基于J2ME的防汛信息系統(tǒng)的研究

一、 引言

在雨季，汛情瞬息萬變，防汛管理與決策對時效性要求非常高。如果防汛人員不能及時掌握最新的防汛信息，將會給防汛工作帶來極大的困難，甚至災(zāi)難性的后果。因此，非常有必要建立完善的防汛信息系統(tǒng)。但是防汛工作往往覆蓋地域廣大，涉及人員眾多，而且工作環(huán)境復雜，這都會影響信息及時準確的傳達。移動通信覆蓋范圍廣，具有三A（任何時間、任何地點、任何方式）的特點，正好可以滿足防汛工作的需要。手機上網(wǎng)主要通過兩種方式：WAP和J2ME。WAP只能訪問使用WML語言編寫的網(wǎng)頁，功能受到很多限制；J2ME可以和J2EE無縫結(jié)合，并且J2ME程序界面友好，輸入輸出方便，安全性高。所以本文采用J2ME和J2EE技術(shù)，開發(fā)了一套防汛信息系統(tǒng)來提高防汛工作的效率。

二、J2ME

J2ME是Sun公司專門為開發(fā)小型的資源受限的消費性電子設(shè)備的應(yīng)用程序所提供的Java版本，被廣泛應(yīng)用于手機、PDA和電視機頂盒等小型資源受限設(shè)備。J2ME實際上是一系列規(guī)范的集合（JSR）。因為所涉及到的設(shè)備在硬件配置和性能上千差萬別，為了方便應(yīng)用程序的開發(fā)，J2ME體系結(jié)構(gòu)采用模塊化、可擴展的設(shè)計，主要包括了4層：主機操作系統(tǒng)、配置、簡表和廠商可選包。不同層次的規(guī)范相互協(xié)作來提供一個完整的移動Java平臺。

J2ME的優(yōu)點包括：
（1） 編寫一次，到處運行。J2ME程序具有良好的跨平臺性和可移植性。
（2）與J2EE無縫結(jié)合。
（3）良好的安全性

J2EE是一種利用Java平臺來簡化企業(yè)解決方案的開發(fā)、部署和管理相關(guān)的復雜問題的體系結(jié)構(gòu)，它規(guī)范了分布式體系的應(yīng)用開發(fā)。J2EE也采用了分層結(jié)構(gòu)，典型的J2EE結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序包括四層：客戶層、表示邏輯層（Web層）、業(yè)務(wù)邏輯層和企業(yè)信息系統(tǒng)層。每一層上定義了相應(yīng)的組件和容器。各層相互獨立，通過標準的JavaAPI來調(diào)用和傳遞參數(shù)。J2EE作為一個廣泛而通用的標準，大大簡化了應(yīng)用開發(fā)和移植的過程。

三、防汛信息系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用WebLogic做為應(yīng)用服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為MS Sqlserver2000。整個系統(tǒng)主要包括四個模塊：用戶登錄模塊、水情查詢模塊、天氣查詢模塊、用戶定制模塊。

（1）用戶登錄模塊

該模塊實現(xiàn)用戶身份驗證功能，只有合法用戶才能登陸系統(tǒng)來獲得數(shù)據(jù)信息。手機每次上網(wǎng)的IP地址都是動態(tài)分配的，用戶在登錄時會向數(shù)據(jù)庫中寫入本次登錄的IP地址，用于用戶定制模塊中服務(wù)器通過Socket主動向客戶端發(fā)送信息。

（2）水情更新和查詢模塊

這個模塊是是防汛信息系統(tǒng)的重點。只有保持各水文測站數(shù)據(jù)的實時更新并保證數(shù)據(jù)的準確可靠，才能保證防汛工作的正常進行。通過手機登錄系統(tǒng)后，各水文測站可以更新數(shù)據(jù)，其它用戶可以查詢各水文測站當前的和歷史的水情數(shù)據(jù)。因為考慮到手機輸入數(shù)據(jù)比較困難，服務(wù)器還應(yīng)該提供通過Web方式網(wǎng)上更新數(shù)據(jù)的功能。

