網絡技術在氣象災害預警系統的應用

汪甫

摘 要：網絡技術因其自身具有實時性、遠程監控、精確度高以及安全可靠等優勢，不僅能提升氣象災害預警的準確度與時效性，還可在災害發生時為引導救災、轉移人員提供準確的信息，爭取寶貴的防災減災時間，被廣泛應用到氣象災害監測領域中，得到認可、好評，并在氣象災害監測領域中占據重要地位。文章主要分析了網絡技術在氣象災害預警系統的應用，希望能為氣象災害預警提供借鑒。

關鍵詞：網絡技術；氣象災害；預警系統；應用

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）22-0167-02

網絡技術是一種通信網與互聯網的延伸與拓展，主要是集傳感技術、射頻識別技術、氣體感應、紅外感應器與全球定位技術為一體，對物理世界進行感知識別，并通過網絡傳輸互聯的方式采集、計算、處理數據信息，從而實現對物的感知、識別與控制，形成高智能決策。因此在氣象災害預測系統中應用網絡技術，對提前預測氣象災害的發生，提高監測效率具有重要意義。

1 網絡技術的概述

1.1 無線傳感技術

無線傳感技術的出現于上世紀70年代，主要由點對點傳輸、數據處理單元以及連接傳感控制器組成。作為遠程自動獲取信息的先進技術，無線傳感技術是通過協議形成一個完整的網絡框架，對采集信息處理后，經無線電波傳輸到各節點中，其監測點的覆蓋范圍不會受到有限網絡的限制，具有覆蓋范圍廣泛的特性，已被廣泛應用到環境監測與保護、醫療護理、軍事以及商業等領域中，獲得認可與支持。

1.2 無線射頻識別技術

無線射頻識別技術，稱為RFID與電子標簽，是通過無線射頻識別技術識別目標對象并獲取對象信息的一種技術，由3部分組成：標簽、芯片與耦合元件。該技術的應用主要是在設備系統運行的過程中，標簽進入磁場時，會自動接收解讀器輸出的射頻信號，通過感應電流的方式將采集的能量存儲到芯片中，因其具有識別效率高、穩定性以及識別速度快的優勢，在圖書館、門禁系統以及食品安全溯源等領域中得到廣泛應用。

1.3 納米技術

納米技術，稱為毫微技術，是現代科學與現代技術結合的產物，主要以研究結構尺寸在0.1～100nm內材料的性質與應用為主。該技術的應用，能夠在網絡中進行連接與交互，拓寬網絡技術使用領域，對氣象災害的精細化監測具有重要意義。

2 氣象災害中較為常見的類型與影響

氣象災害的種類繁多、分布地區廣泛，具有較高的發生頻率，一旦氣象災害發生，極易給國家與社會帶來巨大的經濟損失。據有關數據顯示，國內每年因氣象災害帶來的經濟損失高達4000億元，約占GDP的3%。目前氣象災害的發生主要有洪澇、暴雨、冰雹、干旱以及暴雪。其中洪澇，稱為洪水，是一種因大雨、暴雨或者是持續降雨，導致低洼地區淹沒于漬水的自然現象。洪澇災害的發生會導致山洪暴發、河水泛濫、淹沒農田以及毀壞農業設施，往往發生于浙江、江西、四川等南方多雨地帶。暴雨在氣象學上成為強降水與強降雨，是指降水強度較大的雨。暴雨災害的發生，極易引發山洪、內澇、山體滑坡以及泥石流等地質災害，摧毀公路鐵路等交通設施，甚至是村鎮，造成巨大的經濟損失。冰雹是一種從強烈發展的積雨云中降下來的冰疙瘩、冰塊，稱為雹子。在夏季與春季之交非常普遍，有綠豆大小，特大的冰雹與柚子大小相同，能損毀農作物，損壞建筑物，砸傷人體與牲畜。干旱會造成農作物的水分流失，導致農作物在生長過程中發生落花、落果、枯萎和長勢緩慢的問題，造成農作物減產，甚至是絕收。而干旱災害發生的主要原因來源于季風氣候，常見于蒙古自治區、東北、華北等區域較。暴雪是是指在12h內持續降雪超過4mm的一種自然現象，如果發生暴雪，會造成交通堵塞與農牧業減產，甚至是死亡。而這些氣象災害借助網絡技術的應用，可提前預警與預測，并在發生災害的同時，為指導救災與轉移人員提供依據[2]。

3 網絡技術在氣象災害預警系統的應用

3.1 系統設計

系統設計的關鍵是搭建系統的主要項目，關系到整個氣象災害預警系統的應用效果，主要負責分析基礎數據、氣象數據、災害數據，方便氣象人員了解各個氣象預警區地址災害的發生情況，并制定相應的救災、預防方案。因此在規劃系統總體結構時，程序人員需要向氣象人員了解氣象災害預警區的情況，編制合理的整個系統設計方案，才能搭建預警預報模型。

