氣象信息實時監測預警LED顯示屏發布系統設計與實現

高燕+黃振+趙曉鈺

摘 要： 簡要概述大連氣象部門LED電子顯示屏發布系統的設計與實現，介紹LED屏的分類，屏幕使用過程中的操作步驟，二次開發工作需要注意事項的問題。系統發揮了現有設備的功能，解決業務應用部門實時資料監測顯示中相關問題，具有很好的推廣價值和業務使用價值。

關鍵詞： LED顯示屏； 氣象信息； 監測預警； 信息發布系統

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）16?0062?03

Design and implementation of real?time monitoring and warning LED screen release system for weather information

GAO Yan1， HUANG Zhen2， ZHAO Xiao?yu1

（1. Meteorology Bureau of Pulandian City， Pulandian 116200， China； 2. Dalian Meteorological Bureau， Dalian 116001， China）

Abstract： The design and implementation of the LED electronic display release system in Dalian Meteorological Bureau is briefly outlined. The classification and operating steps of LED screens are described in this paper. The matters needing attention of second development are pointed out. By making use of the functions of existing equipments， the system solved the issues related to the display of real?time information monitoring of the business sector. It has a good promotional value.

Keywords： LED screen； meteorological information； monitoring and early warning； information release system

0 引 言

隨著LED顯示屏技術的不斷發展和成熟，其越來越廣泛地應用于教育機構、體育場館、機場車站、娛樂場所等地的廣告顯示，發布信息中。而近年來，各地氣象部門現代化建設工作不斷開展，各種觀測儀器設備不斷投入運行使用，采集了大量寶貴的觀測數據，如何充分有效地利用現有觀測數據，提高預警預報服務水平，發揮其防災減災工作中的重要作用是當前各地政府以及氣象部門面臨的急需解決的問題。而LED電子顯示屏作為一種顯示文字、圖像、二維和三維動畫及電視、錄像、VCD等視頻信號的理想的公眾顯示媒體，可以全天候，長時間工作，其作為天氣預報、預警信號發布媒體和渠道有著獨特的優勢。LED電子屏目前在氣象部門使用主要有室內和室外兩個方面：室內主要用于顯示氣象觀測儀器設備采集的實時觀測數據，根據天氣情況顯示各種預警信息；室外主要用于向公眾發布預警信號、預報服務產品。經過對氣象部門氣象信息處理系統開發技術的調研[1?10]，結合大連地區氣象部門現代化氣象事業發展的現狀，介紹了室內LED電子顯示屏的應用，其氣象業務人員掌握各種實況信息，提高業務工作效率和服務能力水平。

1 LED電子顯示屏技術簡介

LED顯示屏可以顯示變化的數字、文字、圖形圖像；其不僅可以用于室內環境還可以用于室外環境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優點；LED顯示屏具有亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩定等突出優點。LED電子顯示屏有多種分類方法：

（1） 按顏色基色可以分為：單基色顯示屏，單一顏色（紅色或綠色）；雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度的全彩色顯示屏，可以顯示65 536種顏色；全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示1 600萬種顏色。

（2） 按顯示器件分類：數碼顯示屏，顯示器件為7段數碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數字的電子顯示屏；點陣圖文顯示屏，顯示器件是由許多均勻排列的發光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。

（3） 按使用場合分類：室內顯示屏，發光點較小，顯示面積一般幾平方米至十幾平方米；室外顯示屏，面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風、防雨、防水功能。

2 設計思路

LED電子顯示屏采購后，通常情況下廠商都帶有控制顯示分析軟件，用于LED顯示屏的參數設定、維護以及發布信息等。但由于氣象儀器設備采集到的觀測實時數據不斷處于更新中，難以用現有的軟件顯示實時更新的數據。需要通過使用廠家提供二次開發包自己開發軟件解決數據更新的問題。本文主要基于大連市氣象局現有的5塊LED顯示屏設備開發顯示屏數據軟件，分析研究一下LED顯示屏數據發送系統的開發思路以及具體實現。