（3）天氣更新和查詢模塊

天氣情況也是防汛工作要考慮的一個重要因素。用戶可以通過手機查詢各主要城市的天氣預(yù)報及歷史同期天氣，以便對天氣情況做出正確的判斷。

（4）用戶定制模塊

在汛期，水情瞬息萬變，防汛信息系統(tǒng)應(yīng)該具有在出現(xiàn)緊急情況的時候能夠主動通知相關(guān)責任人的功能。用戶定制模塊可以讓用戶根據(jù)自己情況定制所需的信息,系統(tǒng)會在定制信息出現(xiàn)的時候自動向用戶手機發(fā)送信息來提醒用戶及時處理。

客戶端和服務(wù)器端的連接如圖2所示：

在本系統(tǒng)中，客戶端和服務(wù)器之間主要通過HTTP協(xié)議進行通信，工作流程如下：

（1） 用戶啟動手機上的MIDlet進入登錄界面，輸入用戶名和密碼進行登錄。MIDlet用Connector類的open方法建立一個到服務(wù)器端的連接，并把這個連接強制轉(zhuǎn)換成為HttpConnection類型。

（2） 客戶端用HttpConnection類的openInputStream方法和openOutputStream方法來返回輸入輸出流并通過它們來發(fā)送請求和接收響應(yīng)信息。

（3） 服務(wù)器端接收到客戶端的連接請求后，把它封裝成一個HttpServletRequest對象，調(diào)用相應(yīng)的Servlet，通過EJB或JavaBean訪問數(shù)據(jù)庫，并把處理結(jié)果返回客戶端的MIDlet。

（4） 客戶端MIDlet使用輸入流接收服務(wù)器端返回的結(jié)果，根據(jù)返回的是”station”(測站)、”person”（普通用戶）還是”none”(無此用戶)而在屏幕上呈現(xiàn)不同的界面。

（5） 登錄成功后，MIDlet重新建立HttpConnection來進行數(shù)據(jù)更新或查詢操作。

四、技術(shù)難點和解決方案

4.1 用戶定制信息的接收

用戶定制的信息有兩種發(fā)送的方式：

（1）定時發(fā)送。用于把用戶定制的日常信息每天定時發(fā)送給用戶。

（2）緊急發(fā)送。當出現(xiàn)緊急汛情時即時把信息發(fā)送到相關(guān)的責任人。

在客戶端，對相關(guān)信息的接收是通過J2ME的PUSH注冊功能來實現(xiàn)的。Push技術(shù)是一種能夠使得Midlet應(yīng)用程序不需要用戶的操作而自行啟動運行的機制。在通常的網(wǎng)絡(luò)連接中，是客戶端主動去連接服務(wù)器，服務(wù)器接受請求并把處理結(jié)果返回客戶端。而Push技術(shù)不同，它不需要應(yīng)用程序通過“拉（pull）”的方式通過網(wǎng)絡(luò)取得數(shù)據(jù)，客戶端需要的數(shù)據(jù)會被主動“推（push）”向客戶端的移動設(shè)備。當移動設(shè)備接收到信息時，相關(guān)的Midlet會被激活并開始運行，處理發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。

服務(wù)器端使用Socket可以自動向與其相聯(lián)的客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，這就為Push技術(shù)提供了保證。先由客戶端的 MIDlet注冊好服務(wù)類型，地址，端口號，當服務(wù)器端檢測到有緊急情況發(fā)生或用戶定制的情況發(fā)生時，就會將相應(yīng)的消息通過Socket發(fā)送到客戶端,客戶端會啟動相應(yīng)的MIDlet對該消息進行相應(yīng)處理。

J2ME平臺從MIDP2.0開始增加了對Push注冊的支持。Push機制可以通過如下兩種方式激活Midlet：一種是基于接入的網(wǎng)絡(luò)連接的，當客戶端接收到網(wǎng)絡(luò)Push來的信息后就自動啟動Midlet運行；另一種是基于計時器的警告通知，當。Push 注冊機制可以使MIDlet 自動運行,運行方式有兩種:一種基于定時技術(shù),當?shù)竭_特定時間,程序就會運行;另一種基于網(wǎng)絡(luò),當設(shè)備受到網(wǎng)絡(luò)推送的信息時,可以啟動程序運行。本系統(tǒng)采用第一種方式來實現(xiàn)定制信息的發(fā)送。

