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马宁的嵌入式开发研究

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灾难环境下的Mobile应用构建及部署

写下这个题目绝对不是为了哗众取宠。看题目大家都会知道这篇文章的源头在哪里,的确地震之后,我一直有一种无力感。IT系统无法快速切换到灾难状态,于是,很多的信息管理又再次回到笔和纸的时代。但是,信息管理系统在灾难中其实更为重要,比如救灾物资的跟踪、发放,遇难人员身份确认和统计,GPS导航等等。尤其是我们的Mobile移动终端设备,其实能够发挥比平时更大的作用。

在这篇文章中,我试图思考一个问题:如何让我们的IT系统在灾难面前更加有效的运行起来?至今我没找到答案,不过,我希望能够让大家重视灾难环境下的IT信息管理。

灾难后还剩下什么?

逃出生天的人们往往会下意识地检查一下肢体是否还完整,同样,一个灾难过后的IT系统,我们也要首先知道,哪些部分可用,哪些部分不可用。首先是不可用的:

1,  电源:

24小时将完全依赖电池或后备电源供电,24小时后可能会间断性电源或发电机供电;

2,  信息网络:

灾难核心区,有线网络将无法使用,边缘地区的网络将在24小时后恢复;依赖移动电信网络的无线网络将遭到毁灭性打击;

3,  计算机设备:

因为无法移动,所以在灾难过程中计算机设备会遭到摧毁,而之后的电源、网络等问题会造成信息孤岛。

可用部分:

1,  便携设备:

不依赖AC电源供电的PDA等设备更容易适应灾难后的环境,但要考虑电源问题。

PDA能做什么?

在便携设备中,PDA是最能适应灾难环境的电子产品,只要有相应的软件配置,就可以快速切换到灾难救援之中。工业标准的PDA(或EDA)本身就可以工作在野外环境中,对于灾难环境来说,硬件本身不是问题。PDA设备能够提供的功能:

1,  信息管理平台

可以完成灾难环境下的信息管理,如灾民统计、遇难人员统计、物资统计、物资发放明细记录;

2,  GPS导航平台

外接GPS设备后,可以用于指示救援人员位置、记录被困人员位置、获取地理信息等;

3,  信息交换平台

配合RFID,作为信息交换平台,如交换救灾物资的信息,记录和快速浏览伤员情况等;

4,  图像采集平台

采集视频、音频和图片信息,如遇难者身份确认等;

5,  信息查询平台

用于查询遇难者信息、寻亲、救灾物资信息、灾情通报等。

PDA的限制和应对之道

尽管PDA是最适合救灾的信息设备,不过PDA也有其局限性,接下来,我们试图来想办法解决:

1,  电源

灾区不会有电,所以

1)我们必须配备大功率的电池,并且配备手机电源伴侣,能够让PDAGPS等电子设备坚持72小时以上。

2)并且配备各种充电设备,增强电子设备的可用时间,考虑太阳能、汽车电源、发电机等备用充电方式。

2,  网络

已有数据网络,比如有线网络、GPRSCDMA等肯定会被摧毁。

1)  我们可以搭建依赖卫星地面站的无线网络,卫星地面站可以完成与外界通讯,而无线网络可以完成某个覆盖范围内电子设备的信息交换。

2)  更为残酷的现实是,很多电子设备必须通过点对点通讯来完成数据交换。

3,  数据库

因为网络的关系,外界的中心数据库是无法访问的。

1)  使用PDA本身自带的移动数据库存储信息;

2)  使用RFID等标签设备存储信息,如病人的医疗信息等;

3)  在有机会的情况下,PDA通过网络和中心数据库进行信息交互,比如PDA设备被带出灾区时。

4,  外设

必须能够连接的设备如下:

1)  GPS

地理信息的获取对于救援工作的作用毋庸置疑,我们还需要能够标记等待救援人员的方位等信息;

2)  蓝牙、红外:

在外部网络不通的情况下,作为短距离通讯手段,即可以连接外设,又可以作为PDA之间的通讯手段;

