榆林市氣象防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

田紅衛(wèi)，任 琦，鐘延琴，張博宇，屈艷梅

(陜西省榆林市氣象局，陜西 榆林 719000)

0 引言

近年來(lái)，氣象信息電子顯示屏發(fā)布系統(tǒng)終端在傳送氣象預(yù)報(bào)預(yù)警信息等方面發(fā)揮了重要作用。2008年起各級(jí)氣象部門(mén)在黨委、政府部門(mén)、學(xué)校、企業(yè)、車(chē)站、碼頭等場(chǎng)所大量布設(shè)，成為防御和減輕氣象災(zāi)害的消息樹(shù)和發(fā)令槍。目前在用的氣象信息電子顯示屏系統(tǒng)終端繁多，有單基色、雙基色、全彩LED、液晶和多媒體顯示屏。以上所有終端都需要人工操作制作產(chǎn)品，信息量小，內(nèi)容單一，耗時(shí)費(fèi)力，更新不及時(shí)，與快速發(fā)展的氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化不相適應(yīng)。榆林市氣象防災(zāi)減災(zāi)智慧服務(wù)系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和氣象科技同等發(fā)展的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)了氣象信息自動(dòng)發(fā)布、自動(dòng)顯示和自動(dòng)更新等，解決了氣象信息電子顯示屏系統(tǒng)終端存在的問(wèn)題。

1 系統(tǒng)概述

榆林市氣象防災(zāi)減災(zāi)智慧服務(wù)系統(tǒng)是一套氣象信息電子顯示屏自動(dòng)發(fā)布系統(tǒng)，依托現(xiàn)代通信技術(shù)，以秦智—陜西網(wǎng)格預(yù)報(bào)智能解析應(yīng)用子系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)秦智系統(tǒng))和陜西省短時(shí)臨近智能預(yù)報(bào)服務(wù)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)NIFS)最新研究應(yīng)用成果為基礎(chǔ)，通過(guò)統(tǒng)一化的信息平臺(tái)管理，以Andiord系統(tǒng)的智能電視或廣告機(jī)為發(fā)布終端，支持文字、圖片、視頻、聲音等多種格式發(fā)布?xì)庀笮畔a(chǎn)品。系統(tǒng)的后臺(tái)配置功能強(qiáng)大靈活，能滿(mǎn)足各個(gè)行業(yè)氣象服務(wù)用戶(hù)的需求，提升了氣象防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)能力和水平。

2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

榆林市氣象防災(zāi)減災(zāi)智慧服務(wù)系統(tǒng)包括后臺(tái)管理系統(tǒng)和終端顯示系統(tǒng)。后臺(tái)管理系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，采用Html5語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，在Windows系統(tǒng)下運(yùn)行。系統(tǒng)服務(wù)器Server端能根據(jù)業(yè)務(wù)以及用戶(hù)量進(jìn)行匹配，用IIS發(fā)布服務(wù)，接口采用ashx服務(wù)。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)使用Oracle 11 g，主要實(shí)現(xiàn)用戶(hù)管理、發(fā)布內(nèi)容管理、產(chǎn)品管理。通過(guò)后臺(tái)能夠自定義用戶(hù)的發(fā)布內(nèi)容，針對(duì)不同的用戶(hù)顯示對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。終端顯示系統(tǒng)采用基于Html5的B/S架構(gòu)，直接嵌入到終端分配的地址中。基于Android系統(tǒng)的智能電視系統(tǒng)采用Java開(kāi)發(fā)，調(diào)用接口ashx服務(wù)，顯示數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)總體分為5層，如圖1所示。氣象數(shù)據(jù)層是所有產(chǎn)品的數(shù)據(jù)來(lái)源，以CIMISS、秦智系統(tǒng)、NIFS和榆林市氣象數(shù)據(jù)綜合服務(wù)平臺(tái)等各類(lèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)為主。氣象產(chǎn)品庫(kù)是系統(tǒng)提供的服務(wù)產(chǎn)品類(lèi)型，有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和手工產(chǎn)品；標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品包括實(shí)況和預(yù)報(bào)預(yù)警信息等，其中，預(yù)報(bào)產(chǎn)品來(lái)源于秦智系統(tǒng)，災(zāi)害性天氣預(yù)警產(chǎn)品來(lái)源于陜西省突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，雷達(dá)回波產(chǎn)品來(lái)源于NIFS，氣象觀測(cè)站實(shí)況信息來(lái)源于CIMISS，衛(wèi)星云圖等其他產(chǎn)品來(lái)源于榆林市氣象數(shù)據(jù)綜合服務(wù)平臺(tái)。手工產(chǎn)品是根據(jù)不同的需求手動(dòng)制作的產(chǎn)品，通過(guò)后臺(tái)設(shè)置添加到播放列表進(jìn)行播放。本地服務(wù)層是由自動(dòng)生成的氣象服務(wù)產(chǎn)品和人工操作編輯的產(chǎn)品組成。業(yè)務(wù)服務(wù)層是對(duì)本地服務(wù)層的進(jìn)一步解析與讀取，分為播放內(nèi)容、播放管理、系統(tǒng)擴(kuò)展服務(wù)3個(gè)部分，能劃分用戶(hù)類(lèi)型，設(shè)置每類(lèi)用戶(hù)的產(chǎn)品類(lèi)型、時(shí)長(zhǎng)和順序。應(yīng)用層是基于Android、Windows等系統(tǒng)的智慧顯示終端，在后臺(tái)設(shè)置每個(gè)用戶(hù)的終端ID、用戶(hù)所在地經(jīng)緯度、播放列表等信息。在終端啟動(dòng)后，程序首先讀取終端的ID，然后通過(guò)ID關(guān)聯(lián)用戶(hù)播放列表，按照列表順序逐個(gè)播放最新的服務(wù)產(chǎn)品。

