毕业论文—基于Android的安全生产执法管理系统的设计与应用—开题报告.doc

目录
1 课题背景 4
2 文献综述 5
2.1 Android平台的框架 5
2.2 Android平台的特点 6
2.3 Android 平台的发展 6
3 研究目标 8
4 研究内容 9
5 主要研究方案、技术路线与可行性分析 10
5.1 主要方案 10
5.2 技术路线 11
5.3 可行性分析 12
6 预期研究成果 13
7 工作基础和条件 14
7.1 硬件条件 14
7.2 软件条件 14
7.3 网络条件 14

基于Android的安全生产执法管理系统的设计与应用
摘要
从当前安全生产执法所面临的手段落后，监察尺度不统一等实际问题出发，针对安全生产执法的特点，设计一种新型的移动执法系统。运用Android平台，以新一代智能手机为硬件设备，进行安全生产执法软件的创新设计和应用，紧密结合安全生产执法监察人员日常巡查的流程和内容，借助GPS进行定位提示和记录，通过3G无线通信网，实现终端机与安全生产信息系统的互联，并获得相关信息数据支撑。该系统可在执法现场实施查询、录入、打印执法单据等相关功能，实现安全生产信息实时采集、传输及处理的功能，最终达到安全监察部门移动执法，从而提高执法效率的目的。
关键词：Android；安全生产执法系统；GPS；3G
Design and Application of Production Safety Law Enforcement Management System Based on Android
Abstract
From the currents Production Safety Law Enforcement facing backward, monitoring scales are not uniform, the actual questions, it features for the safety of law enforcement, to design a new mobile law enforcement system. The use of the Android platform to a new generation of smart phones to hardware devices, the safety of law enforcement and application of innovative design software, closely monitor the safety of law enforcement officers daily inspections of the process and content, with tips and record GPS positioning, wireless communication via 3G network, to achieve a terminal and Internet safety information systems, and access to relevant information and data support. The system can be implemented in the field of law enforcement inquiry, entry, print documents and other related law enforcement functions, to achieve real-time safety information collection, transmission and processing functions, eventually moving up to the safety of law enforcement and supervision departments to improve law enforcement efficiency.
Keywords: Android; Production Safety Law Enforcement System; GPS; 3G
1 课题背景
我国当前经济正处在快速发展时期，受经济和社会发展水平制约，安全生产事故总量呈逐年上升趋势。按照安全生产与经济社会发展的关系模型，现阶段的安全生产形势十分严峻。除了加强安全生产立法、加大安全生产执法力度，促进生产经营单位加大安全生产投入水平、全方位提高从业人员安全生产素质外，应利用安全生产科学技术从本质上提高安全生产水平，促进经济、社会稳健的发展。因此，研究移动执法系统在安全生产领域的应用具有重要意义，它将从生产经营单位的内部管理到政府相关职能部门的监督管理，以及在应急救援等各个环节中发挥重大作用。