3)  RFID

作为身份识别的重要载体,能够读取和写入信息,随伤员或救灾物品一起部署;

4)  摄像头:

作为统计灾情、遇难者身份确认的手段,我们可以通过摄像头、数码相机等留存证据,待灾后辨认;或者上传灾区信息,用于救灾决策。

 

移动救灾系统的功能

将来开发这套系统的程序员肯定会很郁闷,谁都希望自己的软件能够被使用,但是用这套软件的时候,就意味着灾难的来临。我们无法预测灾难,不过只要能在灾后起到作用,也就足够了。先来试想一下救灾系统应该包括的功能:

1)  现场救援

现场信息记录、与生命检测仪等系统互联,获取生还者信息,统计遇难人数、身份,绘制现场简图;

2)  伤员救护

配合带RFID的手环,记录伤员身份信息、伤病情况、救治情况、后续治疗建议,待后送之后,医生可以根据信息进行快速诊断、救治。如果配合电子病历系统,可以快速将信息导入医院管理系统中,方便之后的治疗;

3)  地理信息

使用GPS及地图系统,为救援人员指示目前方位、目标方位等信息,还可以记录待救援人员的位置,方便指挥系统进行合理的人员分配;

4)  物资管理

进行物资管理及分发,从中心数据库中获取物资信息:如种类、数量、目的地、运输方式等;运送到救助点后,进行物资发放的同时,收集受救援者的信息。留待灾后进行统计时,防止物资发放过程中出现的问题;

5)  灾情报告

对于救灾决策而言,获取灾情信息的报告也至关重要。统计受灾人数、遇难者人数、房屋财产损失、检疫卫生信息等,获取视频、音频、图片资料,及时上报。

6)  遇难者身份确认

遇难者身份确认也是历次大灾难中的难点,获取遇难者信息,如图片、身份信息、DNA信息等,配合RFID或条形码标签,然后录入数据库中,进行伤亡人数统计、身份识别等工作。

7)  寻亲

登记遇难者、伤者与幸存者的身份信息、所处位置,为幸存者提供亲属、朋友的查询服务。

 

移动救灾系统的设计架构

Mobile系统为了应对Offline状态,已经有了离线访问、本地数据缓存等机制,来保证数据完整性,但是在灾难体系下,这种机制还要继续深化:

1)  Server状态下的P2P信息传递

在无法访问Server的情况下,Mobile设备之间应该具备点对点信息交互的能力。当处于同一区域的两台设备相互发现后,应该按照一定的规则进行数据交换,当信息交换频率达到一定密度时,所有设备的信息应该都是最新的。

所以,在设计数据库时必须保证:1,使用GUID作为每条记录的唯一标记ID2,使用时间戳来判断记录是否为新。

2)  Server进行数据同步

在进行数据交互之后,Mobile设备的信息还是需要与Server进行交互的。途径有两种:1,当救援人员从灾区出来时,有无线或有线网络被发现时,系统会自动上传未上传信息(至少有些救援人员是穿梭于灾区与后方之间运送物资的,使用他们的设备作为信息载体,将信息进行及时后送是可行的);2,架设临时的数据传输系统,比如卫星地面站,成本会比较高。

 

 

待解决的问题

我们无法预知下一次的灾难是什么样子的,所以救灾系统的最大敌人就是——时间。我们无法根据已知需求来针对下一次灾难来部署IT系统,只有在灾难发生后的几个小时迅速根据已知情况来进行部署工作,然后在随后的几天时间中逐步修改已有系统。如果某个功能需要两周时间来实现,对于灾难情况下的IT系统来说,是没有任何价值的。

所以我们尽可能做的是:

1,  依赖现有系统

比如GoogleLive使用已有系统来搭建灾情信息系统,尽管实际作用有限,不过已经是可喜的第一步了。目前很多网站都提供二次定制的API,这将是我们可以利用的宝贵资源;

2,  组件化、模块化

预先开发救灾系统的某些模块,根据具体需求进行定制或分类部署;

3,  可定制性

根据现场需求定制某些模块中的特殊功能,比如增加新的数据信息分类等;