LED顯示安裝完成后，主要通過兩種方式進行信息傳輸：串口和網絡端口。需要在計算機上安裝顯示屏廠家提供控制軟件，將計算機與顯示屏通過網線或者串口線進行連接，通過控制軟件配置LED屏各種參數（具體操作見軟件說明），實現軟件和LED屏的信息傳輸。通信成功建立后，后續操作根據幾種不同廠商提供的產品使用的方法和過程總結具體操作流程如下：

（1） 通過屏控制軟件，在需要進行控制的屏上建立節目，節目建立過程中可以根據需要進行節目的播放模式，如順序播放，定時定長播放等參數設定。

（2） 在建立的節目中，建立各種節目對象，如字幕區域，用以顯示文本文件；圖文區域，用以顯示帶格式的文本、圖形圖像等信息；動畫區域，用以顯示動畫；表盤區域，用以顯示模擬時鐘；還有其他幾種區域。節目中需要建立的對象根據自己的需要進行定制。在針對各種節目對象的參數設定過程中可以對對象的顯示方式、顯示區域，字體大小，顏色等信息進行配置。

（3） 對節目以及節目對象進行設定后，可以通過控制軟件的預覽功能顯示查看制作的節目顯示效果。如發現問題，可結束預覽命令返回編輯狀態，繼續修改節目對象；修改完成后，繼續進行預覽至用戶對顯示效果滿意為止。

（4） 如需要建立多個節目，可重復操作步驟（2）、（3）。

（5） 針對用戶設備節目信息，發送數據至顯示屏。

在整個操作步驟中，操作最繁瑣的為步驟（2），需要通過不斷地測試，來確定屏幕顯示內容以及顯示方式。對大連氣象部門現有的幾塊電子顯示屏而言，都有一個共同的特點主要長度都遠大于寬度，這需要對屏幕顯示的內容進行合理的布局，從而保證盡量科學地運用電子屏的現有顯示區域顯示更多的內容，同時保證顯示的美觀，用戶獲取信息的便捷性。雖然顯示屏幕提供可以滾動顯示，翻屏顯示功能，太頻繁的翻屏操作使用戶在翻屏過程難以掌握的顯示數據提供的信息，需要在顯示內容和美觀布局上面做一個平衡，從而保證最大限度的發揮觀測數據和顯示屏的功能。

通過控制軟件掌握LED電子顯示屏發布信息的流程以及顯示內容和布局后，二次開發的任務和功能就是通過調用顯示屏二次開發庫，實現自動獲取實時資料觀測數據信息，發送至顯示屏更新顯示數據。

3 系統功能及實現

氣象部門當前所獲取的觀測數據包括自動氣象站觀測的風向、風速、雨量、溫度等常規氣象要素，同時也有能見度儀觀測得到的能見度數據，多普勒雷達、衛星等多種非常規觀測數據。大連氣象業務部門現有5塊LED顯示屏安裝在市、縣氣象臺，安裝在室內，受限于屏幕的種類，主要為單色屏和雙基色顯示屏，以及屏幕的尺寸大小，顯示雷達，衛星云圖等數據沒有太大優勢，主要用來顯示能見度觀測儀，自動氣象站觀測常規要素。在發送數據至顯示屏前必須先從數據庫獲取觀測數據信息，在獲取數據信息時必須考慮數據獲取的及時性，同時也需要考慮數據庫承受的壓力，不能太過于頻繁的進行數據庫檢索查詢，過于頻繁的操作數據庫，加大數據庫服務器壓力會影響運行在數據庫服務器上的其他業務。因為需要對分布在不同地區的5個LED顯示進行信息發布操作，系統開發前考慮過給每個LED屏制定單獨的工作程序，獨立獲取數據、發布數據，但考慮過數據庫服務負載狀況后，決定放棄這種操作方式改用由統一的信息處理加工程序獲取數據庫更新數據，發送至5個不同LED信息發布端（見圖1），發送方式采用格式化文本進行信息進行更新，發布端通過掃描監控目錄文件信息是否更改來確定是否重新發布數據，通過讀入制定目錄下文本文件發送至LED屏。信息加工程序發布更新信息時，因為數據庫信息更新存在滯后，也不是所有的站點數據都能在同一時間進行更新，在掃描當前時刻數據時如果沒有超過50%的站點數據更新的狀況下，不對數據文件進行更新，從而避免LED顯示屏上過多站點出現顯示空白現象。

