Wie man eine Echtzeit-Plattform für die Überwachung und Visualisierung von Sonneneruptionen aufbaut

Entwickeln Sie eine hochmoderne Webanwendung, die Sonneneruptionsaktivitäten in Echtzeit visualisiert. Diese Plattform wird den Benutzern ein interaktives, datenreiches Erlebnis für die Überwachung des Weltraumwetters bieten, mit anpassbaren Benachrichtigungen und detaillierten Analysen zu Sonnenereignissen.

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Einfache Zusammenfassung

Ein Echtzeit-Visualisierer für Sonneneruptionen, der aktuelle, interaktive Darstellungen der Sonnenaktivität bietet und Benutzer mit modernsten Weltraumwetterinformationen versorgt.

Produktanforderungsdokument (PRD)

Ziele:

Entwicklung einer benutzerfreundlichen Schnittstelle zur Visualisierung von Echtzeit-Sonneneruptionsdaten
Bereitstellung genauer und aktueller Informationen über Sonnenaktivität
Ermöglichung anpassbarer Benachrichtigungen für wichtige Sonnenereignisse
Angebot von Bildungsinhalten zu Sonneneruptionen und ihren Auswirkungen

Zielgruppe:

Weltraumwetterbegeisterte
Astronomen und Forscher
Satellitenbetreiber und Kommunikationsfachleute
Bildungseinrichtungen

Schlüsselmerkmale:

Echtzeit-Visualisierung von Sonneneruptionen
Interaktive Karte der Sonnenoberfläche
Werkzeuge zum Vergleich historischer Daten
Anpassbares Benachrichtigungssystem
Bildungsressourcen und Glossar
Benutzerkonten für personalisierte Erlebnisse
API-Zugriff für Entwickler

Benutzeranforderungen:

Intuitive Navigation und Dateninterpretation
Mobilfreundlichkeit für unterwegs
Möglichkeit zum Speichern und Teilen von Visualisierungen
Anpassbares Dashboard für personalisierte Überwachung

Benutzerflüsse

Registrierung neuer Benutzer:
- Benutzer besucht die Startseite
- Klickt auf "Registrieren"
- Gibt E-Mail und Passwort ein
- Bestätigt die E-Mail
- Absolviert den Onboarding-Lehrgang
Anpassen von Benachrichtigungen:
- Benutzer meldet sich an
- Navigiert zu "Benachrichtigungseinstellungen"
- Wählt Schwellenwerte für Eruptionsintensität
- Wählt Benachrichtigungsmethoden (E-Mail, Push, SMS)
- Speichert Präferenzen
Erforschen von Sonneneruptionsdaten:
- Benutzer ruft die Hauptvisualisierung auf
- Wählt den Zeitbereich für die Anzeige
- Zoomed in auf bestimmte Regionen von Interesse
- Schaltet zwischen verschiedenen Datenebenen um
- Exportiert die Visualisierung für Forschungszwecke

Technische Spezifikationen

Frontend:

React für komponentenbasierte UI
D3.js für Datenvisualisierung
Redux für Zustandsverwaltung
Styled-components für CSS-in-JS

Backend:

Node.js mit Express für API-Server
WebSocket für Echtzeit-Datenübertragung
PostgreSQL für Benutzerdaten und Caching
Redis für Echtzeit-Datenspeicherung

APIs und Dienste:

NASA GOES-R Series-Daten für Sonneneruptionsinformationen
Auth0 für Benutzerauthentifizierung
Twilio für SMS-Benachrichtigungen

Entwicklungswerkzeuge:

Git für Versionskontrolle
Jest für Tests
ESLint für Codequalität
Docker für Containerisierung

API-Endpunkte

POST /api/auth/register
POST /api/auth/login
GET /api/solar-data/current
GET /api/solar-data/historical
POST /api/alerts/configure
GET /api/user/preferences
PUT /api/user/preferences
GET /api/educational-content

Datenbankschema

Benutzer-Tabelle:

id (PK)
E-Mail
password_hash
created_at
last_login

Benutzereinstellungen-Tabelle:

user_id (FK zu Benutzer)
alarm_schwellenwert
benachrichtigungsmethoden
dashboard_layout

Sonnenereignisse-Tabelle:

id (PK)
timestamp
intensität
standort
dauer

Dateistruktur

/src
  /components
    /SolarMap
    /AlertConfig
    /DataExplorer
    /UserDashboard
  /pages
    Home.js
    Login.js
    Register.js
    Visualizer.js
    Education.js
  /api
    solarData.js
    userManagement.js
    notifications.js
  /utils
    dataProcessing.js
    timeFormatting.js
  /styles
    globalStyles.js
    theme.js
  /redux
    store.js
    /slices
      userSlice.js
      solarDataSlice.js
/public
  /assets
    /images
    /icons
/server
  /routes
  /models
  /controllers
  /middleware
/tests
README.md
package.json
Dockerfile

