基于微信平臺的水電氣象服務系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

摘" 要：針對目前開展水電氣象服務方式局限性現(xiàn)狀，利用微信普及程度廣、使用人數(shù)多、使用方便等優(yōu)勢，基于微信公眾號進行二次開發(fā)，建設一套水電氣象服務系統(tǒng)。該系統(tǒng)由水電氣象服務產品制作子系統(tǒng)和微信公眾號服務子系統(tǒng)組成，以產品制作子系統(tǒng)提供的各類氣象服務產品為支撐，微信公眾號服務子系統(tǒng)將氣象實時數(shù)據(jù)、預警監(jiān)測、天氣預報產品、專題服務等氣象服務產品以不同形式進行展示。根據(jù)不同用戶角色，按照權限策略，能夠訪問查看不同的產品，對于水電企業(yè)用戶隨時隨地及時、準確地掌握了解流域內的氣象信息，尤其是在防洪度汛期間，為電站的生產運行提供重要的保障。

關鍵詞：微信；公眾號；水電；氣象；服務產品

中圖分類號：TP311.5" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）31-0032-05

Abstract： In view of the limitations of the current hydropower meteorological service mode， making use of the advantages of wide popularity， large number of users and convenient use of WeChat， a set of hydropower meteorological service system is built based on the official account of WeChat. The system is composed of hydropower meteorological service product production subsystem and WeChat official account service subsystem， which is supported by all kinds of meteorological service products provided by the product production subsystem. WeChat official account service subsystem displays meteorological service products such as meteorological real-time data， early warning and monitoring， weather forecast products and special services in different forms. According to different user roles and authority policies， different products can be accessed and viewed， and users of hydropower enterprises can obtain the meteorological information in the basin timely and accurately anytime， anywhere. Especially during flood control， this system provides an important guarantee for the production and operation of the hydropower station.

Keywords： WeChat; official account; hydropower; meteorology; service product

當前能夠獲取氣象信息的途徑很多，比如電視、網站、手機客戶端、微信公眾號和微博等，這些公開渠道的氣象信息主要是為普通老百姓的日常生活出行提供基本氣象服務保障，但無法滿足水電企業(yè)生產運行中對氣象服務的需求[1]。水電企業(yè)主要關注的是流域內氣象信息，目前氣象部門主要通過電話、服務網站、郵件、QQ群和微信群等方式將流域內的氣象信息提供給水電企業(yè)，而這些服務方式各自有局限性，電話、郵件、工作群僅能提供有限的靜態(tài)氣象信息，無法自動更新，服務網站雖能提供較為全面的氣象信息，但只能限于身邊有工作電腦、筆記本電腦或便攜式平板電腦設備環(huán)境才能使用。

據(jù)中國互聯(lián)網絡信息中心（CNNIC）發(fā)布第51次《中國互聯(lián)網絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》[2]顯示：截至2022年12月，我國手機網民規(guī)模達65億，網民使用手機上網的比例為99.8%；我國即時通信用戶規(guī)模達38億，占網民整體的97.2%。微信（WeChat）是騰訊公司推出的一個為智能終端提供即時通訊服務的免費應用程序，已經覆蓋中國95%以上的智能手機[3]，據(jù)艾媒咨詢最新發(fā)布的《2022年度中國通訊社交類APP月活排行榜TOP10》[4]中，微信以月活躍用戶超過10億的數(shù)據(jù)遙遙領先。而微信公眾號功能，不僅可以幫助企業(yè)、機構或個人實現(xiàn)自身的商業(yè)價值，還可以為用戶提供更加便捷、快捷的服務體驗。

結合目前水電氣象服務的現(xiàn)狀和微信的廣泛使用，建設一個基于微信公眾號的水電氣象服務系統(tǒng)，不僅能夠向用戶提供更多的圖形、文字、視頻等氣象信息，提升氣象服務水平，而且最重要的是用戶能夠隨時隨地了解自身所需的定制化氣象服務產品，為水電企業(yè)在生產運行中及時掌握氣象相關信息提供決策支撐。

1" 系統(tǒng)設計

1.1" 設計原則

可擴展性。根據(jù)“高內聚低耦合”的原則[5]，對系統(tǒng)業(yè)務應用進行分層設計，并考慮未來業(yè)務的發(fā)展，確保隨著業(yè)務需求增加后，能夠方便地進行升級或擴展功能。

可靠性?？煽啃允呛饬肯到y(tǒng)性能好壞的一個重要指標[6]。設計開發(fā)系統(tǒng)時，明確清楚軟件各項功能的邊界條件，根據(jù)系統(tǒng)化、科學化、規(guī)范化的設計原則，提高系統(tǒng)容錯和災難恢復能力。