圖1 LED顯示屏發布系統流程

4 應用效果

大連氣象信息實時監測預警LED顯示屏發布系統自建成以來就一直在大連市氣象臺、專業氣象臺、金州、莊河、普蘭店等氣象部門使用，取得很好的效果。系統建成前，LED所在地部門對LED電子顯示屏的使用僅限于發布一些通知信息，以及領導工作到訪的歡迎等信息，對LED電子屏的使用沒能完全發揮出屏的價值。通過本套系統程序的開發部署，可以顯示實時氣象觀測資料（見圖2），使業務工作人員能夠方便、快捷地掌握實時氣象信息，大大提高了工作效率，使現代化建設的投入更多地轉化為業務服務的應用能力，產生了服務效益。

圖2 系統顯示效果圖

5 結 語

該系統的建立為業務工作人員掌握實時觀測資料信息提供了一個很好的途徑，同時針對LED電子顯示屏的二次開發工作也給后續繼續開展工作奠定了很好的基礎。如何在后續工作中充分挖掘LED顯示屏在業務工作中的應用潛力，是后續工作中仍需解決的問題。

本文針對LED顯示屏在氣象部門發布實時監控氣象信息的二次開發應用上，對系統開發的流程、步驟以及開發過程中需要注意的事項進行了總結，對兄弟單位開展同類型的工作有一定參考價值，但仍需在實際工作中根據實際工作不斷完善系統，以便能更好的發揮系統的功能效果。

參考文獻

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[9] 姚日升，丁燁毅，王焱.電子顯示屏氣象信息發布技術[J].氣象科技，2012，40（6）：922?927.

[10] 李集明，沈文海，王國復.氣象信息共享平臺及其關鍵技術研究[J].應用氣象學報，2006，17（5）：621?628.

（1） 通過屏控制軟件，在需要進行控制的屏上建立節目，節目建立過程中可以根據需要進行節目的播放模式，如順序播放，定時定長播放等參數設定。

（2） 在建立的節目中，建立各種節目對象，如字幕區域，用以顯示文本文件；圖文區域，用以顯示帶格式的文本、圖形圖像等信息；動畫區域，用以顯示動畫；表盤區域，用以顯示模擬時鐘；還有其他幾種區域。節目中需要建立的對象根據自己的需要進行定制。在針對各種節目對象的參數設定過程中可以對對象的顯示方式、顯示區域，字體大小，顏色等信息進行配置。

（3） 對節目以及節目對象進行設定后，可以通過控制軟件的預覽功能顯示查看制作的節目顯示效果。如發現問題，可結束預覽命令返回編輯狀態，繼續修改節目對象；修改完成后，繼續進行預覽至用戶對顯示效果滿意為止。

（4） 如需要建立多個節目，可重復操作步驟（2）、（3）。

（5） 針對用戶設備節目信息，發送數據至顯示屏。

在整個操作步驟中，操作最繁瑣的為步驟（2），需要通過不斷地測試，來確定屏幕顯示內容以及顯示方式。對大連氣象部門現有的幾塊電子顯示屏而言，都有一個共同的特點主要長度都遠大于寬度，這需要對屏幕顯示的內容進行合理的布局，從而保證盡量科學地運用電子屏的現有顯示區域顯示更多的內容，同時保證顯示的美觀，用戶獲取信息的便捷性。雖然顯示屏幕提供可以滾動顯示，翻屏顯示功能，太頻繁的翻屏操作使用戶在翻屏過程難以掌握的顯示數據提供的信息，需要在顯示內容和美觀布局上面做一個平衡，從而保證最大限度的發揮觀測數據和顯示屏的功能。

通過控制軟件掌握LED電子顯示屏發布信息的流程以及顯示內容和布局后，二次開發的任務和功能就是通過調用顯示屏二次開發庫，實現自動獲取實時資料觀測數據信息，發送至顯示屏更新顯示數據。