4,  可修改性

一旦发现现有救灾IT系统不符合实际要求,开发人员能够在很短时间内进行修改,将修改之后的软件进行再次发布。

 

也许这一切都是纸上谈兵,但是IT的意义就于让信息交换更加顺畅、有序,而在灾难的背景之下,信息的正常传递就显得尤为重要。

保证已有IT系统的正常运行,并将其快速转入灾难体系,参与到灾难救援过程中,其实是我们之前很少考虑的一个问题。有个很简单的例子,我们经常在做系统设计时,说到网络连接,随口就是GPRS/CDMA,可是在灾难背景下,这一切都不存在了。GPRS/CDMA不存在了,网络就不存在了吗?错,我们还有蓝牙。于是,我循着这个思路,写了上面的文字,期望对面对下一次灾难的救援有所帮助。尽管很不成熟,但我认为有实现的可能。

借用这次灾难中的一句名言作为结尾,期望灾区的人一切都好:

所谓奇迹——就是你修房子时能在十年前,想到十年后的事情。

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#1楼    回复  引用  查看    

2008-05-20 19:42 by aspnetx      
依赖GPS确实可以发挥很多实质性的作用.
不过,考虑到信息采集人员,可能要有一些困难.另外有些地方,人都到达不了,就更别提一个设备了.

另外关于CDMA,前些天突然收到了联通的一个广告,大意是说地震的时候移动的信号都没有了,就我们CDMA的信号有,所以空投了很多CDMA手机并且发挥了很大的作用.

还有,并不是技术能主导一切的,试想为什么国内的PDA等数码设备没有无线网卡呢?

#2楼    回复  引用  查看    

2008-05-20 21:20 by 水果阿生      
没有无线网卡是因为信息产业部对无线接入有管制,当然这部现在没有了,改名工业和信息产业部了,但是国家没有推出自己的winmax标注之前,还是wifi标准咱们就不能用。至于CDMA比GSM信号好,这早就是不争的事实,通信行业内人所共知,但是一些历史因素,有兴趣的人可以看文章结尾提供的链接。所以国家不得不支持中国移动使用GSM这种落后技术,当然了,联通的新技术也好不了多久,不久以后5和3,电信和联通的CDMA合并成新电信,而联通的GSM部分和网通合并成为新联通之后,CDMA优势就不属于联通了。
老马的想法真的挺好,如果有可能应该找个公司实现一下,全世界可能都需要这个内容。包括日本一类。
http://www.yeeyan.com/articles/view/freeyiyu/6307

#3楼    回复  引用    

2008-05-20 21:27 by yingzi2 [未注册用户]
mobile与服务器同步数据需要GPRS网络,灾难后GPRS网络瘫痪掉与服务器同步数据是个难题.

#4楼    回复  引用  查看    

2008-05-20 23:06 by 簡簡單單..      
Mark

#5楼    回复  引用  查看    

2008-05-21 00:05 by 把大海藏到心里      
这个平台的成功实施无疑将对人类生存起到极其重要的作用!
然而,整体的进步需要局部的进步为前提,如果整体的某一个部分跟不上,那整体的作用将无法有效发挥!我感觉我们国家虽然服务业十分发达,但是还是缺少一些高科技的东西,比如餐馆,国外就有那种自动点菜的,反正不是靠人工去实现的。我们搞IT的其实有很多项目可以去实践的,然而,做这么一套系统,还需要硬件设施方面的协同工作,才能有效发挥系统的整体功能。
再比如预警系统,也要靠硬件或电子方面的发明的应用才能给软件提供数据,这个硬件方面的发展似乎我们国家还很落后啊!

一些拙见而已!

#6楼    回复  引用  查看    

2008-05-21 08:21 by aspnetx      
@水果阿生
不愧为苏鹏老师,呵呵.
举wifi这个事,主要还是想说明,有些事不是以技术为主导,还要考虑到很多因素.

