Wie man ein Echtzeit-Tsunami-Warnsystem mit Visualisierung aufbaut

Entwickeln Sie ein hochmodernes Tsunami-Warnsystem mit Visualisierung, das Echtzeit-Seismikdaten verarbeitet, um interaktive Karten und Warnungen zu erstellen. Dieses Projekt kombiniert fortschrittliche Datenverarbeitung mit benutzerfreundlichen Schnittstellen, um kritische Informationen für Küstengemeinden, Einsatzkräfte und die Öffentlichkeit bereitzustellen.

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Einfache Zusammenfassung

Ein Echtzeit-Tsunami-Warnsystem mit Visualisierung, das kritische Warnungen und interaktive Karten bereitstellt, um Küstengemeinden über potenzielle Tsunami-Bedrohungen zu informieren und vorzubereiten.

Produktanforderungsdokument (PRD)

Ziele:

Erstellen Sie ein Echtzeit-Tsunami-Warnsystem mit einer visuellen Kartenoberfläche
Bieten Sie genaue und rechtzeitige Warnungen an Benutzer in potenziell betroffenen Gebieten
Bieten Sie Bildungsressourcen zur Tsunami-Vorbereitung und -Sicherheit an

Zielgruppe:

Küstenbewohner
Katastrophenschutzbehörden
Betreiber von Seeschiffen und Küstenbetriebe
Allgemeine Öffentlichkeit mit Interesse an Informationen zu Naturkatastrophen

Schlüsselmerkmale:

Echtzeit-Datenintegration von Seismik- und Ozeanüberwachungsstationen
Interaktive Karte mit Darstellung der potenziellen Tsunami-Auswirkungszonen
Anpassbares Alarmsystem für Benutzer basierend auf ihrem Standort
Historische Tsunami-Daten und Bildungsressourcen
Mobil-optimiertes Design für den Zugriff auf verschiedenen Geräten

Benutzerflüsse

Neue Benutzerregistrierung:
- Benutzer besucht die Website
- Klickt auf "Registrieren" und gibt persönliche Informationen ein
- Überprüft die E-Mail-Adresse
- Legt Standortpräferenzen für Warnungen fest
- Schließt den Onboarding-Leitfaden ab
Anzeige aktiver Tsunami-Warnungen:
- Benutzer meldet sich im System an
- Navigiert zur Hauptkartenoberfläche
- Sieht farblich gekennzeichnete Gebiete, die Warnstufen anzeigen
- Klickt auf bestimmte Regionen, um detaillierte Informationen zu erhalten
- Entscheidet sich, Push-Benachrichtigungen für ausgewählte Gebiete zu erhalten
Zugriff auf Bildungsressourcen:
- Benutzer wählt "Lernen" aus dem Hauptmenü aus
- Durchsucht Kategorien von Tsunami-Informationen
- Betrachtet interaktive Simulationen zur Tsunami-Entstehung
- Macht einen Wissenstest zu Sicherheitsverfahren
- Erhält einen personalisierten Sicherheitsplan basierend auf seinem Standort

Technische Spezifikationen

Frontend:

React zum Aufbau der Benutzeroberfläche
Mapbox GL JS für interaktive Kartenfähigkeiten
D3.js für Datenvisualisierungskomponenten

Backend:

Node.js mit Express für den Server
WebSocket für Echtzeit-Datenupdates
Redis für Caching und Pub/Sub-Messaging

Datenverarbeitung:

Python für Datenanalyse und -verarbeitung
Apache Kafka für die Verarbeitung von Echtzeit-Datenströmen

Datenbank:

PostgreSQL mit PostGIS-Erweiterung für räumliche Daten

Authentifizierung:

JSON Web Tokens (JWT) für sichere Benutzerauthentifizierung

Hosting:

AWS EC2 für die Anwendungsbereitstellung
AWS RDS für das Datenbankmanagement

Monitoring:

ELK-Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana) für Protokollmanagement und Überwachung

API-Endpunkte

POST /api/auth/register
POST /api/auth/login
GET /api/warnings/current
GET /api/warnings/history
POST /api/alerts/subscribe
GET /api/map/data
GET /api/resources/educational
POST /api/feedback