3 系統功能及實現

氣象部門當前所獲取的觀測數據包括自動氣象站觀測的風向、風速、雨量、溫度等常規氣象要素，同時也有能見度儀觀測得到的能見度數據，多普勒雷達、衛星等多種非常規觀測數據。大連氣象業務部門現有5塊LED顯示屏安裝在市、縣氣象臺，安裝在室內，受限于屏幕的種類，主要為單色屏和雙基色顯示屏，以及屏幕的尺寸大小，顯示雷達，衛星云圖等數據沒有太大優勢，主要用來顯示能見度觀測儀，自動氣象站觀測常規要素。在發送數據至顯示屏前必須先從數據庫獲取觀測數據信息，在獲取數據信息時必須考慮數據獲取的及時性，同時也需要考慮數據庫承受的壓力，不能太過于頻繁的進行數據庫檢索查詢，過于頻繁的操作數據庫，加大數據庫服務器壓力會影響運行在數據庫服務器上的其他業務。因為需要對分布在不同地區的5個LED顯示進行信息發布操作，系統開發前考慮過給每個LED屏制定單獨的工作程序，獨立獲取數據、發布數據，但考慮過數據庫服務負載狀況后，決定放棄這種操作方式改用由統一的信息處理加工程序獲取數據庫更新數據，發送至5個不同LED信息發布端（見圖1），發送方式采用格式化文本進行信息進行更新，發布端通過掃描監控目錄文件信息是否更改來確定是否重新發布數據，通過讀入制定目錄下文本文件發送至LED屏。信息加工程序發布更新信息時，因為數據庫信息更新存在滯后，也不是所有的站點數據都能在同一時間進行更新，在掃描當前時刻數據時如果沒有超過50%的站點數據更新的狀況下，不對數據文件進行更新，從而避免LED顯示屏上過多站點出現顯示空白現象。

圖1 LED顯示屏發布系統流程

4 應用效果

大連氣象信息實時監測預警LED顯示屏發布系統自建成以來就一直在大連市氣象臺、專業氣象臺、金州、莊河、普蘭店等氣象部門使用，取得很好的效果。系統建成前，LED所在地部門對LED電子顯示屏的使用僅限于發布一些通知信息，以及領導工作到訪的歡迎等信息，對LED電子屏的使用沒能完全發揮出屏的價值。通過本套系統程序的開發部署，可以顯示實時氣象觀測資料（見圖2），使業務工作人員能夠方便、快捷地掌握實時氣象信息，大大提高了工作效率，使現代化建設的投入更多地轉化為業務服務的應用能力，產生了服務效益。

圖2 系統顯示效果圖

5 結 語

該系統的建立為業務工作人員掌握實時觀測資料信息提供了一個很好的途徑，同時針對LED電子顯示屏的二次開發工作也給后續繼續開展工作奠定了很好的基礎。如何在后續工作中充分挖掘LED顯示屏在業務工作中的應用潛力，是后續工作中仍需解決的問題。

本文針對LED顯示屏在氣象部門發布實時監控氣象信息的二次開發應用上，對系統開發的流程、步驟以及開發過程中需要注意的事項進行了總結，對兄弟單位開展同類型的工作有一定參考價值，但仍需在實際工作中根據實際工作不斷完善系統，以便能更好的發揮系統的功能效果。

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（1） 通過屏控制軟件，在需要進行控制的屏上建立節目，節目建立過程中可以根據需要進行節目的播放模式，如順序播放，定時定長播放等參數設定。

（2） 在建立的節目中，建立各種節目對象，如字幕區域，用以顯示文本文件；圖文區域，用以顯示帶格式的文本、圖形圖像等信息；動畫區域，用以顯示動畫；表盤區域，用以顯示模擬時鐘；還有其他幾種區域。節目中需要建立的對象根據自己的需要進行定制。在針對各種節目對象的參數設定過程中可以對對象的顯示方式、顯示區域，字體大小，顏色等信息進行配置。

（3） 對節目以及節目對象進行設定后，可以通過控制軟件的預覽功能顯示查看制作的節目顯示效果。如發現問題，可結束預覽命令返回編輯狀態，繼續修改節目對象；修改完成后，繼續進行預覽至用戶對顯示效果滿意為止。