在传统的生产经营单位安全生产监督中，如遇到突发事故或受理投诉举报，执法监管部门往往是事前取得生产经营单位的相关资料，然后根据相关信息派遣执法监管人员前往事发地，进行现场取证，然后回去整理、汇总采集的信息，再经由相关部门审查，最后对相关的违法行为或事件进行处置，这种执法方式日益显得被动。尤其是在现今市场经济环境下，竞争日益激烈，生产的带来安全问题日趋严重，因而执法监管人员必须通过主动巡查发现问题，当场现场取证、及时上报并进行现场处置。这样才能提高相关执法监管部门的执法效率和管理水平。
基于Android的安全生产执法系统正是针对这种情况设计的。它是通过在移动执法终端上使用应用软件，利用移动互联技术尤其是3G技术，实现随时上网或长久在线，使数据的获取更加便捷，使信息处理更加快速、高效。该系统以无线通讯技术为支撑，以移动终端设备为信息载体，结合嵌入式应用软件，以执法现场为信息、数据的采集点和使用汇集点，使执法过程更加及时、有效。采用支持无线上网技术的智能手机通讯设备，实现了跨流程数据库、跨地理阻隔的现代化安全生产执法。移动通信网络，提供了一个实时快速、安全、覆盖范围广及稳定性好的虚拟专用数据处理通道，使执法监管部门在现场巡查的同时随时获取相关资料信息，以便及时了解各个生产经营单位的安全生产现状，督促生产经营单位完成安全隐患的治理，加强对生产经营单位的安全监管。
2 文献综述
Android一词的本义是指机器人，同时也是Google于2007年11月5日联合34家移动技术和无线应用领域的领军企业联合组成的手机开发联盟（Open　Handset Alliance）宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件[4]。其开放性保证该平台不存在任何阻碍移动产业创新的情况，但开发人员在该平台开发的所有应用程序，必须是使用Java语言编写的，在Android　Runtime的Dalivk虚拟机上运行的[5]。
2.1 Android平台的框架
Android基本上就是一种嵌入式Linux系统再加上一些重要的手机应用开发软件，其整体自底向上由4个主要层次构成，包括Linux内核层（Linux　Kernel）、函数库(Library)和Android运行时库(Android　Runtime)、应用软件架构（Application Framework）、应用程序（Application），如图2.1所示[1]。

图2.1 Android的框架结构
1. Linux内核层
Android基于Linux2.6提供核心系统服务，负责硬件的驱动程序、网络堆栈、
电源、系统安全机制、进程管理以及内存管理等功能[38]。内核层也作为硬件和软件之间的抽象层，它隐藏具体硬件细节而为上层提供统一的服务。
2. 函数库和Android运行时库
函数库由大多数开放源代码的函数库组成，包含一个C/C++库的集合，供Android系统的各个组件使用[39]。这些功能都通过Android的应用程序框架应用软件架构展示给开发者。而所有应用程序都可以使用的强大而轻量级的关系数据库引擎。
函数库和Android运行时库是并行的，在此提供Android特有的Java内核函数库与可转换Java运行码Bytecode。为Android专属的Dalivk虚拟机，可以通过Java语言编写Android应用程序，并在Android平台上同时运行多个Java应用程序[12]。Dalivk虚拟机依赖于Linux内核提供基本功能，且是基于寄存器的虚拟机。寄存器虚拟机支持提前优化，因而对于更大的程序来说，编译的时候花费的时间更短。而且Dalivk允许在有限的范围之内同时允许多个虚拟机的存在，并且每个Dalivk应用作为一个独立的Linux进程执行，这样为了防止在虚拟机崩溃的时候所有程序都被关闭，这也是Android平台的一个亮点[26]。
3. 应用软件架构
这是所有Android重点应用程序框架接口的总集合，主要的目的是让程序开发者可以更方便地使用这些常用的应用程序进行设计架构，以便更快速地开发Android应用程序[37]。所有的应用程序其实是一组服务和系统，包括视图，丰富的、可扩展的视图集合，可用于构建一个应用程序等。
4.应用程序：
最上层的应用程序都是用Java语言开发的应用程序，例如Google Maps、E-mail、即时通信工具、计算机、浏览器、通讯本、MP3播放器等[8]。
2.2 Android平台的特点
一、开放性
在优势方面，Android平台最突出的就是其开放性，开发的平台允许任何移动终端厂商加入到Android联盟中来[17]。由于开放性让其拥有了更多的开发者，也正是因为这个原因，用户和应用的都日益丰富，一个崭新的平台随之很快地走向成熟。
二、开发的商多样性[6]
Android平台提供给第三方开发商一个十分宽泛、自由的环境。因此他们不会受到各种条条框框的阻挠，也由此诞生了很多新颖别致的软件。
三、与Google应用软件兼容性强[36]