Implementierungsplan

Projektaufbau (1 Woche)
- Initialisierung des Git-Repositorys
- Einrichtung des React-Frontends mit create-react-app
- Konfiguration des Node.js-Backends mit Express
- Einrichtung der PostgreSQL- und Redis-Datenbanken
Kernentwicklung des Backends (2 Wochen)
- Implementierung der Benutzerauthentifizierung
- Entwicklung von Diensten zum Abrufen und Verarbeiten von Sonnendaten
- Erstellung von RESTful-API-Endpunkten
- Einrichtung von WebSocket für Echtzeit-Updates
Frontend-Framework (2 Wochen)
- Design und Implementierung der Hauptbenutzeroberflächenkomponenten
- Erstellung responsiver Layouts
- Integration mit Backend-APIs
- Implementierung der Zustandsverwaltung mit Redux
Datenvisualisierung (3 Wochen)
- Entwicklung einer interaktiven Sonnenkarte mit D3.js
- Erstellung von Werkzeugen zum Vergleich historischer Daten
- Implementierung von Echtzeit-Datenübertragung an das Frontend
Benutzermerkmale (2 Wochen)
- Aufbau von Benutzerregistrierung und -anmeldung
- Entwicklung von Benutzerpräferenz- und Konfigurationsfunktionen
- Erstellung von personalisierten Dashboard-Funktionen
Bildungsinhalte (1 Woche)
- Entwicklung des Bildungsressourcenabschnitts
- Erstellung eines interaktiven Glossars zu Solarfachbegriffen
Testing und Optimierung (2 Wochen)
- Erstellung und Ausführung von Unit- und Integrationstests
- Leistungsoptimierung
- Durchführung von Benutzerakzeptanztests
Bereitstellung und Startvorbereitungen (1 Woche)
- Einrichtung der Produktionsumgebung
- Konfiguration der CI/CD-Pipeline
- Vorbereitung von Dokumentation und Benutzerhandbüchern

Bereitstellungsstrategie

Verwenden Sie Docker, um die Anwendung für konsistente Umgebungen zu containerisieren
Stellen Sie den Backend-Teil auf AWS Elastic Beanstalk für Skalierbarkeit bereit
Hosten Sie das Frontend auf AWS S3 mit CloudFront für globale Inhaltszustellung
Verwenden Sie AWS RDS für die PostgreSQL-Datenbank
Implementieren Sie ElastiCache für die Redis-Cachingebene
Richten Sie AWS CloudWatch für Überwachung und Protokollierung ein
Verwenden Sie AWS Route 53 für DNS-Management
Implementieren Sie AWS Certificate Manager für SSL/TLS
Konfigurieren Sie Auto-Scaling-Gruppen für die Bewältigung von Verkehrsspitzen
Verwenden Sie AWS CodePipeline für kontinuierliche Integration und Bereitstellung

Designbegründung

Der ausgewählte Technologie-Stack (React, Node.js, PostgreSQL) bietet eine Mischung aus Leistung, Skalierbarkeit und Entwicklerproduktivität. Die komponentenbasierte Architektur von React ermöglicht ein modulares UI-Design, während Node.js ein JavaScript-basiertes Backend für die Wiederverwendung von Code bietet. PostgreSQL bietet robuste Datenspeicherung für Benutzerinformationen und das Caching von Sonnenereignisdaten.

D3.js wurde aufgrund seiner Leistungsfähigkeit und Flexibilität bei der Erstellung benutzerdefinierter, interaktiver Datenrepräsentationen für Visualisierungen ausgewählt. WebSockets ermöglichen Echtzeit-Datenübertragung, was für die zeitnahe Informationen zu Sonneneruptionen entscheidend ist.

Die modulare Dateistruktur trennt Zuständigkeiten und fördert die Wartbarkeit. Docker-Containerisierung gewährleistet Konsistenz über Entwicklungs- und Produktionsumgebungen hinweg, während die AWS-Bereitstellungsstrategie Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit für eine globale Nutzerbasis bietet.

Die Fokussierung auf Benutzeranpassung (Benachrichtigungen, Dashboard) und Bildungsinhalte zielt darauf ab, sowohl Expertanwender als auch Neueinsteiger in der Sonneneruptionsüberwachung anzusprechen und die Attraktivität und Nützlichkeit der App zu erweitern.