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DOI：10.16644/j.cnki.cn33-1094/tp.2016.02.020
摘 要： 在分析通信铁塔工作状态实时监测的重要性以及通信铁塔状态监测系统现状的基础上，提出了通信铁塔状态监测系统移动终端设计方案。以iOS系统为操作平台，详细描述了移动终端用户界面间的交互关系以及各界面的组成元素、通信协议和数据处理流程，并通过实践证实了所提方案的可行性。该通信铁塔状态监测系统移动终端设计方案弥补了这方面的缺失，具有较好的参考价值。
关键词： 通信铁塔; 状态监测; 移动终端; 用户界面; 交互关系; 通信协议; 数据处理流程
中图分类号：TP319 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）02-67-05
Design of mobile terminal for communication tower state monitoring system
Cao Guining， Shi Chengwei， Chen Xiangxian
（Dept. of Instrumentation Science and Engineering， Zhejiang University， Hangzhou， Zhejiang 310027， China）
Abstract： A mobile terminal design scheme of communication tower state monitoring system is put forward based on the analysis of the importance of real-time monitoring of communication tower working state and the vacancy of mobile terminal design in the existing communication tower state monitoring systems. The user interface interaction， composition design， communication protocol and data processing flow of each interface are described in detail， and the scheme was proved to be workable by the implementation with real data. The mobile terminal design scheme of communication tower state monitoring system makes up for the lack of this aspect， and has a good reference value.
Key words： communication tower; state monitoring; mobile terminal; user interface; interaction; communication protocol; data processing flow
0 引言
近年来，通信行业各移动业务运营商在全国各地建造了大量用于支撑通信天线的铁塔[1]。这些铁塔初始的质量状况、自然因素及人为因素可能影响到铁塔的安全使用[2]。在铁路行业中，这些铁塔一旦发生倒塌，将造成不可估量的损失[3]。因此，对通信铁塔的工作状态进行监测是一项必不可少的工作。目前对通信铁塔的状态监测多为人工巡检，这种监测方式存在诸多不足[4]。采用自动化设备，对通信铁塔的工作状态进行在线监测成为了保障铁塔安全的一个趋势，比如袁振江和吕晓鹏等人提出的GSM-R通信铁塔安全监测系统[5]、袁振江和李洪研提出的基于GPRS的铁路通信铁塔监测系统[6]和于明哲提出的铁路通信铁塔安全监测系统[7]。
大带宽高传输速率促进了移动互联网的飞速发展[8]，使得移动终端的功能日新月异[9]，各类应用层出不穷[10-11]，越来越多的计算机的功能正逐渐被移动终端所取代[12]，同时随着移动终端不断的小型化、轻量化、智能化[13-14]，利用移动终端实现监测对象工作状态在线监测已经成为一种趋势[15]。然而以上各个方案都并没有提到状态监测系统移动终端的设计。本文提出的通信铁塔状态监测系统移动终端设计弥补了这一空白。
1 移动终端方案设计
1.1 移动终端交互设计
通信铁塔状态监测系统移动终端各界面间的交互关系如图1所示。
