廣東山洪災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

林奕霖,歐陽顯良,陳亮雄,李晝陽

(廣東省水利水電科學(xué)研究院,河口水利技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510635)

廣東山洪災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

林奕霖,歐陽顯良,陳亮雄,李晝陽

(廣東省水利水電科學(xué)研究院,河口水利技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510635)

該文闡述了當(dāng)前廣東山洪災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布的現(xiàn)狀和不足,介紹了采用短信網(wǎng)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息發(fā)送的功能需求、建設(shè)思路和系統(tǒng)測試,實(shí)現(xiàn)了在移動(dòng)號碼正常的情況下,150 條/s的發(fā)送能力和100%的到達(dá)率。

山洪災(zāi)害;預(yù)警;短信;網(wǎng)關(guān)

近年來,臺風(fēng)暴雨洪澇災(zāi)害造成的社會經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡已成為影響社會安定和制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素,加強(qiáng)對臺風(fēng)暴雨洪澇災(zāi)害的監(jiān)測、預(yù)報(bào)、預(yù)警、事前預(yù)防和事后應(yīng)急處置也成為各級政府高度重視和大力支持的重要工作之一。

在本平臺建設(shè)之前,廣東省防汛防旱防風(fēng)總指揮部辦公室和地市預(yù)警信息發(fā)布主要是采用短信貓、MAS等短信發(fā)送技術(shù),發(fā)送速度在60條/min左右,其到達(dá)率、實(shí)時(shí)性和區(qū)域預(yù)警聯(lián)動(dòng)能力等方面存在一些先天不足。目前,面對全省10萬數(shù)量級的三防責(zé)任人發(fā)送短信的時(shí)效性需求,該技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足實(shí)際操作需要,同時(shí)暴露出很多問題：如短信數(shù)據(jù)包丟失頻繁,預(yù)警信息嚴(yán)重延時(shí),短時(shí)發(fā)送大量短信被運(yùn)營商當(dāng)作垃圾短信處理,導(dǎo)致絕大部分地市的預(yù)警短信號碼被運(yùn)營商封鎖等情況。所以,利用短信網(wǎng)關(guān)發(fā)送技術(shù)建立一套高效、穩(wěn)定、安全的新一代預(yù)警信息發(fā)布平臺是十分必要,也是意義重大的。

1 功能需求

根據(jù)預(yù)警信息發(fā)布的實(shí)際情況,總體上,新一代的山洪災(zāi)害預(yù)警信息平臺短信發(fā)送需滿足以下幾個(gè)方面需求,才能確保短信發(fā)布的有序性、合理性、高效性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。

①采用圖形化界面設(shè)計(jì),為省、市、縣、鎮(zhèn)四級三防預(yù)警人員提供預(yù)警短信網(wǎng)關(guān)群發(fā)功能。

②滿足全省各市、縣、鎮(zhèn)各級三防責(zé)任人共43萬人(目前數(shù)據(jù),著眼業(yè)務(wù)發(fā)展,建議規(guī)模為100萬人)的預(yù)警信息推送需求。

③建設(shè)150條/s發(fā)送能力的短信發(fā)送平臺,并接入移動(dòng)、電信和聯(lián)通3家運(yùn)營商短信網(wǎng)關(guān)通道。

④號碼正常情況下,系統(tǒng)發(fā)送成功率100%,并具備長短信發(fā)送能力。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1SMGP

SMGP(Short Message Gateway Protocol)：該協(xié)議中國電信短信網(wǎng)關(guān)協(xié)議,是服務(wù)提供商SP與短消息網(wǎng)關(guān)SMG,以及短消息網(wǎng)關(guān)與短消息網(wǎng)關(guān)之間的通信協(xié)議,利用該協(xié)議可以接入電信短信網(wǎng)關(guān)通道,實(shí)現(xiàn)中國電信移動(dòng)短信的網(wǎng)關(guān)推送功能[1]。

2.2SGIP

SGIP(Short Message Gateway Interface Protocol)：該協(xié)議是中國聯(lián)通短消息網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)接口協(xié)議,通過本協(xié)議,服務(wù)提供商SP可以接入到短消息網(wǎng)關(guān)SMG,實(shí)現(xiàn)SP應(yīng)用的一點(diǎn)接入、全網(wǎng)服務(wù)；SMG可以通過SGIP協(xié)議,實(shí)現(xiàn)消息在不同SMG之間的路由和轉(zhuǎn)發(fā),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)中國聯(lián)通的短信網(wǎng)關(guān)推送功能[2]。

