短信平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳永峰 劉揚(yáng) 鮑慶雪 張繼剛

摘 要：國(guó)內(nèi)許多降雨監(jiān)測(cè)水文站仍采用人工方法監(jiān)測(cè)水位和降雨量。近些年來(lái)，隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)科技的發(fā)展，人們的生活、工作和生產(chǎn)水平有了很大提高。雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于研究降水尤其是暴雨特征具有重要意義，并且對(duì)農(nóng)業(yè)、城市建設(shè)、電信、交通、水利等國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門及防災(zāi)、減災(zāi)策略的制定具有重要作用，降雨監(jiān)測(cè)短信平臺(tái)是雨量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分，可根據(jù)雨量監(jiān)測(cè)流程和預(yù)警級(jí)別自動(dòng)發(fā)送監(jiān)測(cè)和預(yù)警信息；當(dāng)監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，也可實(shí)時(shí)向設(shè)備管理人員發(fā)送提醒短信；此外，還可以通過(guò)特定編碼詢問(wèn)方式，通過(guò)短信索取當(dāng)前降雨監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：短信平臺(tái)；雨量監(jiān)測(cè)；預(yù)警系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)設(shè)備

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）07-00-03

0 引 言

GPRS自動(dòng)雨量站狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、排除本區(qū)域鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動(dòng)雨量站因布設(shè)環(huán)境或設(shè)備自身問(wèn)題而造成的故障， 某一站點(diǎn)雨量達(dá)到暴雨標(biāo)準(zhǔn)時(shí)， 能夠及時(shí)預(yù)警并對(duì)區(qū)域雨量進(jìn)行等值線分析。雨量監(jiān)控系統(tǒng)短信平臺(tái)建設(shè)的目的是為了解降雨量監(jiān)控的方法與流程，掌握基于短信貓的短信接收與發(fā)送相關(guān)開(kāi)發(fā)工具的使用，將兩者結(jié)合完成雨量監(jiān)控系統(tǒng)短信平臺(tái)的研發(fā)。雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)短信平臺(tái)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。采用無(wú)線GPRS網(wǎng)絡(luò)，減少了布線成本，可以更好地?cái)U(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，利于系統(tǒng)擴(kuò)展。采用傳送一體化設(shè)計(jì)，無(wú)需客戶自己集成，簡(jiǎn)便快速。遇到緊急情況時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)控制器可發(fā)送報(bào)警短信通知相關(guān)人員。可遠(yuǎn)程短信查詢系統(tǒng)狀態(tài)，緊急報(bào)警，參數(shù)設(shè)置。通過(guò)寬帶網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)為各級(jí)氣象部門及時(shí)提供詳實(shí)的雨情資料；為各級(jí)政府、防汛部門提供重要的決策依據(jù)；為網(wǎng)絡(luò)管理人員提供了管理平臺(tái)。所有站點(diǎn)資料、維護(hù)情況都存儲(chǔ)入庫(kù)，方便查詢，及時(shí)掌握所有雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)運(yùn)行情況， 使站點(diǎn)維護(hù)人員能夠及時(shí)收到故障短信， 從而加強(qiáng)了保障能力。

1 短信平臺(tái)在降雨監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的定位

短信平臺(tái)在降雨監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的定位如圖1所示，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署雨量傳感器的方式，建設(shè)降雨監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳回指揮中心，在此基礎(chǔ)上建立雨量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)降雨量展示，歷史雨量查詢、統(tǒng)計(jì)，重大雨情短信提醒等功能，為日常城市管理與防汛工作提供了有力的輔助決策支撐。其中，短信平臺(tái)是雨量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分。

雨量監(jiān)測(cè)短信平臺(tái)利用短信收發(fā)裝置（也稱短信貓），根據(jù)雨量監(jiān)測(cè)和預(yù)警的流程，設(shè)計(jì)短信發(fā)送啟動(dòng)機(jī)制、短信平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)以及短信發(fā)送內(nèi)容和格式；設(shè)計(jì)短信接收和自動(dòng)回復(fù)的方法，并建立相應(yīng)的短信服務(wù)平臺(tái)，接收和發(fā)送雨量短信，最終實(shí)現(xiàn)雨量信息的短信發(fā)送接收管理。