从图1中可以看出，通信铁塔状态监测系统移动终端启动后首先进入应用启动界面，应用启动界面显示一段时间后跳转到用户登录界面，用户在该界面可以跳转到服务器设置界面或成功登录后跳转到地图显示界面。在地图显示界面中，用户可以查看所有监测铁塔的位置和当前的工作状态，也可以跳转到告警列表界面中查看当前所有的告警信息。用户也可以从地图界面进入监测详情界面。在监测详情界面中，告警信息界面、监测信息界面、巡检信息界面和基本信息界面分别以列表的方式对监测铁塔的详细监测数据进行了显示。用户还可以通过跳转到告警处理界面的方式完成对告警信息的处理。
本文将以用户登录界面、地图显示界面和告警列表界面为例，给出详细的通信铁塔状态监测系统移动终端方案设计，其他界面的方案设计可以此类推。
1.2 用户登录界面方案设计
目前较为流行的两款移动端操作系统分别为android操作系统和ios操作系统，ios操作系统以其良好的用户体验和稳定性而备受大众青睐[16-17]。本文以ios操作系统为平台完成了移动终端的方案设计。
用户登录界面共包含七个部分，分别为 “设置”按钮、 “用户名”提示文字、用户名输入框、“密码”提示文字、密码输入框、“登录”按钮和“退出”按钮。“设置”按钮是从用户登录界面跳转到服务器设置界面的入口，用UIButton控件实现。“用户名”和“密码”提示文字为单行文字，用UILabel控件实现。用户名输入框和密码输入框分别用于接收用户输入的用户名和密码，用UITextField控件实现。 “登录”按钮用于将用户输入的用户名和密码发送至服务器，用UIButton控件实现。
用户登录界面需要将用户输入的用户名和密码发送到服务器，二者的通信协议分别包含登录界面请求帧通信协议和登录界面返回帧通信协议。
登录界面请求帧通信协议共包含五个参数，分别为frameType、username、password、timestamp和verification。frameType参数代表帧类型，登录界面请求帧的帧类型恒为91H;username参数代表用户名;password参数代表用户密码;timestamp参数代表请求时间;verificaiton参数代表请求帧的MD5值，用于服务器对请求帧的完整性、正确性和合法性检验。
登录界面返回帧通信协议共包含四个参数，分别为frameType、accepted、timestamp和verificaiton。其中accepted参数代表用户身份是否合法，合法为真，非法为假。其他三个参数含义和登录界面请求帧通信协议中对应参数含义相同。
用户登录界面在接收到服务器返回数据后，首先进行MD5校验，校验通过后读取accepted参数值以判断用户身份是否合法，若用户身份合法则表示用户登录成功，界面跳转到地图显示界面，否则表示用户登录失败，用户登录界面弹出提示用户用户名或密码错误的警告框。
用户登录界面用户登录流程如图2所示。
“退出”按钮用于退出通信铁塔状态监测系统移动终端，和“登录”按钮一样，用UIButton控件实现。
1.3 地图显示界面方案设计
地图显示界面共包含四个部分，分别为导航条、“告警列表”按钮、地图和“退出”按钮。导航条用于放置地址搜索框和搜索按钮，地址搜索框用于接收用户输入的地域名，用UITextField控件实现，搜索按钮用于将地图的显示中心移动到地址搜索框中指定的区域，方便用户查找位于某个区域内的监测铁塔，用UIButton控件实现。“告警列表”按钮用于跳转到告警列表界面，用UIButton控件实现。地图用MKMapView控件实现。MKMapView控件是ios系统中专门用于在应用中集成地图功能的控件，使用该控件可以完成地图显示、区域搜索、位置标注等功能。为了直观地反映监测铁塔的地理位置和工作状态，地图显示界面使用锚点对各个监测铁塔的位置进行标注，并根据监测铁塔当前不同的工作状态选取不同的锚点颜色，正常状态为绿色，一般告警状态为黄色，重要告警状态为橙色，紧急告警状态为红色。点击锚点弹出锚点注释框，锚点注释框共包含三个部分，分别为告警说明、监测铁塔名称和详情按钮。告警说明用于显示被点击锚点对应的监测铁塔当前发生的告警类型，用UILabel控件实现;监测铁塔名称用于显示被点击锚点对应的监测铁塔名字，用UILabel控件实现;详情按钮用于跳转到监测详情界面。“退出”按钮用于退出通信铁塔状态监测系统移动终端，用UIButton控件实现。
地图显示界面需要从服务器获取所有监测铁塔的地理位置信息、当前工作状态信息和一些基本属性信息。二者的通信协议分别包含地图显示界面请求帧通信协议和地图显示界面返回帧通信协议。
地图显示界面请求帧通信协议共包含三个参数，分别为frameType、timestamp和verification。frameType参数代表帧类型，地图显示界面请求帧的帧类型恒为93H;timestamp参数代表发起该请求的时间;verification参数代表请求帧的MD5值。