如今叱咤互联网的Google已经走过10年的历史。从搜索巨人到全面的互联网渗透，Google服务如地图、邮件、搜索等已经成为连接用户和互联网的重要纽带，而Android平台手机将无缝结合这些优秀的Google服务。
2010年末数据显示，仅正式推出两年的操作系统的Android已经超越称霸十年的诺基亚Symbian系统，跃居成为全球最受欢迎的智能手机平台。当今，Android的主要竞争对手是苹果的IOS，微软的WP7以及RIM的Blackberry OS。
2.3 Android 平台的发展
促进Android 平台发展的因素主要有两方面：
1. Android 操作系统带动Android 手机软件发展。
谷歌Android 部门负责人Andy Rubin 于2010 年12 月9 日通过Twitter 宣布，Android 手机的日激活量已经超过30万部[34]。谷歌CEO Eric Schmidt 今年2 月表示，Android 手机的日出货量达到6 万部，而最新数据已经达到那时的5倍[33]。可想而知，使用量越来越大的Android 手机，无疑给手机软件提供更多的发展空间，届时将有更多的开发商及专业人士投入精力进行Android 手机软件开发，而即将面市的更多的Android 手机软件也必定会更加多样化和人性化。
2. Android 软件的开发条件促使Android 软件丰富多彩。
基于Android 平台进行软件开发，只需要开发者搭建一个完整的Android 环境，利用Java 语言及Android 自身的开发包就可以进行Android 应用程序的开发。而在现今的环境下，专业的java 开发团队比比皆是，他们可以很快掌握Android软件开发技术，这就意味着Android 软件开发将拥有庞大的技术支持[27]。所以Android 软件市场会在众多优秀的java工程师的努力下逐步开阔，这是Android 软件发展的新契机。
作为最近几年才涌现的智能手机操作系统，Android 操作系统无疑是一个新手，但是借助Google 牵头的OHA(Open Handset Alliance)开放手机联盟的成功运作，多家智能手机制造商不断推出基于Android 操作系统的智能手机，使Android操作系统的市场份额以及影响力与日俱增，其前景正被越来越多的人看好[38]。基于Android 平台的应用系统从功能上来说将主要朝三个方向不断前进，使软件更加精细和成熟：
1. 通讯功能
这是智能手机的最显著的本领。从当初简单的通话到后来传送文字及图片，手机的通讯功能日益壮大。在Android软件中，致力于改善通讯功能的软件将大放异彩，包括即时通讯工具、文件传输等。届时，用户可以完全利用手机和外界联系交流，这也使得智能手机成为推动3G 通讯发展的主要因素[35]。
2. 商务功能
目前为止，大部分的智能手机用户对手机的商务功能期待很高。用户利用手机软件进行收发电子邮件，处理数据文档以及利用商务平台进行电子商务。其中，类似于PC 上的个人知识管理软件将得以实现，用户可将网络上的有用知识收集整理，并进行阅读交流，这将提高知识的利用率，也方便用户进行交流讨论。
3. 休闲娱乐功能
过去由于手机存储量的限制及目前的网络状态，Android 手机上的网络游戏较为贫乏。但随着硬件设施飞速发展，人们不再局限于单调的图片、单机版的掌上游戏，而是关注于丰富多彩的网络视频、规模较大的网络游戏。如今3G 时代已经到来，各游戏开发商已投入大量精力用于手机游戏开发，不久的将来，用户也可以在自己的手机上进入畅通无阻的娱乐世界[6]。
3 研究目标
生产过程中，生产经营单位是安全生产的主体，负有对安全生产的全面责任。在生产经营单位日常运作中，安全生产管理十分复杂，涉及生产过程的各种设备设施的检测、维修、维护，生产操作人员的操作行为、防护设备的使用，特种作业过程中的监护、管理等。面对各类安全生产隐患，如何避免、防范都是安全生产监察中的重要内容。
目前，现行的安全生产监察中存在以下问题：
1. 无法快速查询生产经营单位相关的数据。
巡查时，需要查看生产经营单位安全评价审批信息、安全生产许可证、人员操作证等信息，但相关资料繁多，且可能由不同人员保管不能集中翻阅，因而现场查找、核实资料不仅浪费了时间，还降低了执法效率。
2. 缺乏有效的地理导向，无法快速达到生产经营单位执法。
由于生产经营单位数量繁多，部分生产经营单位地处偏远位置，使得执法人员无法迅速正确找到生产经营单位开展工作，这不仅降低了工作效率，而且执法效果大打折扣。
3.执法时需要设备繁多，整理数据繁琐。
现场执法中除了笔录，还需要照片、声音、录像等证据，每次执法需要带照相机、录音笔、录像机等设备，执法回来后再进行整理，费时费力，且出错率较高。