先進性。采用先進的、開放的體系結構和計算機技術，如數(shù)據(jù)管理技術、編碼技術和容錯技術等[7]，系統(tǒng)的投資考慮到今后的發(fā)展，不僅在硬件架構上具備超前性，而且系統(tǒng)設計采用數(shù)據(jù)質量控制，對不同結構類型的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理。

實用性。充分考慮水電企業(yè)用戶使用氣象服務產品的習慣以及不同氣象服務產品對于其生產運行指導程度的優(yōu)先級，采用表格、時序圖、色斑圖及文檔等不同展現(xiàn)形式，使操作簡便實用、界面美觀大方。

安全性。系統(tǒng)提供有效的安全保密機制，保證信息能夠安全發(fā)送與接收。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，使所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不被盜竊、更改，應用系統(tǒng)所采集的重要原始數(shù)據(jù)采用網絡加密傳輸、數(shù)據(jù)庫加密傳輸或應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)加密[8]相結合的技術。

1.2" 總體框架設計

系統(tǒng)的總體框架自下而上主要包括設施層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應用層和用戶層，采用B/S架構模式開發(fā)。總體架構如圖1所示。

設施層是作為系統(tǒng)運行的基礎，主要是為系統(tǒng)提供基本的軟硬件環(huán)境條件。

數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的核心內容，負責對系統(tǒng)中使用到的所有數(shù)據(jù)進行采集、存儲和質控等。

支撐層是連接數(shù)據(jù)層和應用層之間的通道，實現(xiàn)將所有數(shù)據(jù)通過合理的方式進行構造，提供數(shù)據(jù)服務。

應用層是將各類數(shù)據(jù)根據(jù)各自產品屬性，進行不同方式展示，是用戶能夠直接看到的界面。

用戶層是該系統(tǒng)的使用對象，根據(jù)系統(tǒng)設計的考慮，使用該系統(tǒng)的用戶對象主要包括普通用戶（公眾）、注冊用戶（專業(yè)人員）和系統(tǒng)管理員。

2" 關鍵技術

2.1" 自動分發(fā)服務產品

通過地理信息系統(tǒng)（GIS）技術[9]，手動繪制并提取出所有水電用戶關注的流域邊界，將邊界文件轉換成ESRI Shapefile（SHP）格式[10]或Extensible Markup Language（XML）格式[11]。在服務產品制作子系統(tǒng)后臺管理中，把不用水電用戶與其關注的邊界文件進行一一綁定。當預報業(yè)務人員完成預報產品訂正并提交后，系統(tǒng)根據(jù)綁定的策略，提取不同水電用戶邊界內的氣象信息，自動生成不同水電用戶不同展現(xiàn)形式的服務產品如圖2所示。

2.2" 自動完成注冊用戶分組

在用戶第一次登錄微信公眾號時，若需要查看定制氣象服務產品，系統(tǒng)會自動提示用戶進行注冊如圖3所示，用戶通過輸入公司名稱（全稱或簡稱均可）、姓名和聯(lián)系電話后，后臺通過用戶輸入的公司名稱，采用模糊匹配技術[12]，將輸入的公司名稱與后臺已有水電企業(yè)公司名稱分組進行自動匹配，若匹配成功，系統(tǒng)自動將該用戶分配到自己所屬公司分組中，若匹配失敗，系統(tǒng)會反饋用戶重新輸入公司名稱再次進行匹配，總共匹配失敗超過3次之后，系統(tǒng)將觸發(fā)安全機制，鎖定該用戶不能再進行注冊，若需要解鎖，系統(tǒng)管理員進行身份信息核實后方可解鎖。

3" 系統(tǒng)功能

主要由2個子系統(tǒng)組成，水電氣象服務產品制作子系統(tǒng)和微信公眾號服務子系統(tǒng)，水電氣象服務產品制作子系統(tǒng)負責各類氣象服務產品的制作，微信公眾號服務子系統(tǒng)展示各類氣象服務產品。

3.1" 水電氣象服務產品制作子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要功能是通過從不同渠道獲取的氣象數(shù)據(jù)作為基礎，一是自動生成通用性的氣象產品，包括站點實況產品、格點實況產品、雷達拼圖產品、衛(wèi)星云圖產品、降雨量預報產品和氣溫預報產品等；二是根據(jù)水電用戶的行業(yè)特點及個性化需求，自動生成定制化產品，包括面雨量預報產品、形勢預報產品及各類專題產品。采用RESTful API接口規(guī)范[13]將各類氣象服務產品制作為產品接口庫，供微信公眾號移動端調用各類水電氣象服務產品。

功能模塊如圖4所示，包括實況產品制作、預報產品制作、專題產品制作和系統(tǒng)管理。

1）實況產品制作模塊：包括自動站觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖、雷達資料、災害性天氣等實時監(jiān)測產品數(shù)據(jù)處理、入庫，實現(xiàn)自動化制作；一旦出現(xiàn)產品無法生成，提供故障報告，說明是因基礎數(shù)據(jù)未到或者服務器故障或者制作系統(tǒng)本身等哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，實現(xiàn)方便排錯功能。