2 短信貓簡(jiǎn)介

2.1 短信貓及其功能

所謂短信貓，其實(shí)是一種用來(lái)收發(fā)短信的設(shè)備，這種設(shè)備和我們用的手機(jī)一樣，需要手機(jī)SIM卡的支持，需要收發(fā)短信時(shí)，在短信貓內(nèi)插入一張我們平時(shí)用的手機(jī)卡，接通電源，通過(guò)（USB或者串口、網(wǎng)口）數(shù)據(jù)線和電腦相連，在電腦的應(yīng)用管理軟件中就可以實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)的功能。

支持GSM制式通訊的調(diào)制解調(diào)器一般也稱為GSM Modem。在行業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)上，GSM Modem最大的用途是收發(fā)短信，故被稱為短信貓[1]。短信貓還有很多別稱，如GSM貓，無(wú)線貓，短信模塊，GSM短信模塊等。其主要功能是電話、緊急呼叫、全速率、增強(qiáng)全速率及半速率（FR/EFR/HR）、雙音多頻功能（DTMF）、GSM數(shù)據(jù)/傳真、異步、透明與非透明數(shù)據(jù)電路、自動(dòng)傳真組3（Class 1和Class 2）等。其中短信服務(wù)功能包括文本和PDU、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（MT/MO）、蜂窩廣播[2]。本文研究所使用的短信貓?jiān)O(shè)備如圖2所示。

2.2 短信貓的應(yīng)用和發(fā)展。

短信平臺(tái)是一種B/S模式的短信發(fā)送網(wǎng)站系統(tǒng)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)站上進(jìn)行操作以實(shí)現(xiàn)短信的自定義發(fā)送、群發(fā)、提醒等。短信群發(fā)平臺(tái)其實(shí)是一種裝載在電腦上的短信群發(fā)軟件，一般具有短信的單發(fā)、群發(fā)、分組等功能，有的還有一定的CRM管理功能，也是商務(wù)短信的主要載體。

3 平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 平臺(tái)功能框架

降雨監(jiān)測(cè)短信平臺(tái)負(fù)責(zé)向預(yù)警應(yīng)急管理人員發(fā)送預(yù)警短信。若雨量傳感器設(shè)備出現(xiàn)故障，則自動(dòng)向雨量設(shè)備管理人員發(fā)送提醒短信；另外，也可以采用特定編碼詢問(wèn)的方式，通過(guò)短信索取當(dāng)前降雨量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)驗(yàn)證后自動(dòng)回復(fù)。降雨監(jiān)測(cè)短信平臺(tái)功能框架圖如圖3所示。

平臺(tái)主要功能分2大塊，按照用戶角度稱為被動(dòng)提示和主動(dòng)查詢。

3.1.1 被動(dòng)提示

被動(dòng)提示即用戶被動(dòng)地收到短信，信息包含以下兩方面內(nèi)容：

（1）預(yù)警提示：根據(jù)當(dāng)前降雨預(yù)警級(jí)別，發(fā)送預(yù)警短信。

（2）故障提示：當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后，第一時(shí)間向設(shè)備管理者發(fā)送故障短信。

3.1.2 主動(dòng)查詢

主動(dòng)查詢即用戶主動(dòng)向短信平臺(tái)發(fā)送查詢短信，并由短信平臺(tái)返回相應(yīng)的短信息，包含以下三方面內(nèi)容：

（1）歷史雨情統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)站點(diǎn)或者街道某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的信息，如監(jiān)測(cè)區(qū)域所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的雨量平均值，最大、最小值及發(fā)生時(shí)間，并以短信形式發(fā)送給用戶。

（2）歷史雨情查詢：查詢歷史雨量情況，如全天24小時(shí)雨量信息，最近4小時(shí)雨量信息，并以短信形式發(fā)送用戶。

（3）實(shí)時(shí)雨情查詢：可以查詢各街道、監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的雨量值，并按照從小到大的順序排列，以短信形式發(fā)送給用戶；查詢目前的預(yù)警級(jí)別，同樣以短信的形式發(fā)送給用戶。

3.2 部分功能詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.2.1 主動(dòng)查詢

3.2.1.1 整體區(qū)域查詢

整體區(qū)域查詢通過(guò)發(fā)送短信的方式獲取監(jiān)測(cè)全部區(qū)域當(dāng)前的平均降雨量，單位為毫米，具體發(fā)送內(nèi)容與回復(fù)內(nèi)容信息如表1所列。