（4） 如需要建立多個節目，可重復操作步驟（2）、（3）。

（5） 針對用戶設備節目信息，發送數據至顯示屏。

在整個操作步驟中，操作最繁瑣的為步驟（2），需要通過不斷地測試，來確定屏幕顯示內容以及顯示方式。對大連氣象部門現有的幾塊電子顯示屏而言，都有一個共同的特點主要長度都遠大于寬度，這需要對屏幕顯示的內容進行合理的布局，從而保證盡量科學地運用電子屏的現有顯示區域顯示更多的內容，同時保證顯示的美觀，用戶獲取信息的便捷性。雖然顯示屏幕提供可以滾動顯示，翻屏顯示功能，太頻繁的翻屏操作使用戶在翻屏過程難以掌握的顯示數據提供的信息，需要在顯示內容和美觀布局上面做一個平衡，從而保證最大限度的發揮觀測數據和顯示屏的功能。

通過控制軟件掌握LED電子顯示屏發布信息的流程以及顯示內容和布局后，二次開發的任務和功能就是通過調用顯示屏二次開發庫，實現自動獲取實時資料觀測數據信息，發送至顯示屏更新顯示數據。

3 系統功能及實現

氣象部門當前所獲取的觀測數據包括自動氣象站觀測的風向、風速、雨量、溫度等常規氣象要素，同時也有能見度儀觀測得到的能見度數據，多普勒雷達、衛星等多種非常規觀測數據。大連氣象業務部門現有5塊LED顯示屏安裝在市、縣氣象臺，安裝在室內，受限于屏幕的種類，主要為單色屏和雙基色顯示屏，以及屏幕的尺寸大小，顯示雷達，衛星云圖等數據沒有太大優勢，主要用來顯示能見度觀測儀，自動氣象站觀測常規要素。在發送數據至顯示屏前必須先從數據庫獲取觀測數據信息，在獲取數據信息時必須考慮數據獲取的及時性，同時也需要考慮數據庫承受的壓力，不能太過于頻繁的進行數據庫檢索查詢，過于頻繁的操作數據庫，加大數據庫服務器壓力會影響運行在數據庫服務器上的其他業務。因為需要對分布在不同地區的5個LED顯示進行信息發布操作，系統開發前考慮過給每個LED屏制定單獨的工作程序，獨立獲取數據、發布數據，但考慮過數據庫服務負載狀況后，決定放棄這種操作方式改用由統一的信息處理加工程序獲取數據庫更新數據，發送至5個不同LED信息發布端（見圖1），發送方式采用格式化文本進行信息進行更新，發布端通過掃描監控目錄文件信息是否更改來確定是否重新發布數據，通過讀入制定目錄下文本文件發送至LED屏。信息加工程序發布更新信息時，因為數據庫信息更新存在滯后，也不是所有的站點數據都能在同一時間進行更新，在掃描當前時刻數據時如果沒有超過50%的站點數據更新的狀況下，不對數據文件進行更新，從而避免LED顯示屏上過多站點出現顯示空白現象。

圖1 LED顯示屏發布系統流程

4 應用效果

大連氣象信息實時監測預警LED顯示屏發布系統自建成以來就一直在大連市氣象臺、專業氣象臺、金州、莊河、普蘭店等氣象部門使用，取得很好的效果。系統建成前，LED所在地部門對LED電子顯示屏的使用僅限于發布一些通知信息，以及領導工作到訪的歡迎等信息，對LED電子屏的使用沒能完全發揮出屏的價值。通過本套系統程序的開發部署，可以顯示實時氣象觀測資料（見圖2），使業務工作人員能夠方便、快捷地掌握實時氣象信息，大大提高了工作效率，使現代化建設的投入更多地轉化為業務服務的應用能力，產生了服務效益。

圖2 系統顯示效果圖

5 結 語

該系統的建立為業務工作人員掌握實時觀測資料信息提供了一個很好的途徑，同時針對LED電子顯示屏的二次開發工作也給后續繼續開展工作奠定了很好的基礎。如何在后續工作中充分挖掘LED顯示屏在業務工作中的應用潛力，是后續工作中仍需解決的問題。

本文針對LED顯示屏在氣象部門發布實時監控氣象信息的二次開發應用上，對系統開發的流程、步驟以及開發過程中需要注意的事項進行了總結，對兄弟單位開展同類型的工作有一定參考價值，但仍需在實際工作中根據實際工作不斷完善系統，以便能更好的發揮系統的功能效果。

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