灾难来临时，基站首先倒塌——于是我为沿海社区构建了网状网络

Source: Dev.to

Ocean Sentinels 是一个 Android 为主的平台，让沿海社区能够报告灾害、协调救援，即使在蜂窝或 Wi‑Fi 网络中断时也能保持连接。核心理念是将普通 Android 手机转变为使用蓝牙低功耗（BLE）的防灾中继网络。离线创建的报告会在手机之间跳转（≈ 400 米/跳），直到链中的任意设备连上互联网并将数据上传到服务器。

工作原理

[ Phone A ] ---BLE 400 m---> [ Phone B ] ---BLE 400 m---> [ Phone C : Has Internet ]
No signal                     No signal                     Uploads to server ✓

• 报告危险 – GPS + 照片（大浪、洪水、失踪船只等）
• BLE 网格中继 – 已测试离线传播，每跳约 400 m
• 实时地图 – 实时事件标记（Mapbox）
• 基于角色的访问 – 公民、救援队、当局、管理员
• 推送通知 – Firebase，即使应用关闭也能工作
• 网页仪表盘 – 为当局提供（需要互联网）

Overview

Ocean Sentinels 为全球沿海社区提供统一的全栈安全平台。它支持四种用户角色，每种角色都有专属控制台和工作流：

Key technical highlights

• Android app – Kotlin + Jetpack Compose，Hilt DI，Room 用于离线存储，前台 BLE 服务。
• BLE mesh layer – 基于时间的过期（72 h）而非跳数 TTL，兼容 Android 6+ MAC 随机化。
• Backend – FastAPI + PostgreSQL，基于角色的访问控制，WebSocket 实时更新。
• Push – Firebase Cloud Messaging 实现即时警报。

架构

+-------------------+        +-------------------+        +-------------------+
|   Android App     |  |   BLE Mesh Layer  |  |   Internet (API) |
+-------------------+        +-------------------+        +-------------------+
        |                               |
        v                               v
+-------------------+        +-------------------+
|   Local Room DB   |        |   Firebase Cloud  |
+-------------------+        +-------------------+

• Device ↔︎ Mesh – BLE 广播携带加密负载；每个节点在 Room 中存储待处理报告。
• Device ↔︎ Server – 当任何节点恢复连接时，它会批量发送存储的报告，通过 FastAPI 端点。
• Server ↔︎ Dashboard – WebSocket 将新事件推送到网页 UI；REST API 提供历史数据。

项目结构

/android-app
    /src/main/kotlin/com/oceansentinels
        - ui/                # Compose 界面
        - ble/               # Mesh 服务
        - di/                # Hilt 模块
        - data/              # Room + 仓库
/backend
    /app
        - routers/          # FastAPI 路由
        - models/           # SQLAlchemy 模型
        - services/         # 业务逻辑
/web-dashboard
    /src
        - components/       # React/Vue 组件
        - store/            # 状态管理

后端 API

• POST /reports/ – 接受包含 GPS、照片 URL 和可选元数据的 JSON。
• GET /reports/ – 返回最近事件的分页列表（可按地区、严重程度过滤）。
• WebSocket /ws/updates – 向已连接的仪表盘流式推送新事件。

身份验证基于 JWT；角色声明决定对管理员端点的访问权限。

前端网页应用

• 使用 React + TypeScript 构建。
• Mapbox GL JS 渲染实时事件地图。
• 角色专属面板（验证、分析、用户管理）。
• 通过 WebSocket 接口实现实时更新。

Android App

• Kotlin + Jetpack Compose UI。
• BLE Mesh Service 作为前台服务运行，以规避后台限制。
• Room 存储待处理的报告；当网络恢复时，WorkManager 任务会同步它们。
• Firebase Messaging 即使在应用关闭时也能推送提醒。

BLE Mesh 网络

• 范围：在开放区域每跳约 400 m（使用三部手机测试）。
• 消息寿命：基于时间的 72 h 过期，确保在长链路中传递。
• 标识：使用生成的 UUID 而非 MAC 地址（Android 6+ 会随机化 MAC）。

实际测试

将三部手机间隔约 400 m 放置，成功将离线端的危害报告中继至具备互联网的设备，随后该设备将数据上传至服务器。

入门

前置条件

• Android Studio Flamingo（或更新版本）
• Python 3.10+ 并带有 pip
• PostgreSQL 13+

Android

git clone https://github.com/yourorg/ocean-sentinels.git
cd ocean-sentinels/android-app
./gradlew assembleDebug

在设备上安装生成的 APK 并授予位置和蓝牙权限。

Backend

cd ocean-sentinels/backend
python -m venv venv
source venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt
alembic upgrade head          # apply migrations
uvicorn app.main:app --reload

Web Dashboard

cd ocean-sentinels/web-dashboard
npm install
npm run dev

在浏览器中打开 http://localhost:3000。

部署

• 后端 – 将 FastAPI 服务 Docker 化；在托管的云实例上使用 PostgreSQL。
• Web – 通过 Nginx 或 CDN 提供静态构建。
• Android – 通过 Google Play（内部测试）分发，或为目标社区侧载 APK。

配置

所有值都可以通过环境变量覆盖。

API 参考

• 身份验证 – POST /auth/login 返回 JWT。
• 报告 – 请参阅上面的 后端 API 部分。
• 用户 – 管理员端点用于 CRUD 操作（/users/）。

完整的 OpenAPI 规范可在 http:///docs。

许可证

本项目采用 MIT 许可证 授权。详情请参阅 LICENSE。

测试凭证

这些账户可在 Android 应用和网页仪表板上使用。