2）預報產品制作模塊：以ECMWF、CMA-GRAPES、精細化智能網格等多種數(shù)值模式預報產品為背景場如圖5所示，系統(tǒng)自動對比多種模式的預報評分，并將預報評分最高的這種模式作為預報產品制作參考的基礎，業(yè)務人員根據(jù)水電行業(yè)的需求，在制作系統(tǒng)中將降雨量的落區(qū)分布、雨量值大小、持續(xù)時間等進行主觀訂正，訂正完成并提交后，預報產品自動上傳、發(fā)布。

3）專題產品制作模塊：以氣候資料作為背景場數(shù)據(jù)，業(yè)務人員將降雨量和氣溫進行主觀訂正，系統(tǒng)根據(jù)不同水電用戶關注不同區(qū)域，實時繪制各自區(qū)域內降雨量和氣溫分布圖，業(yè)務人員提交后，系統(tǒng)自動將文字和圖片分發(fā)到每個水電用戶的文檔產品中。

4）系統(tǒng)管理模塊：產品管理是將各類水電氣象服務產品進行規(guī)范化設計，包括統(tǒng)一規(guī)范命名、產品路徑配置等，同時能夠查詢和下載歷史產品；策略管理是根據(jù)不同產品的性質，給每種產品設置制作時間的策略，以及與不同水電用戶的映射關系；日志管理包括系統(tǒng)登錄、產品制作、產品生成和系統(tǒng)故障等日志記錄信息。

3.2" 微信公眾號服務子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)是基于微信公眾號平臺進行二次開發(fā)，使用對象分為公眾用戶和注冊用戶，公眾用戶關注微信公眾號之后，可以查看常規(guī)的實況監(jiān)測信息和預報產品（氣溫、降雨量、大霧和風向風速），注冊用戶通過注冊功能提交之后，系統(tǒng)自動匹配注冊用戶所關注的流域信息，除了能查看常規(guī)實況監(jiān)測信息和預報產品，還能夠查看各自流域內的定制化水電氣象預報產品（面雨量預報、日照預報、形勢預報）和專題服務產品。

功能模塊如圖6所示，包括實況監(jiān)測、預報產品、專題服務和系統(tǒng)管理。

1）實況監(jiān)測模塊：通過基于用戶當前所處的位置，系統(tǒng)自動將附近氣象站監(jiān)測的氣溫、降雨量、風向、風速、相對濕度和能見度等實時數(shù)據(jù)進行推送，若當前位置所在區(qū)縣發(fā)布或解除了氣象預警信息，系統(tǒng)也能夠將氣象預警信息進行實時展示或取消。

2）預報產品模塊：將水電氣象服務產品制作子系統(tǒng)生成的各類氣象要素預報產品信息進行可視化展示，普通用戶無法查看定制化水電氣象預報產品，注冊用戶能夠查看各自關注區(qū)域范圍的水電氣象預報產品。

3）專題服務模塊：此模塊只針對注冊用戶開放，能夠查看和下載各類專題服務產品。

4）系統(tǒng)管理模塊：信息管理是利用微信公眾號后臺管理平臺，對公眾號進行日常維護，包括實名認證、信息發(fā)布和審核等；用戶管理是對注冊用戶進行管理，包括用戶分組、行為分析等；權限管理是對注冊用戶查看氣象服務產品進行審核；日志管理是包括用戶登錄記錄、每種產品被查看記錄等。

4" 應用效果

平臺于2022年5月開始上線，截至2023年4月，普通用戶達到500多人，注冊用戶有近300人，其中包括南方電網貴州電網有限責任公司、中國華電集團貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司、中國華電集團貴州黔源電力股份有限公司、國家電投集團貴州金元股份有限公司等多家大型國有企業(yè)。近一年來，平臺運行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)提供及時權威、產品豐富并具有針對性、功能完善、操作簡便，得到很多用戶的一致好評。

5" 結束語

結合現(xiàn)有氣象服務方式和用戶氣象服務需求進行認真分析，以產品制作子系統(tǒng)提供的各類氣象服務產品為支撐，基于微信公眾號平臺進行二次開發(fā)，實現(xiàn)了將氣象實時數(shù)據(jù)、預警監(jiān)測、天氣預報產品、專題服務等氣象服務產品以不同形式進行展示。同時，在平臺設計過程中，充分考慮普通用戶和注冊用戶的差別，按照配置的權限策略，水電企業(yè)用戶注冊后能夠自動匹配到各自關注的流域，對于水電企業(yè)用戶隨時隨地及時、準確地掌握了解流域內的氣象信息，尤其是在防洪度汛期間，為電站的生產運行提供重要的保障。

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