基于iOS的远程路灯控制系统研究

郭少勇 张 怡

（1.西安市城市照明管理处，陕西 西安 710016；2.中国电子科技集团公司第五十研究所，上海 200063）

0 引言

随着全国新型城市化进程的不断推进，我国市政基础设施建设步伐也迅速加快，市政设施总量日益增多。同时随着生活水平的提高，人民群众对市政设施完好率的要求也越来越高，管养工作任务也日益艰巨。新时代的发展对市政维护管理提出了更高的要求，为切实提高市政维护管理水平，需要综合运用现代信息技术来创建市政维护管理的新模式。远程路灯控制系统用于移动作业，其拥有先进的平台支持管理工作的高效运转，为城市市政管理部门的发展提供了一种全新的且十分优秀的维护管理新思路。

远程路灯控制系统的建设目标主要是充分运用先进的信息处理技术，提高外业人员快速反应能力，缩短维护及维修时间，提高设施运行可靠性，提高照明管理服务水平，达到将信息系统延伸到工作现场的目的。

1 系统总体设计

1.1 需求分析

远程路灯控制系统实现照明数字化管理事务流转一体化，实现基于工作流的指挥中心外业人员之间协同工作，减少信息传递的中间环节，加快应急响应速度；用户可通过移动平板电脑查看竣工资料、安全施工手册等资料，不仅避免了携带大量纸质资料至现场，也为资料查询提供便捷。

系统可在现场对安装在配电箱内的照明监控控制箱实施远程启闭操作，并可实时获取工作状态和运行参数，在现场即可分析和评估照明情况。同时作业人员可方便地在现场就对照明监控控制箱进行参数设置，及时保证设施的正常、稳定运行。系统沿用城市照明监控系统的部分数据库设计，以实现与现有城市照明监控系统保持无缝对接，并保持即时更新。

1.2 系统概况

远程路灯控制系统运行在iPad系列平板电脑上，通过运行在服务器端的消息中间件与服务器和控制箱进行通信。系统分为两个主要过程：一是路灯控制箱操作过程，二是数据库同步过程。具体运行方式如下：系统通过3G无线网络访问架设在服务器上的消息中间件Web Service；通过调用消息中间件的接口，发送指令（如开关灯、选测、参数设置等）；消息中间件收到指令后，将指令转发给指定路灯控制箱；控制箱接受命令后进行操作，然后将操作结果返回消息中间件；消息中间件再将信息（如开灯成功、开灯失败、电压电流参数等）返回给系统。系统对控制箱进行参数设置后，需通过消息中间件将本系统的数据库与服务器端的数据库进行同步。

1.3 系统结构及功能模块介绍

远程路灯控制系统由前台应用层及后台处理层组成。如图1所示，前台应用层和后台处理层分别包含各自的功能模块。前台应用层的功能模块旨在给用户操作，对于后台处理层，用户虽然看不到但实际在整个系统中也是不可或缺的。在此罗列各个模块分别具有的功能：

图1 系统结构图

（1）用户登录模块：用户需要登录方可进入系统，系统用户数据资料都已录入数据库，只有认证的用户才会发放数据库权限给予运行系统。

（2）地图浏览模块：用户可以在界面中直观地浏览地图（平移、放大、缩小）。

（3）应急开关灯模块：用户可以对指定终端进行开关灯控制，用来检查终端故障或检验维修成效。

（4）控制箱选测模块：用户可以通过系统选测指定终端的进行状态，用来检查终端故障或检验维修成效。

（5）运行参数设置模块：用户可以通过系统对指定终端进行参数设置。

（6）GPS数据采集模块：系统可以自动获得当前GPS数据，并在地图上显示。

（7）数据库读写模块：系统通过对数据库读写进行编写，可方便快捷地调用所需要的函数，进行数据的显示与操作。

（8）消息中间件模块：用户可以将系统随时与服务器进行相互同步，使两边系统保持一致。

（9）XML解析模块：系统可以通过Web Service与任何返回系统的XML格式的数据，经过解析后，得到可在本系统显示的数据。

1.4 关键技术和控件

1.4.1 MapKit控件

MapKit控件是iOS3.0版系统新增的API，它可以在iPad上通过网络直接调用Google Map进行显示。MapKit控件是系统的和谐控件，提供地图的显示，可以通过手势实现地图的放大、缩小、平移、定位等基本功能。

