第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計基于血氧心率與位置監(jiān)測的溺水報警系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u23967基于血氧心率與位置監(jiān)測的溺水報警系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計案例 II2系統(tǒng)軟件設(shè)計2.1網(wǎng)頁設(shè)計2.1.1總體設(shè)計本系統(tǒng)網(wǎng)頁部分主要為安全管理員使用。該部分主要的功能包括地圖定位功能和信息監(jiān)測功能。使用者可以在地圖頁面看到游泳者的位置，還可以在信息統(tǒng)計頁面發(fā)現(xiàn)游泳者的具體生理信息，實時監(jiān)測是否有疑似溺水的危險情況。2.1.2頁面設(shè)計本系統(tǒng)網(wǎng)頁部分設(shè)置兩個頁面，地圖管理頁面和信息管理頁面。管理員通過固定地址訪問到溺水報警系統(tǒng)網(wǎng)頁部分，會進(jìn)入到地圖管理界面。如圖2.1所示，地圖上會出現(xiàn)兩個紅點，一個跳動的紅點代表游泳者的實時位置，一個靜止的紅點代表管理員的實時位置。點擊跳動的紅點，會彈出選擇溺水設(shè)備對話框，點擊打開即可進(jìn)入該游泳者的具體信息界面。本系統(tǒng)支持多設(shè)備協(xié)同工作，如果有多設(shè)備同時工作，則地圖上會出現(xiàn)多個跳動的紅點，管理員可以選擇任意設(shè)備進(jìn)行信息查看。圖2.1地圖管理界面如圖2.2所示，信息管理界面包含采集到的血氧飽和度、心率值、采集該值的經(jīng)緯度以及采集到該數(shù)值的時間。管理員可通過該信息界面實時查看游泳者的身體狀態(tài)信息，并通過該信息判斷游泳者是否出現(xiàn)異常情況。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，救生管理員可以通過地圖迅速定位到游泳者的溺水位置，同時可根據(jù)聲音報警輔助尋找溺水者的具體位置，從而實現(xiàn)迅速救援的工作。圖2.2具體信息界面2.2服務(wù)器設(shè)計2.2.1基本描述本系統(tǒng)使用阿里云提供的ECS云服務(wù)器，云服務(wù)器搭載Linux系統(tǒng)，并在Linux系統(tǒng)上安裝tomcat輕型網(wǎng)頁服務(wù)器，以獲取網(wǎng)頁的支持。云服務(wù)器安全由阿里云團(tuán)隊負(fù)責(zé)，不用擔(dān)心云服務(wù)器被攻擊而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)泄露等問題，使得整個系統(tǒng)的安全性得到極大的保障。服務(wù)器對外提供了HTTP協(xié)議的接口，本系統(tǒng)的硬件部分可以通過該接口向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，同時服務(wù)器會將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器同時承擔(dān)云數(shù)據(jù)庫的工作，在服務(wù)器搭建部分使用SSM框架編寫后臺管理程序，可以自動管理和處理數(shù)據(jù)庫相關(guān)的內(nèi)容，簡化管理人員的工作。2.2.2設(shè)計方法服務(wù)器端的管理程序使用SSM（spring+springMVC+mybatis）框架進(jìn)行編寫。如圖2.3所示，Spring是通過在XML配置文件使用特定的參數(shù)去調(diào)用實體類的構(gòu)造方法來初始化對象的，其就像是整個項目的大工廠，負(fù)責(zé)實例化各種實體對象。由于Spring的這一特性，程序員不需要自己單獨new一個對象，而是通過Spring框架幫助我們完成這一工作。SpringMVC負(fù)責(zé)攔截用戶的各種請求，其通過Servlet（即SpringMVC中的DispatcherServlet）承擔(dān)前后端交互的中介，將用戶的請求通過HandlerMapping（即句柄）去配備對應(yīng)的Controller方法，每個Controller負(fù)責(zé)解決特定的問題。Mybatis則是對與數(shù)據(jù)庫交互的工具，其是對jdbc技術(shù)的封裝，將復(fù)雜的jdbc操作封裝成XML配置文件和Mapper類，使得數(shù)據(jù)庫的底層操作變的透明。Mybatis操作是通過sqlSessionFactory實例進(jìn)行展開的。Mybatis通過XML配置文件關(guān)聯(lián)到各個Mapper類，Mapper文件通過對數(shù)據(jù)庫的sql語句映射來對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。綜上所述，SSM框架將整個后端程序分為Controller層，Service層，Dao層。其中SpringMVC負(fù)責(zé)Controller層的邏輯定義，Controller層負(fù)責(zé)接收表單請求，并將該請求與對應(yīng)的service匹配，同時調(diào)用對應(yīng)的service完成業(yè)務(wù)功能。Service層負(fù)責(zé)將復(fù)雜的業(yè)務(wù)分解成多個細(xì)粒度的元操作，通過調(diào)用Dao層的操作來獲取和處理數(shù)據(jù)。Mybatis為Dao層提供了一個簡化的框架，使得Dao層與數(shù)據(jù)庫交互的效率得到大大提高。Spring作為三層的粘合劑，通過依賴注入來統(tǒng)籌規(guī)劃三層之間的實例對象，降低了三層之間的耦合度，大大提高了代碼的復(fù)用性，同時方便代碼的維護(hù)。圖2.3SSM框架簡圖服務(wù)端使用MySQL輕量級數(shù)據(jù)庫作為本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲部分。如圖2.4和圖2.5所示，MySQL數(shù)據(jù)庫中包含兩個表Location表以及Info表。其中Info表包含6個屬性：id（每個記錄的標(biāo)識位）、spo2（血氧飽和度）、hr（心率）、lg（測量數(shù)據(jù)時的經(jīng)度）、la(測量數(shù)據(jù)時的緯度)、time（測量數(shù)據(jù)時的時間）。Location表包含三個屬性：id（每個記錄的標(biāo)識位）、lg（當(dāng)前設(shè)備的經(jīng)度）、la（當(dāng)前設(shè)備的緯度）。圖2.4info表結(jié)構(gòu)圖2.5location表結(jié)構(gòu)2.2.3工作流程如圖2.6所示，服務(wù)器接口獲得數(shù)據(jù)訪問請求后，會從訪問請求中解析出數(shù)據(jù)，其中血氧濃度、心率、經(jīng)度、緯度等信息會被存info對象中，時間屬性是根據(jù)服務(wù)器端的時間存入info對象中。Location對象中存入的經(jīng)緯度信息為最新的經(jīng)緯度信息。解析完請求數(shù)據(jù)之后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行核驗，對不合法的數(shù)據(jù)不予處理。之后將info和location對象傳入service層，對info對象調(diào)用插入方法，對location對象調(diào)用修改方法，之后將info對象插入到info表中，將location表中的數(shù)據(jù)修改成最新的location對象中的內(nèi)容。如果數(shù)據(jù)庫交互過程中出現(xiàn)問題，則輸出錯誤信息，并結(jié)束這一過程，若無錯誤，則返回正確結(jié)果。圖2.6軟件工作流