圖1 榆林市氣象防災(zāi)減災(zāi)智慧服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Framework of Wisdom Service system for Meteorological disaster Prevention and Mitigation in Yulin City

3 主要技術(shù)

3.1 CIMISS數(shù)據(jù)服務(wù)接口

氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口MUSIC是CIMISS面向全國(guó)氣象業(yè)務(wù)和科研提供統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、豐富的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)和應(yīng)用編程接口(API)。系統(tǒng)采用MUSIC的C#客戶(hù)端和REST服務(wù)調(diào)用數(shù)據(jù)，屏蔽了底層業(yè)務(wù)庫(kù)變更帶來(lái)的影響，使功能模塊的移植更加方便，標(biāo)準(zhǔn)化程度更高。

3.2 Leaflet地圖技術(shù)

系統(tǒng)中的地圖處理使用Leaflet開(kāi)源技術(shù)。Leaflet設(shè)計(jì)堅(jiān)持簡(jiǎn)便、高性能和可用性好的思想，在所有主要桌面和移動(dòng)平臺(tái)能高效運(yùn)作。支持插件擴(kuò)展，有一個(gè)友好、易于使用的API文檔和一個(gè)簡(jiǎn)單的、可讀的源代碼。

3.3 圖片壓縮算法

針對(duì)FY4衛(wèi)星云圖和雷達(dá)拼圖等數(shù)據(jù)量傳輸較大的服務(wù)產(chǎn)品，為減少占用網(wǎng)絡(luò)寬帶，采用壓縮算法base64，保證傳輸速度和穩(wěn)定性。

3.4 緩存技術(shù)

包括客戶(hù)端緩存和服務(wù)器緩存?？蛻?hù)端緩存主要是緩存較大數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星云圖和雷達(dá)產(chǎn)品，避免與服務(wù)器的反復(fù)交互，增加帶寬的消耗。服務(wù)器緩存主要是緩存經(jīng)常需要調(diào)用的數(shù)據(jù)，包括整點(diǎn)實(shí)況、秦智系統(tǒng)和NIFS預(yù)報(bào)產(chǎn)品等。避免反復(fù)讀取數(shù)據(jù)，提高了服務(wù)器性能。

4 系統(tǒng)功能

4.1 產(chǎn)品管理

產(chǎn)品管理包括標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和手工產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品不需要人工干預(yù)，自動(dòng)更新最新數(shù)據(jù)。預(yù)警產(chǎn)品，系統(tǒng)自動(dòng)處理預(yù)警信號(hào)的發(fā)布、繼續(xù)發(fā)布、升級(jí)、降級(jí)、解除。手工產(chǎn)品針對(duì)臨時(shí)發(fā)布的產(chǎn)品和用戶(hù)自定義內(nèi)容等。