2.3CMPP

CMPP(China Mobile Peer to Peer )：該協(xié)議中國移動(dòng)短信網(wǎng)關(guān)接口協(xié)議,是中國移動(dòng)夢網(wǎng)內(nèi)部各短消息參與節(jié)點(diǎn)相互交換短消息的官方協(xié)議,通過實(shí)現(xiàn)該協(xié)議,才能完成中國移動(dòng)的網(wǎng)關(guān)接入,實(shí)現(xiàn)短信網(wǎng)關(guān)推送功能[3]。

3 功能建設(shè)

3.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

根據(jù)廣東水利三防預(yù)警信息發(fā)布的業(yè)務(wù)需要,山洪災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布平臺的設(shè)計(jì)須充分滿足省、市、縣、鎮(zhèn)4級應(yīng)用,業(yè)務(wù)發(fā)送能力方面,平臺與中國移動(dòng)、電信和聯(lián)通3大運(yùn)營商網(wǎng)關(guān)互聯(lián)獨(dú)立發(fā)送。平臺網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見圖1。

圖1 平臺網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D示意

其中,各服務(wù)器的作用如下所述：

①核心應(yīng)用服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)與3大運(yùn)營商的短信網(wǎng)關(guān)等基礎(chǔ)能力平臺對接,實(shí)現(xiàn)短信的實(shí)時(shí)上/下行交互和發(fā)送狀態(tài)數(shù)據(jù)的處理；

②數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：用于存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù),采用雙機(jī)熱備方式,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；

③WEB應(yīng)用服務(wù)器：布置于DMZ區(qū),用于部署預(yù)警信息發(fā)布平臺和相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),使用戶通過互聯(lián)網(wǎng)能訪問系統(tǒng),其目的是把敏感的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和其他提供訪問服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)分開,阻止內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)直接通信,以保證內(nèi)網(wǎng)安全。

3.2功能結(jié)構(gòu)圖

短信網(wǎng)關(guān)發(fā)送功能結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 短信網(wǎng)關(guān)發(fā)送功能結(jié)構(gòu)示意

如圖2短信網(wǎng)關(guān)發(fā)送功能結(jié)構(gòu)圖所示,該應(yīng)用提供基礎(chǔ)的短信發(fā)送和配套管理功能,主要包括短信群發(fā),模板短信發(fā)送、發(fā)送任務(wù)管控、短信清單管理和上行短信管理等功能。

① 短信群發(fā)：該功能主要是利用移動(dòng)、電信和聯(lián)通三家運(yùn)營商的短信網(wǎng)關(guān)通道來實(shí)現(xiàn)短信的群發(fā)功能,提供短信的發(fā)送能力和過濾能力,滿足山洪災(zāi)害預(yù)警需求。

② 模板短信發(fā)送：模板短信是提供一種短信模板與號碼參數(shù)自動(dòng)匹配的群發(fā)方式,可以滿足個(gè)性化短信群發(fā)需求。

③ 發(fā)送任務(wù)管控：任務(wù)管控包括任務(wù)暫停、任務(wù)恢復(fù)、任務(wù)中止、任務(wù)優(yōu)先級調(diào)控和調(diào)整發(fā)送時(shí)間等功能。

④ 短信清單管理：系統(tǒng)可提供短信發(fā)送清單頁面查詢、統(tǒng)計(jì)等功能。

⑤ 上行短信管理：能夠?qū)τ脩羯闲卸绦胚M(jìn)行智能處理,具備3大運(yùn)營商短信上行接收和按賬號分發(fā)能力。用戶登錄系統(tǒng)后,可查看所有回復(fù)給自己的短信,并可進(jìn)行回復(fù)、轉(zhuǎn)發(fā)、導(dǎo)出等操作。