1.4.2 GPS技术

GPS全球定位系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS在户外作业中的应用主要有用于城市照明空间基础信息的采集与更新和最优路径的导航。

系统首先发送GPS定位的请求，然后调用GPS模块来获取定位信息，之后得到GPS数据显示在地图上。这些看似繁琐的步骤，在系统中的运算在一瞬间即可完成。

1.4.3 XML解析模块

XML解析模块专门用来解析由消息中间件子系统的返回值，将解析后的数据传给路灯控制模块，显示操作结果。

1.4.4 Web Service技术

Web Service技术是一种构建应用程序的普遍模型，可以在任何支持网络通信的操作系统中实施运行，它是一种新的应用程序分支，是自包含、自描述、模块化的应用，可以发布、定位、通过Web调用。Web Service是一个应用组件，它逻辑性地为其他应用程序提供数据与服务。各应用程序通过网络协议和规定的一些标准数据格式（Http、XML、Soap）来访问 Web Service，通过Web Service内部执行得到所需结果。Web Service可以执行从简单的请求到复杂商务处理的任何功能。一旦部署以后，其他Web Service应用程序可以发现并调用它部署的服务。

系统的主要接口是与消息中间件Web Service之间的接口。主要功能是负责传递系统与服务器或路灯控制箱之间的数据。如图2所示，消息中间件部署在服务器上，由远程路灯控制系统与客户端数据库进行数据传递，系统通过3G网络可以查看Google Map，而系统的控制箱操作与数据同步都将通过服务器消息中间件与服务器数据库和路灯控制箱进行交互。系统只需调用消息中间件提供的接口，即可进行与服务器或路灯控制箱之间的数据交换，而不用去设计每条命令的具体格式。这大大减轻了系统的运行负担，同时使得系统整体运行效率显著提升。

图2 消息中间件

1.4.5 GDataXML库

由Web Service返回系统的是XML格式的数据，系统需要进行解析后，才能得到有用的信息。

GDataXML库是iOS系统下性能十分优秀的XML解析库，它封装了多种XML解析算法，使用起来非常方便。

1.4.6 数据同步算法

由于系统可同时运行在多个移动设备上，故数据同步功能是必不可少的。

系统的数据同步通过消息中间件Web Service进行。对于需要同步的数据，在本地的SQLite数据库和服务器端数据库均有一个记录上次同步时间的字段。iPad端每次读取服务器端最新任务数据时，对这个时间进行判断，如果服务器端的时间较新，则同步；而在iPad端每进行一次任务完成上报等操作，则将新的任务信息强制同步给服务器端，以保持服务器端最新。

具体同步流程：系统首先通过Web Service转发发送的同步请求给服务器，然后服务器进行判断，如果需要同步则同步数据并通过Web Service转发回系统，此时数据需要经过XML解析，随后把返回的结果显示在iPad的系统上；如果不需要同步则返回无效应答，同样由Web Service转发并经过XML数据解析显示在iPad的系统上。

2 用户体验

系统用户为路灯维修人员及市政人员。系统实现照明数字化管理事务流转一体化，实现基于工作流的指挥中心外业人员之间协同工作，减少信息传递的中间环节，加快应急响应速度；用户可通过移动平板电脑查看竣工资料、安全施工手册等资料，不仅避免了携带大量纸质资料至现场，也为资料查询提供便捷。

图3所示的图片即为系统运行时的主界面。用户登录的小对话框里，只有当用户名和密码都填写正确方可解锁整个系统界面，进入系统进行地图浏览等各项功能的操作。系统界面简洁明了，节省了用户的系统熟悉时间，提高了用户对系统的体验感受。

图3 系统主界面

3 结语

远程路灯控制系统使路灯控制系统更具人性化，为维护人员外出作业提供了便捷，可以在任何有无线网络的地方迅速通过操控iPad对终端进行测试。系统通过平板电脑和已经非常稳定的无线网络技术使维修人员在城市照明维护管理中实现真正的移动作业，该系统将成为已经跨入无线网络和便捷操作时代的领头先锋。

［1］Joe Conway,Aaron Hillegass.iOS编程［M］.第 2版.夏伟频译.华中科技大学出版社，2012

［2］Mark Dalrymple.Objective-C基础教程［M］.高朝勤，杨越，刘霞译.人民邮电出版社，2009

［3］拉哈万蒂夫.iOS 4编程经典实例［M］.侯荣涛，韩进，侯硕楠译.中国电力出版社，2012