#7楼    回复  引用  查看    

2008-05-21 08:28 by 水果阿生      
@aspnetx
你看懂了我的意思。其实就是这个意思,老马的想法特好,但是也有一点这个意思,所以不知道什么时候能用上。

#8楼    回复  引用  查看    

2008-05-21 09:16 by airwolf2026      
--引用--------------------------------------------------
aspnetx: 依赖GPS确实可以发挥很多实质性的作用.


还有,并不是技术能主导一切的,试想为什么国内的PDA等数码设备没有无线网卡呢?
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哈哈.所以现在俺推荐别人都买水货手机,带wifi功能还是方便啊

#9楼    回复  引用  查看    

2008-05-21 10:44 by 蛙蛙池塘      
楼主应该是mobile的大牛吧

#10楼 [楼主]   回复  引用  查看    

2008-05-21 11:01 by 马宁      
谢谢大家的讨论,在灾难面前每个人都是渺小的。
我只是想开个头,让大家一起思考,在面对灾难时,IT可以起到什么作用。
尽管有各种限制,不过我想,聪明的程序员们总会找到问题解决的办法,对吧?

#11楼    回复  引用  查看    

2008-05-21 14:32 by Titan      
灾难来临的突然性,使得个人很难具有携带这种设备的机会;在救灾和灾后管理上还是靠大方向的决策,这样的小装备能起到的作用很小。

在预警方面,根据日本朋友的介绍,他们地震前几十秒是能测出的,不要小看这震前短短的几十秒,能救很多人。他们会通过快速警报在固定的地点发警报。
我觉得mobile上的能做的话,如果能动态的接受这种广播预警信息也是很有用的。比如我正好在离固定警报点很远的一个厕所里,非常投入以至于没听到远处的警告,这个时候WM6系统自动振动铃声大响告知有地震......

GPS只能是单向的收信息,无法双向的提供自己的信息,在这样的场景中用处也有限啊。号称国内的北斗可以双向,可是并不民用。所以在GPRS,GSM,CDMA都垮掉的情况下,基于网络网络的应用全部crash。所以在没有更好的无线技术情况下,移动设备的网络优势或者说网络功能也全部disable了。

再好的设备也需要有人用,还是普及一下地震的救灾基本常识,再上一些救灾管理上的优化。我们无法躲避天灾,只能减少人祸。

#12楼    回复  引用  查看    

2008-05-21 16:23 by fox23      
@Titan
你的提议很不错,动态的广播地震信息从技术上来说是完全可以实现的,问题难在这需要很多方面的共同协作,地震检测方,运营商甚至设备Oem都要牵涉进来.GPS更是不好用,除非中国有了所谓的“GPS运营商”。
目前来看,我们国家在灾难预警信息化方面的确比较落后,不过还是相信一定会慢慢好起来的。对IT来说,这个点(灾难预警信息化)可能是一个机遇,同时也是咱们这些IT业者所肩负的责任。

God bless china, God bless Chinese

#13楼    回复  引用  查看    

2008-05-21 21:19 by MacintoshM      
@Titan
非常赞成你的观点!其实在你的构想上,手机还有很多可以发挥用处的地方。
比如,灾难预警信息,可以以运营商发送小区短信或者电话响铃的方式来进行,比使用基于GPRS等无线网络的方法实时性和带宽利用率要高很多。
灾难发生后,没有网络服务时,手机应该可以自动进入灾难模式,向外定时发送sos或者ping信号,这时手机应该自动进入极度省电状态,只定时发送无线信号,确保最大的电池寿命。搜救人员使用电子设备探测无线信号比探测生命体征更加容易。

#14楼    回复  引用  查看    

2008-05-22 09:13 by CODE      
新手,支持这种灾难中的IT,您的想法很好,会把它实现的

#15楼    回复  引用    

2008-05-24 12:20 by comiunknown [未注册用户]
@MacintoshM
关于手机在灾难后自动进入灾难模式的构想不错,而且可以做成软件直接安装在手机上,作为手机功能的扩展。当然,发送的SOS或ping信号如何被外界设备检测还需要相关部门制定一个协议标准。

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