系統(tǒng)預(yù)警信息發(fā)送界面如圖3所示。

圖3 預(yù)警信息發(fā)送界面示意

3.3業(yè)務(wù)流程

預(yù)警信息發(fā)布平臺的短信發(fā)布業(yè)務(wù)流程如圖4所示,具體流程包括以下內(nèi)容：

① 編輯短信內(nèi)容,新建預(yù)警發(fā)送任務(wù)。

② 選擇預(yù)警對象,獲取責(zé)任人號碼信息。

③ 生成發(fā)布內(nèi)容；選擇相關(guān)審核人員；審核不通過,則結(jié)束本次發(fā)送任何申請,審核通過則發(fā)送預(yù)警信息。

④ 預(yù)警信息成功傳達(dá)至相關(guān)三防責(zé)任人,本次發(fā)送任務(wù)結(jié)束。

圖4 預(yù)警短信發(fā)布流程示意

3.4設(shè)計(jì)分析

1) 短信基礎(chǔ)能力分析

依據(jù)2013年底官方資料統(tǒng)計(jì),目前3大運(yùn)營商用戶占比為6∶2∶2,同時(shí),依據(jù)推送與過濾匹配原則,系統(tǒng)過濾能力應(yīng)該為短信推送數(shù)據(jù)的2倍,因此,可推算出平臺高峰期運(yùn)營商短信網(wǎng)關(guān)需提供的業(yè)務(wù)能力見表1。

表1 短信基礎(chǔ)處理能力 條/s

2) 短信網(wǎng)關(guān)專用鏈路需求

系統(tǒng)需通過專用鏈路與3大運(yùn)營商短信網(wǎng)關(guān)進(jìn)行對接,實(shí)現(xiàn)對全省三防責(zé)任人和相關(guān)管理人員的預(yù)警信息推送。運(yùn)營商對用戶提供的短信網(wǎng)關(guān)接入采用公網(wǎng)(INTERNET)和專線2種方式?？紤]到預(yù)警信息發(fā)布平臺數(shù)據(jù)量大、穩(wěn)定性要求高的特點(diǎn),故采用運(yùn)營商提供的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)專用鏈路進(jìn)行接入。經(jīng)過同類平臺測算,平臺與單個(gè)運(yùn)營商網(wǎng)關(guān)接入專線帶寬為2 M,共需3條專線分別與3家運(yùn)營商網(wǎng)關(guān)對接。

3) 系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲需求

根據(jù)分析,平臺大數(shù)據(jù)量存儲內(nèi)容包括：統(tǒng)一推送日志文件和推送內(nèi)容保存為1 a,過濾存儲為2個(gè)月,假設(shè)系統(tǒng)每天推送10 h,依據(jù)同類平臺經(jīng)驗(yàn),平均每5 000條短信為1個(gè)推送任務(wù)(相同內(nèi)容),系統(tǒng)占用空間計(jì)算見表2。

表2 推送任務(wù)系統(tǒng)占用空間計(jì)算

在以上基礎(chǔ)上,系統(tǒng)存儲需考慮三防責(zé)任人基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(規(guī)劃目標(biāo)用戶為100萬人,每用戶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2 M)、推送內(nèi)容數(shù)據(jù)(200 M)等。參考以上計(jì)算,考慮今后業(yè)務(wù)發(fā)展需要建議系統(tǒng)采用磁盤整列存儲方式,具體存儲空間以2倍冗余,具體可采購12塊600 GB 15 K SAS10 000 rpm硬盤,采用raid 5設(shè)置,實(shí)際存儲大于5 T 可滿足系統(tǒng)存儲要求。

4 發(fā)送能力測試

根據(jù)短信網(wǎng)關(guān)發(fā)送功能的需求,系統(tǒng)需滿足全省43萬三防責(zé)任人的預(yù)警信息推送需求,而且要實(shí)現(xiàn)150條/s的短信發(fā)送能力,并接入移動(dòng)、電信和聯(lián)通3家運(yùn)營商短信網(wǎng)關(guān)通道。據(jù)此目標(biāo),平臺按照60萬個(gè)三防責(zé)任人號碼的數(shù)據(jù)量來進(jìn)行性能測試,其中移動(dòng)號碼占80%,聯(lián)通號碼占10%,電信號碼占10%。測試的結(jié)果為：總發(fā)送耗時(shí)約44 min,其中3家運(yùn)營商移動(dòng)號碼發(fā)送耗時(shí)情況見表3。

表3 3家運(yùn)營商移動(dòng)號碼發(fā)送耗時(shí)情況

面對3家運(yùn)營商共60萬個(gè)移動(dòng)號碼的短信發(fā)送測試,系統(tǒng)的短信發(fā)送速率達(dá)到227條/s,滿足了平臺150條/s的短信發(fā)送能力要求,大大提高了預(yù)警信息發(fā)布的高效性、穩(wěn)定性和安全性。