地图显示界面返回帧通信协议共包含四个参数，分别为frameType、mapData、timestamp和verification。其中mapData参数代表地图数据，为了清楚地描述地图数据的结构，mapData参数采用了两层HashMap的方式对所有监测铁塔的地图数据进行了封装。第一层HashMap以各个监测铁塔的towerID为键，以第二层HashMap为值。第二层HashMap用于存储第一层HashMap键所对应的监测铁塔的所有地图数据，分别以longitude、latitude、alarmLevel、alarmType、towerName和alarmID为键，以对应监测铁塔的经度值、纬度值、当前最新的尚未处理的告警信息的告警等级、当前最新的尚未处理的告警信息的告警类型、对应监测铁塔的名称，以及当前最新的尚未处理的告警信息的ID为值，分别完成了对应于地图显示界面中的锚点的位置、颜色、弹出注释框中的告警说明、铁塔名称、界面跳转时所需传递的铁塔ID和告警信息ID等信息的存储。
地图显示界面在接收到服务器返回的数据后，首先进行MD5校验，校验通过后提取出mapData参数并解析，即可完成所有监测铁塔的地图显示功能。
地图显示界面完成所有监测铁塔地图显示的流程如图3所示。动终端，和“登录”按钮一样，用UIButton控件实现。
1.4 告警列表界面方案设计
告警列表界面采用了UITableView控件对所有告警信息进行了列表显示。告警列表界面的列表单元共包含四个部分，分别为三个文本显示框和告警处理按钮。三个文本显示框从上到下依次用于显示告警类型、告警时间和监测铁塔名称，用UILabel控件实现。告警处理按钮用于跳转到告警处理界面，用UIButton控件实现。
告警列表界面需要从服务器获取数据，二者的通信协议分别包含告警列表界面请求帧通信协议和告警列表界面返回帧通信协议。
告警列表界面请求帧通信协议共包含四个参数，分别为frameType、towerID、timestamp和verification。frameType参数代表帧类型，告警列表界面请求帧的帧类型恒为94H;towerID参数代表地图显示界面选中的监测铁塔的ID，如果没有选中则为空;timestamp参数代表发起该请求的时间;verification参数代表请求帧的MD5值。
告警列表界面返回帧通信协议共包含四个参数，分别为frameType、listData、timestamp和verification。其中listData参数代表告警信息，为了清楚地反映告警信息的数据结构，listData参数采用了三层HashMap的方式对告警信息进行了封装。第一层HashMap以各个监测铁塔ID为键，以第二层HashMap为值。第二层HashMap以第一层HashMap键所对应的监测铁塔的各个告警信息ID为键，以第三层HashMap为值。第三层HashMap分别以itemOneName、itemTwoName和itemThreeName为键，以第二层HashMap键所对应的告警信息的告警类型、告警时间和对应的监测铁塔名称为值，分别存储对应于告警列表单元中左侧三个文本显示框的显示内容，从而完成告警列表界面列表数据的传递。
告警列表界面在接收到服务器返回的数据以后，首先进行MD5校验，校验通过后提取出listData参数并解析，最后设置各列表单元显示内容，从而实现告警信息的列表显示。
告警列表界面实现监测铁塔所有告警信息列表显示的流程如图4所示。
2 移动终端方案实现
为了验证本文通信铁塔状态监测系统移动终端设计方案的可行性，我们向服务器数据库中写入如下监测铁塔相关数据，如表1所示。
启动该通信铁塔状态监测系统移动终端应用，进入服务器设置界面，设置服务器IP地址和端口号为存储监测铁塔相关数据的服务器IP地址和端口号，登录成功后，各界面如图5所示。
对比图5和表1可知，本文提出的通信铁塔状态监测系统移动终端成功地完成了服务器中监测铁塔的地图显示、告警列表显示、告警信息显示、监测信息显示、巡检信息显示、基本信息显示，以及告警处理等功能。可见本文所提出的通信铁塔状态监测系统移动终端设计方案具备良好的可行性，具备实现通信铁塔工作状态实时在线监测的能力。
3 结束语
针对目前通信铁塔工作状态监测的诸多不足，本文创新性地提出了一种通信铁塔状态监测系统移动终端的设计方案。经验证，本方案切实可行，具备通信铁塔工作状态实时在线自动监测的能力，有效地解决了通信铁塔工作状态监测难的问题，弥补了通信铁塔状态监测系统设计方案在移动终端设计方面的缺失，对整个通信铁塔状态监测系统的研发具有一定的参考价值。
本文所提通信铁塔状态监测系统移动终端并不具备通信铁塔实时预警功能，需要进一步研究和完善。
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