件较差的环境。在线模式：移动终端实时连接主站系统，随时可与主站系统连接，上传或下载数据，这种模式适合网络条件较好的环境。在线+离线模式：该模式结合了在线和离线模式的优点，当移动终端处于在线状态时，可完成数据的上传、下载，当现场工作过程中不具备网络连接时，可临时进行离线作业；而当重新具备连线条件后，则可以将离线作业数据同步回主站系统。目前，电力行业移动终端应用，多数采用离线方式进行现场作业。移动应用平台支持“在线+离线模式”。终端用户在线连接移动应用服务时，通过它从主站下载业务数据及当前任务，然后离线进行后续作业操作；当重新具备在线条件后，再一次性将所有离线数据及操作上传至移动应用服务，完成作业。随着公司移动业务不断深入，平台现有移动作业模式表现出如下不足：l移动终端与主站系统实时交互能力有待提高平台现有的视/音频录制并上传的交互手段无法满足基于多媒体交互的现场作业，如应急指挥、通信运维、移动事务处理等业务应用的支撑要求。l对综合管理领域的业务应用支撑能力有待提高平台目前的作业模式对移动现场作业类业务提供了良好的支撑，但对综合管理领域等非“任务驱动”的移动应用支撑能力有待提高如物资业务的仓储管理移动应用。1)差距与改进l提供移动终端与主站系统实时交互手段提供信息量更为丰富、通信效果更好、实时性要求更高的多媒体交互手段。l完善平台客户端主控台，丰富终端用户执行移动应用的入口提供基于任务和应用两种作业模式：针对具有很强的计划性特征的移动作9北京工业大学工程硕士专业学位论文业，采用基于任务驱动的方式进行作业；针对综合管理领域等非“任务驱动”的移动应用，终端用户直接在主控台中选择并执行应用程序进行操作。2.2移动互联应用业务需求2.2.1.电网生产管理业务需求公司各单位在设备资产管理、设备运维管理、设备检修管理等生产业务领域已建成部分移动信息化应用，并投入使用，但在终端业务功能、支撑的业务范围、与其他系统的业务融合方面还有较大的提升空间、应用体系还需进一步完善：根据各单位使用及需求反馈情况，需要对生产移动应用的终端业务功能进行扩展，新增现场实时接收工作任务单、现场新建作业文本、现场新建工作票与操作票、现场维护设备台账等功能【5】；需要扩大移动业务支撑范围，例如要在移动终端增加对于非运行类设备缺陷管理的支持，在现有现场标准化作业项目中增加运检一体化支持等；需要通过移动作业增强与其他系统的业务融合，例如在配网故障抢修方面，需要通过移动终端与其他系统的业务融合，形成完整的配网抢修工作体系。运行值班管理：输变电运行工作人员通过PDA、平板、笔记本电脑、智能手机在工作现场直接填写运行值班记录并完成交接班，填写运行记录，输变电运行记录包括蓄电池检查记录、设备测温记录、设备压力测试记录、电量负荷记录、收发信息机测试记录、防小动物措施记录、避雷器动作检查记录等，避免手工记录后再录入系统的重复操作。智能巡视管理：变电巡视人员巡视时通过RFID传感器读取巡检单元信息，记录时间、GPS位置信息，收集巡视到位监督信息，可语音提醒巡视成功到位，可拍照留痕，同时发现隐患、缺陷即时登记、现场处理，提高工作效率。巡视到位监督管理：业务系统可根据设备RFID标签和GPS路径信息，标记出巡视点状态，识别出巡视路线规划与实际的一致性，做到有序巡视，提高工作效率，避免重复或是漏巡视。巡视语音导航：巡检人员在移动终端输入巡检点位置信息，使用移动GIS地图服务根据当前位置和巡检点位置数据生成巡检路径规划，配合语音导航实现变电站单兵巡检线路导航。巡视作业处理：巡检人员通过移动终端查看设备台账信息，根据实际情况进行设备台账的修改，发起台账信息修改申请流程；如巡检过程中发现有设备故障或异常缺陷，可进行故障或异常缺陷前期分析，生成故障或异常报告。10第2章移动互联应用需求分析2.2.2.