5 應(yīng)用成效及推廣應(yīng)用

系統(tǒng)自2015年5月正式進(jìn)入試運(yùn)行階段,截至2016年9月,系統(tǒng)當(dāng)前用戶超過2 300人,其中登陸使用人數(shù)情況超過12萬人,所有賬號用戶已成功登陸使用系統(tǒng)功能。其中,相關(guān)三防責(zé)任人數(shù)超53萬,已發(fā)7 434多批次,已發(fā)送超13 543 400多條短信,成功發(fā)送超13 339 000條,發(fā)送成功率約為98.5%,其中接近1%的發(fā)送失敗原因?yàn)橐苿?dòng)號碼不正?；蝈e(cuò)誤,剩下的0.5%為未知錯(cuò)誤,可能由于網(wǎng)絡(luò)中斷或設(shè)備故障引發(fā)的。

采用短信網(wǎng)關(guān)技術(shù)發(fā)布山洪災(zāi)害預(yù)警信息,可以避免短信貓、MAS等短信發(fā)送技術(shù)的先天不足,確保預(yù)警信息及時(shí)有效送達(dá)。該短信推送技術(shù)具有非常高的穩(wěn)定性和到達(dá)率,在網(wǎng)絡(luò)良好和移動(dòng)號碼正常的情況下,到達(dá)率可以達(dá)到100%,目前已廣泛應(yīng)用于企業(yè)短信、銀行短信通知、呼叫中心和地震預(yù)警等領(lǐng)域,未來更多的會被應(yīng)用到各種增值業(yè)務(wù)、市場推廣和身份驗(yàn)證等服務(wù)上,具有很高的應(yīng)用價(jià)值,值得我們推廣和學(xué)習(xí)。

6 結(jié)語

目前,平臺已建設(shè)完成,測試和試運(yùn)行結(jié)果表明系統(tǒng)性能穩(wěn)定、操作方便,且短信的發(fā)送能力達(dá)到了預(yù)期的要求和水平。

平臺的投入使用,一方面可以避免各地市預(yù)警信息發(fā)布的重復(fù)建設(shè),開啟資源共享,減少浪費(fèi)；另一方面,提高預(yù)警短信的發(fā)送能力,根據(jù)性能測試報(bào)告,發(fā)送率可達(dá)到227條/s,相當(dāng)于每分鐘可發(fā)送短信超過1萬條。同時(shí),通過短信網(wǎng)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)短信發(fā)送,在移動(dòng)號碼正常的情況下,到達(dá)率可以達(dá)到100%,確保預(yù)警重要信息及時(shí)送至相關(guān)三防責(zé)任人,以便做到險(xiǎn)情早發(fā)現(xiàn)、早控制、早排除,全力避免人員傷亡,最大限度減少災(zāi)害損失。

[1] 江鐵成.基于SMGP協(xié)議的短信息平臺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].景德鎮(zhèn)學(xué)院學(xué)報(bào),2006(3):33-36.

[2] 廖峰.基于SGIP協(xié)議的短信網(wǎng)關(guān)客戶端API應(yīng)用程序接口的設(shè)計(jì)和開發(fā)[J].計(jì)算技術(shù)與信息發(fā)展,2009(8):44-45.

[3] 王曉年,潘永湘,張迎春,等.基于CMPP協(xié)議短消息收發(fā)的實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2012(9):148-150.

(本文責(zé)任編輯 馬克俊)

Research and Implementation of Key Technologies in Guangdong Flash Flood Disaster Warning Information Release Platform

LIN Yilin, OUYANG Xianliang, CHEN Liangxiong, LI Zhouyang

(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower，National Engineering Laboratory of Estuary Hydropower Technology，Guangzhou 510635，China)

In this paper, the current situation and shortcomings of Guangdong Flood Disaster Warning Information Release Platform are described. Moreover, the functional requirements, construction ideas and system testing of the new platform constructed by the short message gateway technology are introduced. In the case of sending message to the right mobile number, the system will achieve the transmission capacity of 150/S and the arrival rate of 100%.

flash flood disaster; early warning; short message; gateway

2016-09-25;

2016-10-11

林奕霖(1984),男,碩士,高級工程師,從事水利信息化工作

TV877；TN929.5