3.2.1.2 站點(diǎn)查詢

站點(diǎn)查詢通過(guò)發(fā)送短信的方式獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)當(dāng)前的降雨量，單位為毫米，具體發(fā)送內(nèi)容與回復(fù)內(nèi)容信息如表2所列。

3.2.1.3 街道查詢

街道查詢通過(guò)發(fā)送短信的方式獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)街道的平均降雨量（每個(gè)街道布設(shè)若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)），單位為毫米，具體發(fā)送內(nèi)容與回復(fù)內(nèi)容信息如表3所列。

3.2.1.4 歷史雨情查詢

歷史雨情查詢包括以下兩項(xiàng)：

（1）4小時(shí)查詢：發(fā)送區(qū)域名稱或監(jiān)測(cè)站點(diǎn)編號(hào)或街道名稱+日期+data4h，如XC20120530data4h，返回最近4小時(shí)的降雨信息。

（2）全天24小時(shí)查詢：發(fā)送區(qū)域名稱或監(jiān)測(cè)站點(diǎn)編號(hào)或街道名+日期+dataday，如XC20120530dataday，返回最近24小時(shí)的降雨信息。

3.2.2 被動(dòng)提示

3.2.2.1 預(yù)警提示

預(yù)警提示功能為：若降雨量監(jiān)測(cè)達(dá)到一定等級(jí)，則自動(dòng)向防汛管理人員發(fā)送降雨量實(shí)時(shí)信息短信。例如雨量值在10毫米時(shí)，按雨量等級(jí)屬于中雨，則發(fā)送中雨預(yù)警短信。雨量等級(jí)劃分情況具體如表4所示。

3.2.2.2 故障提示

故障提示功能為：若降雨監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)生故障，如長(zhǎng)時(shí)間不報(bào)數(shù)、數(shù)值嚴(yán)重不符等，則自動(dòng)向設(shè)備管理人員發(fā)送故障信息短信。設(shè)備狀態(tài)情況具體如表5所列。

3.3 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用B/S軟件體系結(jié)構(gòu)[1]，運(yùn)用Flex平臺(tái)，使用SQL2008數(shù)據(jù)庫(kù)，后臺(tái)使用Java技術(shù)，實(shí)現(xiàn)前臺(tái)與后臺(tái)的高速交互。運(yùn)用Socket通信將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器并存儲(chǔ)入數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)Java后臺(tái)把數(shù)據(jù)調(diào)用到前臺(tái)，之后進(jìn)行解析、判斷。地圖數(shù)據(jù)通過(guò)ArcGIS Service 10.0發(fā)布緩存地圖，實(shí)現(xiàn)地圖的調(diào)用顯示等功能，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。將系統(tǒng)導(dǎo)出發(fā)行版發(fā)布在Tomcat下，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的共享服務(wù)。其中，短信平臺(tái)發(fā)送模板界面如圖4所示，后臺(tái)服務(wù)界面如圖5所示。后臺(tái)操作將雨量數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)庫(kù)，短信貓對(duì)其插入的數(shù)據(jù)進(jìn)行定向發(fā)送。

4 結(jié) 語(yǔ)

本研究的最大特點(diǎn)是自主建立了北京市西城區(qū)雨情監(jiān)控短信平臺(tái)。因此，城市防汛監(jiān)測(cè)和預(yù)警就可以不依靠氣象部門的降雨量信息（只起輔助作用），而采用自主雨情監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)降雨量數(shù)據(jù)作為分析的主要數(shù)據(jù)源進(jìn)行預(yù)警，大大提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性與精度。同時(shí)，因?yàn)榭梢宰杂纱_定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置（如長(zhǎng)期積水點(diǎn)附近），監(jiān)測(cè)的針對(duì)性大大提高。

雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)短信平臺(tái)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)具體街道具體站點(diǎn)的詳細(xì)降雨信息，基于GPRS將信息發(fā)給相關(guān)負(fù)責(zé)人員，采用這種一體化的設(shè)計(jì)，可以減少政府的投資成本，若遇到緊急情況，可以在無(wú)人操作的情況下完成一系列報(bào)警，對(duì)城鄉(xiāng)建設(shè)具有重要意義。

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