因而，针对上述问题，开发设计了基于Android的安全生产执法系统。该系统建立了从执法现场到后台管理的网络结构，从而实现相关部门可以通过随身携带移动执法终端机，借助移动通讯网络，运行基于Android的安全生产执法系统，获取生产经营单位的相关背景资料，人员证件信息、行政审批信息等，及时核实生产经营单位安全生产情况信息，掌握重大危险源的布局情况，对其安全生产情况进行主动的指导。
4 研究内容
设计开发的基于Android的安全生产执法系统以Android为平台，将GPS、移动通讯网络等应用软件有机结合。
1. GPS技术
Android自带的GPS全球卫星移动定位技术，使执法监察人员获得精确位置，为正确快速到达目的地提供了有力的保证。
2. 移动通讯网络
通过3G网络，提供实时的数据无线分组发送和接收，为信息的采集、传输起到支撑作用。
3. 安全生产执法系统
通过使用运行安全生产执法系统，实现了执法现场和核心数据库的对接，从而保证相关信息的正确性和有效性。此系统可以为执法监察人员提供导航、定位、监控等服务，同时通过移动通讯网络实现信息交换、处理、共享等功能，从而提高执法效率和速率。
本论文将从基于Android的安全生产执法系统的功能需求分析着手，对其进行软硬件的设计与实现。本文的主要研究内容概括如下：
1) 分析了新时期安全生产系统信息化建设面临的挑战以及当前系统存在的缺陷，进一步阐述开发移动执法系统的必要性和紧迫性。
2) 通过对安全生产执法过程的详细分析，确定系统中的功能模块。
3）通过对安全生产执法功能的需求分析，确定基于Android的安全生产执法系统的开发流程。
通过使用移动终端机上的安全生产执法系统，实现执法现场和核心数据库的对接，从而保证相关信息的正确性和有效性。此系统可以为执法监察人员提供导航、定位、监控等服务，同时通过移动通讯网络实现信息交换、处理、共享等功能，从而提高执法效率和速率。

5 主要研究方案、技术路线与可行性分析
5.1 主要方案
论文将从基于Android的安全生产执法系统的功能需求分析着手，采用嵌入式开发技术和网络通信技术，将移动GIS技术和GPS技术应用到安全生产执法过程中，并对其进行软硬件的设计与实现。论文将对网络结构和主要业务模块进行分析和设计。
1. 网络结构
通过对安全生产执法过程的分析，基于Android的安全生产执法系统的网络结构分为现场执法、核心数据库和后台管理三个部门，示意图如图4.1所示。该系统以Android智能手机为硬件载体，进行现场数据采集，使执法监察人员能及时获得第一手信息，并进行信息核实，将现场处理结果随时向执法监管部门通报。

图5.1 网络结构图
2. 主要业务模块
通过对安全生产执法内容的需求分析，将基于Android安全生产执法系统分为6个主要业务模块，分别为生产经营单位信息管理、危险化学品信息管理、安全生产法律法规查询、证件查询、现场执法和应急救援辅助。
1. 生产经营单位信息管理：该模块主要用于对生产经营单位的基本信息、生产经营单位安全培训、生产经营单位安全管理人员、生产经营单位设备设施、生产经营单位应急救援资源等情况进行查询，通过输入生产经营单位名称，可以检索到相关类似名称的单位，返回符合查询条件的生产经营单位名称列表。根据需要，点击生产经营单位列表，进一步查询所需的生产经营单位其他信息，例如工商注册号，法人、职工人数、经营类型等。
2. 危险化学品信息管理：输入特定的危险化学品名称，查询相关特性。
3. 安全法律法规查询：通过输入法律法规关键字，实现法律法规检索，并根据需要，从核心数据库发送到执法终端机，实现在线浏览功能。
4. 证件查询：发送证件号码，通过核心数据库检索该持证人员的信息，例如姓名、性别、照片、身份证号、考试通过时间、证件有效时间等信息，并将查询结果返回执法终端机。执法监察人员将获取的数据信息与实际证件进行核查，检验证件的有效性。
5. 现场执法：现场监察过程中，对涉嫌违规的生产经营单位信息进行录入，并完成违规地点、原因、责任人等信息的填写，更可以根据需要进行拍照或摄像，将图片或录像存放在制定目录下实现上传的功能。
6. 应急救援辅助：通过具有GPS的全球定位系统的执法移动终端，实现事故地点定位、最佳救援线路规划等功能。核心数据库可以对手机用户群发通知，实现突发事件群体通知的功能。
5.2 技术路线
系统采用Android系统作为开发设计平台，它以Linux为内核，独特的Dalvik虚拟机，快捷的XML布局方案、轻量级的SQLite数据库以及多媒体技术。同时，它还具有强大的网络访问功能，集成3G网络与WiFi、蓝牙等无线网络技术，并且可以使开发者之间的功能模块进行共享，高效的功能模块重用使开发的周期缩短更短，开发难度降低更低。基于Android平台进行开发的安全生产执法系统，可以很更好地利用Google Maps地图资源以及开放的API接口，这也在很大程度上降低了系统开发的难度。
基于Android安全生产执法系统的总体框架如图5.3所示，系统主要由应用系统层、应用服务层、数据库层作为主要支撑服务层，而应用层主要包括生产经营单位信息管理、危化品信息管理、安全法规查询、特征作业操作证验证、现场执法、应急救援辅助等6个业务模块。