要在客戶端使用Push技術(shù)，必須事先進行Push注冊。Push注冊有兩個方法：靜態(tài)注冊和動態(tài)注冊。靜態(tài)注冊需要將 Push注冊信息添加到JAD文件中，在Midlet Suite安裝時完成注冊。靜態(tài)注冊的缺點是必須通過Midlet Suite安裝過程來實現(xiàn)，一但安裝好后就無法添加新的注冊，同時如果要取消Push注冊，也必須卸載Midlet Suite。動態(tài)注冊是MIDlet通過Push Registry接口API來實現(xiàn)的，可以在程序運行時添加或取消Push注冊，增加了靈活性。本文采用了動態(tài)注冊的方法。

在動態(tài)注冊時MIDlet需要告訴AMS它所要連接的服務(wù)器的IP地址、端口號和要啟動的MIDlet類，實現(xiàn)代碼如下：
…
String midletClassName=”com.water.PushInfo”;//這是自動運行處理數(shù)據(jù)的Midlet
String ConnectionURL =”socket://:6789”;
String AllowedSender=”*”;//*表示允許接收任意地址發(fā)送的信息
PushRegistry.registerConnection(midletClassName, ConnectionURL, AllowedSender);
…..

這樣，當AMS監(jiān)測到端口號為6789的Socket服務(wù)器發(fā)送來的數(shù)據(jù)后，就會啟動com.water包下的PushInfo來處理這些數(shù)據(jù)。

取消注冊可以使用PushRegistry.unregisterConnection(ConnectionURL)來完成。

4.2 數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)

本例采用了數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)。傳統(tǒng)的Web應(yīng)用程序進行數(shù)據(jù)庫操作時一般要經(jīng)過(1)建立數(shù)據(jù)庫連接；(2)進行數(shù)據(jù)庫的增加、刪除、修改、查詢操作；(3)斷開數(shù)據(jù)庫連接這三個步驟。這種方式有一個重要的缺點：要為每個Web請求建立一次數(shù)據(jù)庫連接并對其進行管理，這些操作都會耗費大量的時間和資源。數(shù)據(jù)庫連接池的基本思想是預(yù)先建立一些連接，放置在內(nèi)存對象中以備使用。當程序中需要建立數(shù)據(jù)庫連接時，只需從內(nèi)存中取出一個來用而不用重新建一個連接。同樣，使用完畢后，只需將此連接放回到內(nèi)存中即可，而連接的建立和斷開都由連接池自身來管理。Weblogic服務(wù)器提供了圖形化的界面來建立數(shù)據(jù)庫連接池，設(shè)置比較簡單。建立好數(shù)據(jù)庫連接池和數(shù)據(jù)源后，就可以在Servlet中通過JavaBean或EJB來調(diào)用，代碼如下：
…
Hashtable ht = new Hashtable();
ht.put(Context.INITIAL_CONTEXT_FACTORY,"weblogic.jndi.WLInitialContextFactory");
ht.put(Context.PROVIDER_URL,"t3://localhost:7001");
try
{
   Context ctx=new InitialContext(ht);
   DataSource ds=(DataSource)ctx.lookup("WaterJNDI");
   Connection con=ds.getConnection();
   …
}catch(Exception e){
   …
}
…

五、結(jié)束語

本系統(tǒng)為各級防汛部門有關(guān)人員提供防汛信息(包括歷史、實時水雨情、工情、旱情、災(zāi)情等)的查詢服務(wù)，并在有緊急情況時主動通知相關(guān)責任人，從而使防汛人員可以隨時隨地掌握最新的防汛信息，提高了防汛工作的效率。

隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展和3G技術(shù)的即將實施，無線網(wǎng)絡(luò)具有良好的發(fā)展前途，使用手機、PAD等小型設(shè)備與 Internet進行網(wǎng)絡(luò)通信也必將成為未來發(fā)展的方向之一。隨著J2ME技術(shù)的不斷完善和小型設(shè)備功能的更加成熟，支持移動商務(wù)和移動通信的應(yīng)用程序一定會得到更快、更大的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

六、創(chuàng)新點

本文作者創(chuàng)新點是把J2ME應(yīng)用于防汛工程，并且應(yīng)用了MIDP2.0中的Push注冊來主動向客戶端發(fā)送消息。在服務(wù)器端使用了數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)，提高了訪問數(shù)據(jù)庫的效率。

本系統(tǒng)能有效的提高防汛工作的效率，使得緊急情況也能得到及時處理，從而大大降低了防汛工作的失誤。本系統(tǒng)預(yù)估計經(jīng)濟效益為50萬元。

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