對于軟件系統設計而言，因為C/S模式具有PC系統的處理能力，具有處理實時、靈活性的特點，所以選用C/S結構較為適宜。其中C/S系統結構是三層架構，由數據層、應用層與管理層形成。具體體現為：（1）數據層。數據層負責讀取數據信息，經處理后將基礎數據、地理數據、災害數據與預想預報數據分類儲存到服務器的數據庫中。（2）應用層。應用層，稱為表現層，負責分析與研究數據結構，并將數據結構以圖表、圖形的方式展示出來，方便人員通過網絡平臺瀏覽這些數據。（3）管理層。管理層作為數據層與應用層的連接通道，為應用層與數據層提供數據，在三層架構中具有重要意義[3]。

3.2 系統功能

3.2.1 氣象綜合信息的集成

氣象綜合信息集成平臺運用先進的數據適配器技術，集調度SCADA數據、生產管理數據、山或衛星遙感數據、調度應急指揮中心數據、公網氣象環境數據、高危用戶數據以及輸變電狀態監測數據為一體，實時采集、篩選與處理氣象防災減災有關的業務數據，并將有效信息儲存到SQL Server2005數據庫中，達到氣象防災減災業務數據高效繼承共享與集約化管理的目的。

3.2.2 系統管理

任何系統的運行都離不開系統的有效管理，氣象災害預警系統的應用亦是如此。因此在系統設計過程中，為了充分利用網絡技術強大的數據管理與圖形界面，必須加強對氣象災害預警系統的管理，方便人員對系統進行增、改操作，為人員不同使用需要賦予相應權限，從而提高系統的操作效率。例如某市氣象災害分區預警系統中網絡技術的應用，對于系統管理方面的設計，編程人員運用Oracle 10g關系數據庫作為管理平臺，對微型、雷達、地面觀測站、閃電定位以及區域氣象觀測站的數據信息進行探測管理，將QPE與QPF等信息形成各種預警圖文，并儲存到數據庫中，當工作人員進入Oracle數據庫后，即可通過平臺系統服務器掃描系統，實現自動掃描分類錄入，從而找出所需的數據信息。

3.2.3 氣象災害的監測管理

系統以網絡技術作為基礎的信息展示平臺，通過與調度SCADA系統有機結合，對衛星遙感監測、公網氣象監測以及Internet網絡等系統運行狀態進行監測，并分析、處理數據，然后利用WEB、RSS、SERVICE、XML以及socket等通信接口將處理的信息傳輸到監控中心，這樣監控中心的專業人員即可依據ArcCIS提供的點狀、箭頭狀、字符狀和圖片，推理判斷監測點是否發生天氣、氣候災害，并做出有效的天氣預報，發送給有關用戶與單位，方便做好預防準備工作。

3.2.4 系統輔助決策分析

系統輔助決策分析是在現有的專家規則庫與國家標準的基礎上，推理判斷氣象災害發生的概率、災害影響范圍以及經濟損失等項目，并通過開源規則引擎技術drools進行輔助決策分析，為工作人員決策提供輔助性的建議。

3.2.5 氣象災害預測預警

氣象災害預測預警負責分析典型區域的氣象災害與非自然災害，依據模型分析氣象災害的影響程度，建立氣象災害預測預警系統模型，然后轉換成不同等級的災害預警，以便工作人員了解監測點的氣象災害情況。例如網絡技術在氣象災害預測預警系統的運用，負責監測氣象次生、衍生等突發性較強、破壞力巨大的自然災害，在監測到氣象災害后，會通過GSM公共網絡、Internet以及衛星通信傳輸到氣象災害所在區域，然后借助藍牙、ZigBee以及WiFi等技術通知當地人們做好防災減災的準備工作。與此同時還可借助FM廣播、Pad、手機、LED屏幕以及高音喇叭的方式警告人們，及時進行預防、躲避。而氣象監控中心則是依據獲取的信息，確定氣象災害發生的地點、危害程度，為搶險救災提供依據[4]。

4 結束語

綜上所述，21世紀作為信息迅猛發展的時代，網絡革命為氣象災害服務帶來了新的挑戰，同時也為氣象災害服務帶來了新的機遇。因此在進行氣象災害預警系統設計過程中，為了提高預警系統的運行效率，必須充分發揮網絡技術的優勢，將其靈活運用到系統設計以及系統輔助決策分析、氣象災害預測預警、氣象災害的監測管理、氣象綜合信息的集成、系統管理等系統功能中，提高氣象災害預測預警效率，才能促進氣象災害服務的穩步發展。

參考文獻：

[1]趙智鵬，史蓮梅.基于物聯網技術的氣象災害監測預警體系研究[J].電腦知識與技術，2016，12（8）：263-265.

[2]張慧，金燕.農業生態和農業氣象災害監測預警系統[J].北京農業，2013（27）：154-155.

[3]羅海明.基于GIS的地質災害氣象預警系統研究[J].中國科技博覽，2015（24）：143.

[4]王志利，趙曉鋒，武國亮，等.電力微氣象災害監測與預警系統的設計與實現[J].電力與能源，2014，35（6）：712-716.