电网营销管理业务需求营销移动业务需求覆盖业扩报装、用电检查管理、稽查及工作质量、电动汽车充换电管理、抄表管理、电费收缴及账务管理、95598业务处理、客户关系管理、计量资产管理、计量点管理、电能信息采集、能效管理等业务域移动抄表管理：抄表管理人员派发抄表任务，抄表员通过智能终端设备接收任务，并下载抄表相关数据，利用智能终端设备GIS导航功能自动生成抄表路径，引导抄表人员到抄表位置进行抄表。抄表员到现场进行抄表的同时，智能终端自动记录抄表轨迹，用于进行抄表路径的比对和优化。到达现场后，抄表员利用智能终端的电子标签和扫描功能确认抄表位置和用户信息，进一步录入抄表示数，并可以通过自带的微型打印机直接在现场打印电费通知单，为用户提供更优质的服务。抄表完成后，发送抄数据到营销系统。业扩报装管理：现场作业人员在业务受理过程中通过移动终端录入用户用电需求与基本情况等信息。通过数据同步，将现场收集的信息与资料传递给营销系统，开展后续工作。通过短信通知指派勘查人员，并将现场勘查工作及明细推送到勘查人员的移动终端中，勘查人员可通过移动终端实时获取更详细的用户用电申请、用电设备、用户资料等信息。现场工作时，通过移动终端录入勘查意见及初步供电方案说明等。现场工作完成后，通过移动终端把勘查的信息同步到营销系统。用电检查管理：营销用电检查现场作业中，工作人员持移动终端自动或手动从支撑平台获取营销系统的工作流、工单信息，工单中包括用户基本信息、用户运行管理信息、设备运行管理信息、设备档案信息等。工作人员通过数字通信功能与用户联系确认时间及地点，然后启用导航功能，给出到用户用电地点的路径规划信息，并且在行进过程中进行语音导航。工作人员抵达用电地址，根据移动终端上手动输入实际检查结果，在工作过程中还可以对被检查设备铭牌、运行状态、接线情况等进行拍照。最后汇总展示检查结果信息，通过便携式打印机将打印出来，让用户签字确认。95598业务处理：95598接收客户故障报修申请后，发起故障报修工单，并派工到故障处理环节后，把需抢修基本故障情况发送到抢修工作台，再推送到到抢修人员的移动终端中，抢修人员现场可录入抢修结果、时间等信息，并支持将现场故障情况进行录像，通过与营销系统数据同步，将相关信息传递到营销系统11北京工业大学工程硕士专业学位论文中。电动汽车充换电管理：对于租赁电池用户，核对客户电动汽车之后，通过移动终端根据客户提交的车辆资料登记电动汽车基本信息及图像信息。选择电池型号、车载终端型号、电池框型号。为后续业务确认电池组、车载终端等业务提供需求信息。通过移动终端根据配送到达的电池、电池框、车载终端，设置运行信息，调试结果信息。通过移动终端根据电池损坏情况，拍摄现场图像，确定责任，确认保险赔付金额。其它，在电能信息采集方面，需要通过移动信息化提供现场采集点勘查、现场终端装拆、现场消缺、现场巡视、现场取证等功能；在能效管理方面，需要通过移动信息化提供移动能效措施调查、目标客户建议、目标客户跟踪记录、重点用能单位能耗信息获取等功能。2.3移动互联应用支撑平台需求分析移动互联应用支撑平台应用需求主要以电网生产业务管理应用为原则，同时兼顾安全生产防护方面的需求。2.3.1.移动互联应用数据同步需求数据同步需求主要包含如下几点：1）数据下载。移动互联应用支撑平台进行现场作业前，首先以数据包形式下载现场作业过程中需要的相关信息，数据包分为任务数据包和日常工作数据包，任务数据包用于支撑指派性工作任务的现场处理工作，该数据包包含任务处理需要的标准代码、设备台账、任务信息、历史记录等信息。对于未进行任务安排的现场临时作业，可采用日常工作数据包的形式支撑现场处理工作，该数据包仅包含现场作业需要的标准代码、设备台账信息。2）数据上传。现场作业完成后，移动终端连接到主站系统，以数据包的形式，一键式上