图5.3 总体框架图
5.3 可行性分析
Android平台具有完善的程序开发环境，包括模拟器、除错工具、程序执行所耗用存储器、性能评价等功能。提供了两个基于位置服务的地图API开发包：android．location以及com．google．android．maps．通过对这两个地图API开发包内与位置服务相关类的使用，配合设备本身具备的定位定向等相关模块，可以很好地实现对安全生产执法应用程序的开发。Android以其集成的独特的地图服务模块，以及对硬件性能的低要求，对3G等无线网络迅捷的访问功能，为设计开发安全生产执法系统带来很大的便利，为解决移动空间信息提供了高效的开发平台。比起其他系统，该平台继承了Java语言的可移植性，独特intent模块共用机制，开放并开源的特性，更为灵活的可移植性，以及对系统性能的低要求。
结合对安全生产执法业务的详细分析，确定系统中的功能模块。针对安全生产执法功能的需求分析，设计基于Android的安全生产执法系统的开发流程。
以Android为平台开发的安全生产执法系统很好地利用Google Maps地图资源以及开放的API接口，可以有效地解决执法效率低的问题，提升安全生产监管的信息化程度，实现安全监察全面化、规范化管理，提高行政效能，降低行政成本。
6 预期研究成果
基于Android的安全生产执法系统利用Android平台加载的Google Map，手机的GPS全球定位系统，通过移动网络实时与服务器联系，可以实时了解、监控生产经营单位安全生产情况。基于Android的安全生产执法系统预期实现以下这些功能：
1. 重大危险源的确定
通过执法监管人员对生产经营单位的主动巡查，现场记录危险化学品的种类和总量，确定设立重大危险源。对这些生产经营单位进行重点监控，对可能的事故后果进行分析，为建立有效的应急救援指挥系统和监控预防机制提供数据保证，杜绝或减少重大安全生产事故，间接地创造生产价值，为经济发展作贡献。
2. 操作使用简便
Android移动电话作为联络工具，与使用者生活息息相关几乎是24小时形影不离，相比之下，人们使用电脑时间就短的多。换而言之，利用基于Android安全生产执法系统用户可以实现随时、随地办公和电话联络本身功能之外，还可以享受与位置有关的服务，如当执法监察人员走在大街上，可以查询“需要监察的单位在哪里”，能随时能够了解的详细情况，这类服务是目前其他移动执法系统无法提供的。同时系统提供统一执法平台、执法流程、执法表单、执法用语，可以有效地避免执法不力情况的发生。
3. 先进的地理定位
利用基于Android的Google Map地理信息系统，安全生产执法系统不仅实现了执法人员需要的单位查询、单位定位功能。而且通过Android手机的GIS系统、实时定位、轨迹回放等技术，加强对执法人员的监督管理。
7 工作基础和条件
通过前期大量文献资料的阅读，了解Android平台的性质及特点，为日后开发做足功课。
近阶段计划通过分析安全生产执法的流程和功能，初步拟定了基于Android的安全生产执法系统的网络结构和业务模块，为下一步Android的安全生产执法系统的流程开发做好前期准备工作。
7.1 硬件条件
采用Android平台的手机，支持3G网络。选用了HTC智能手机（支持3G网络）作为运行平台，可以避免重复硬件开发，提高开发速度，节约成本。
7.2 软件条件
选用Oracle10g 免费版本搭建数据库。Oralce10g是Oralce公司的数据库管理系统。其技术成熟,拥有大量稳定的关键应用客户,有很好的声誉。它能充分利用最新硬件的新功能,如多CPU大内存、高速硬盘、高速网络等,扩展能力强,能随硬件的升级而相应提高性能。同时，数据库又能支持大容量数据,不会因为数据的快速增长而降低性能，在线事务处理能力强,支持大量的在线用户、大量的并发查询和大量的并发数据更新。相比其他数据库而言，Oracle10g数据库数据安全机制更为完善,如日志、备份等，并能支持数据的快速恢复能力，更适合安全生产核心数据库的要求。
应用Android系统自带的Google Map，添加增加学校、医院、加油站等图层信息。
软件开发环境的搭建方法如下：在Windows XP SP3或WIN 7操作系统下，前先需要安装JDK6。其次下载安装Eclipse IDE、安装ADT插件、下载并设定地理位置信息。
7.3 网络条件
基于Android的安全生产执法系统以移动通信公司网络为基础，可以提供一个实时快速、安全、覆盖范围广及稳定性好的虚拟专用通信与数据处理系统。
数据通信：手机底层通信采用socket与服务端数据交互。
网络传输：利用3G网络实现数据传输。
定位传输：利用GPS/移动基站进行定位信息传输。
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