Datenbankschema

Benutzer-Tabelle:

id (PK)
email
password_hash
name
location
alert_preferences

Warnungen-Tabelle:

id (PK)
timestamp
severity
affected_areas
description

Alarms-Tabelle:

id (PK)
user_id (FK)
warning_id (FK)
status

Ressourcen-Tabelle:

id (PK)
title
content
category
last_updated

Dateistruktur

/src
  /components
    Header.js
    Footer.js
    Map.js
    AlertBox.js
    WarningList.js
  /pages
    Home.js
    Login.js
    Register.js
    Dashboard.js
    Education.js
  /api
    auth.js
    warnings.js
    alerts.js
  /utils
    mapHelpers.js
    dataProcessing.js
  /styles
    main.css
    map.css
/public
  /assets
    icons/
    images/
/server
  /routes
  /models
  /controllers
  /middleware
/scripts
  dataFetcher.py
  processingPipeline.py
README.md
package.json

Implementierungsplan

Projektsetup (1 Woche)
- Initialisieren Sie das React-Frontend und den Node.js-Backend
- Richten Sie Versionskontrolle und Projektmanagement-Tools ein
Datenintegration (2 Wochen)
- Implementieren Sie Skripte zum Abrufen von Seismik- und Ozeanografiedaten
- Richten Sie die Datenverarbeitungspipeline mit Kafka und Python ein
Backend-Entwicklung (3 Wochen)
- Entwickeln Sie API-Endpunkte für Warnungen und Alarme
- Implementieren Sie Benutzerauthentifizierung und Datenbankintegration
Frontend-Entwicklung (4 Wochen)
- Erstellen Sie Hauptkomponenten (Karte, Alarmbox, Warnungsliste)
- Entwickeln Sie Benutzerverwaltung und Login-Schnittstellen
- Implementieren Sie Echtzeit-Datenvisualisierung mit D3.js und Mapbox
Alarmsystem (2 Wochen)
- Entwickeln Sie anpassbare Alarmeinstellungen für Benutzer
- Implementieren Sie Push-Benachrichtigungssystem
Bildungsressourcen (2 Wochen)
- Erstellen Sie Inhalte für den Tsunami-Bildungsbereich
- Entwickeln Sie interaktive Simulationen und Quizze
Testen und Optimierung (2 Wochen)
- Führen Sie gründliche Tests aller Funktionen durch
- Optimieren Sie Leistung und Reaktionsfähigkeit
Bereitstellung und Start (1 Woche)
- Richten Sie die Produktionsumgebung auf AWS ein
- Stellen Sie die Anwendung bereit und führen Sie abschließende Prüfungen durch

Bereitstellungsstrategie

Richten Sie die AWS-Infrastruktur mit Terraform für Infrastructure as Code ein
Konfigurieren Sie die CI/CD-Pipeline mit GitHub Actions
Verwenden Sie Docker-Container für eine konsistente Bereitstellung über Umgebungen hinweg
Implementieren Sie eine Blue-Green-Bereitstellungsstrategie für eine unterbrechungsfreie Aktualisierung
Richten Sie AWS CloudWatch für Überwachung und Benachrichtigungen ein
Konfigurieren Sie regelmäßige Datenbankbackups in S3
Implementieren Sie ein Content Delivery Network (CDN) für statische Assets
Führen Sie Lasttest durch und optimieren Sie basierend auf den Ergebnissen
Etablieren Sie einen Rollback-Plan für eine schnelle Wiederherstellung im Falle von Problemen

Designbegründung

Das Design konzentriert sich darauf, Benutzern schnell und effizient klare und umsetzbare Informationen bereitzustellen. Die Verwendung interaktiver Karten ermöglicht eine intuitive Visualisierung von Tsunami-Bedrohungen, während das anpassbare Alarmsystem sicherstellt, dass Benutzer relevante Informationen erhalten. Die Bildungskomponente zielt darauf ab, die allgemeine Vorbereitung und das Verständnis von Tsunami-Risiken zu verbessern. Der technische Stack wurde gewählt, um die Verarbeitung und Visualisierung von Echtzeit-Daten zu bewältigen, mit einem Fokus auf Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit angesichts der kritischen Natur der Anwendung.