4.2 播放設(shè)置

能夠設(shè)置播放布局和用戶(hù)類(lèi)型，如政府決策用戶(hù)、政府一般用戶(hù)、企業(yè)重點(diǎn)用戶(hù)、企業(yè)一般用戶(hù)等。當(dāng)有特殊需要設(shè)置某個(gè)用戶(hù)的播放布局時(shí)，能夠單獨(dú)增加播放布局，如設(shè)置播放布局“未來(lái)能源金雞灘煤礦”?？蔀椴煌挠脩?hù)選擇不同的產(chǎn)品、時(shí)長(zhǎng)、順序等。

4.3 終端管理

可以新增、刪除、編輯用戶(hù)?？梢栽O(shè)置用戶(hù)名稱(chēng)、安裝地點(diǎn)經(jīng)緯度、聯(lián)系電話(huà)、終端編號(hào)、用戶(hù)類(lèi)型、需顯示的氣象實(shí)況要素。能瀏覽終端的播放運(yùn)行狀態(tài)。任一終端因服務(wù)需要增減功能，只需在系統(tǒng)后臺(tái)配置對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品即可。

4.4 系統(tǒng)管理

主要實(shí)現(xiàn)用戶(hù)管理、角色管理、角色權(quán)限管理、部門(mén)管理、密碼管理、功能分配管理、站點(diǎn)配置管理、預(yù)報(bào)預(yù)警數(shù)據(jù)源管理、告警閾值管理和現(xiàn)有硬件終端對(duì)接配置管理等功能。同時(shí)實(shí)現(xiàn)留痕管理，系統(tǒng)自動(dòng)記錄終端的調(diào)用數(shù)據(jù)情況，防止非法接入。

4.5 業(yè)務(wù)應(yīng)用

針對(duì)氣象服務(wù)用戶(hù)的需求，推送最新實(shí)況和氣象預(yù)報(bào)預(yù)警信息。

5 系統(tǒng)特點(diǎn)

5.1 硬件普及

系統(tǒng)硬件是市場(chǎng)上普通的電子產(chǎn)品，成本低，易普及。整合了現(xiàn)有的多媒體氣象信息服務(wù)終端，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)一體化的功能。

5.2 產(chǎn)品豐富

系統(tǒng)每小時(shí)自動(dòng)更新播放未來(lái)1 d的小時(shí)預(yù)報(bào)，未來(lái)7 d每天預(yù)報(bào)，氣溫和降水等多種氣象要素實(shí)況，智能網(wǎng)格降水預(yù)報(bào)，過(guò)去1 h雷達(dá)回波和未來(lái)2 h雷達(dá)回波預(yù)報(bào)圖，過(guò)去1 h衛(wèi)星云圖等實(shí)況和預(yù)報(bào)產(chǎn)品，隨時(shí)播放重要天氣報(bào)告和災(zāi)害性天氣預(yù)警信號(hào)等產(chǎn)品?？筛鶕?jù)不同用戶(hù)需求增加降水量、溫度等氣象要素月、季、年統(tǒng)計(jì)值，與歷史同期比較距平圖等。可為交通運(yùn)輸部門(mén)增加鐵路和公路路線(xiàn)圖，為防汛部門(mén)增加河流水系圖等。

5.3 自動(dòng)定位

系統(tǒng)能根據(jù)用戶(hù)所在地點(diǎn)的經(jīng)緯度，自動(dòng)調(diào)取當(dāng)?shù)氐念A(yù)報(bào)和實(shí)況產(chǎn)品。能在衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波圖中自動(dòng)定位用戶(hù)所在位置。

5.4 低寬運(yùn)行

以CIMISS和榆林市氣象數(shù)據(jù)綜合服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)作為支撐，無(wú)統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)流非常小，系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)和產(chǎn)品只是簡(jiǎn)單的調(diào)取和推送，帶寬占有率非常低。

5.5 維護(hù)簡(jiǎn)便

系統(tǒng)配置靈活、維護(hù)方便、穩(wěn)定性強(qiáng)，可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作維護(hù)。

6 結(jié)語(yǔ)

榆林市氣象防災(zāi)減災(zāi)智慧服務(wù)系統(tǒng)自2019年試運(yùn)行以來(lái)，以其精細(xì)、豐富、及時(shí)的氣象服務(wù)產(chǎn)品，受到用戶(hù)的一致好評(píng)，為榆林市各級(jí)政府、企事業(yè)單位氣象防災(zāi)減災(zāi)提供了科學(xué)依據(jù)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。