氣象信息管理系統的設計和實現

周雪瑩，劉海燕，魏敏丹

(江西省氣象信息中心，江西 南昌 330096)

0 引 言

氣象業務部門和管理部門根據業務發展或日常辦公的需求，通過云MAS或微信公眾服務平臺，使用短信或微信的方式，將通知類信息、驗證碼和告警信息等時效性和針對性要求高的消息發送至手機用戶端[1-3]，可以減輕系統維護與升級的成本和工作量，但是業務系統種類繁多，如果都直接接入公眾服務平臺，容易導致用戶名和密碼管理混亂，職責梳理不清。為了保證發送的信息內容規范、安全和有效，確保用戶資料不外泄，杜絕安全隱患[4]，開發了江西省氣象信息管理系統，實現信息發送統一管理，并對其進行處理、分析和監管，為業務部門提供方便快捷的信息傳遞和發送方法，為管理部門提供全面有效的信息監視和管理方式。

氣象綜合業務實時監控系統(天鏡)構建了“全流程、一體化、可視化、開放的”氣象業務集中統一監控平臺，在省級部署和使用過程中，針對手機端用戶，通過該系統可以實現把接收的監控系統告警信息從本省氣象數據業務監視系統平穩過渡到天鏡系統，提高業務運維保障能力。

該系統依托云MAS和企業微信，將氣象部門自身的業務和辦公系統與公眾服務平臺相結合,基于云MAS和企業微信的API接口，對用戶、密碼和局域網地址管理等進行封裝，提供簡單通用的接入方式，建立一條安全便捷的信息發送的通道，不需要管理信息發送的方式和過程，并且根據各自業務的需求，防止未授權的用戶調用信息發送接口發送非法信息。同時實現地址管理、用戶管理、信息篩選、信息處理、信息保存和信息監管等功能，集中對各個業務系統的信息傳輸和發送進行監視和管理[5-8]。

1 總體設計

根據公眾服務平臺信息發送接口標準，以及對實時性、準確性和有效性的要求，設計了系統的總體結構。系統主要由信息發送接口和監管系統兩部分組成，結構更加明確，增加了系統的可擴展性，極大地降低了后期維護的成本和時間。系統總體架構如圖1所示。

圖1 系統總體架構

2 系統設計與實現

按照業務部門和管理部門的需求，信息發送接口包括地址篩選、信息篩選、用戶篩選和信息發送，監管系統由前臺顯示和后臺管理組成，前臺顯示包括信息監視、綜合查詢和統計分析；后臺管理包括系統登錄、地址管理、參數配置、用戶管理和關鍵字管理，如圖2所示。

圖2 系統功能結構

2.1 信息發送接口

信息發送接口是調用云MAS和微信公眾服務平臺提供的接入方式封裝成的消息型通用接口，同時通過氣象信息管理數據庫訪問接口ODBC和存儲過程，將信息發送返回狀態、收件人和信息內容保存至數據庫中。

業務系統只需要傳遞信息內容和終端用戶等參數，本接口獲取到這些參數值后，先存入數據庫中，再對其進行審核，如果因為網絡地址或者信息內容等原因未能通過審核，先更新數據庫記錄，再把未通過審核的原因反饋給業務系統管理員；如果通過審核，就通過專用網將信息發送到云MAS或微信公眾服務平臺[9]，根據返回的值判斷信息是否發送成功，并把返回的值更新至數據庫。數據流程設計如圖3所示。

調用云MAS平臺是通過HTTP接口的方式，發送一個HTTP請求消息(請求行(request line)、請求頭部(header)、空行和請求數據四個部分組成)到服務器，采用GET方法向服務器獲取資源，在接收和解釋請求消息后，服務器返回一個HTTP響應消息(狀態行、消息報頭、響應正文)。業務系統只需要傳遞信息內容和用戶手機號等參數，本接口接收到參數后，先存入數據庫中，再對信息進行審核。如果因為網絡地址或者信息內容等原因未能通過審核，先更新數據庫記錄，再把未通過審核的原因反饋給業務系統管理員；如果通過審核，就通過專用網將信息以xml流的方式把需要發送的內容和手機號封裝傳遞到云MAS，通過云MAS將信息發送到手機用戶端，根據返回的值判斷信息是否發送成功，并把返回的值更新至數據庫，如果有任何一步沒有通過審核，則把信息未發布成功以及導致發布失敗的詳細原因反饋給系統用戶，流程如圖4所示。

圖3 數據流程設計

圖4 短信發布接口流程

2.2 監管系統

前臺監視模塊是實時顯示調用信息發送接口的監視情況，根據接口的調用情況和反饋的狀態信息展現信息發送情況，為業務人員提供及時的發送狀態。

⑤采用多級導航模板定義。通過改變模板方案調整頁面整體布局，使網站頁面布局設計方便靈活，隨意組合，所見即所得。

前臺監視模塊主要包括實時監視、綜合查詢、信息詳情和信息統計：

(1)實時監視：顯示最新的發送信息，內容主要包括單位名稱、業務名稱、信息內容、發送時間及完成狀態。

(2)綜合查詢：提供系統名稱、發送狀態、發送時間等綜合查詢方式，查看信息發送的歷史情況。

(3)信息詳情：顯示選中發送信息的詳細信息,主要包括信息內容、發送時間、發送狀態、發送條數、接收用戶、業務信息和網絡地址等。

(4)信息統計：采用表格和圖形相結合的方式，分析氣象業務系統使用信息發送接口的發送量、發送質量和使用頻率等情況。

后臺管理模塊包括用戶管理、地址設置、權限設置和關鍵字管理等功能：

(1)用戶管理：該系統設有系統用戶、終端用戶和管理用戶三類用戶，細化了功能性需求，賦予不同的用戶不同的系統使用職責。

(3)權限設置：對氣象業務系統進行權限設置，授權是否同意接入本系統進行信息發送和監管。

(4)關鍵字管理：可以根據各個業務系統的需求設置信息的篩選內容，并且及時反饋給系統用戶及接入的業務系統。

2.3 參數配置

氣象信息管理系統提供參數配置功能,可以根據不同的需求對系統進行動態調整，靈活的參數配置提高了系統的通用性，控制發送信息的來源和終端。參數配置項主要包括五個部分:公眾平臺配置、業務系統、網絡地址、手機號碼、數據庫。

(1)公眾平臺配置：配置云MAS的IP地址，端口，賬號和密碼，微信公眾服務平臺提供的CorpID & Secret等。

(2)業務系統配置：配置接入的業務系統的名稱、單位、地址和發送權限等參數。

(3)網絡地址配置：根據內網網絡安全的要求，配置網段和IP地址，控制發送信息的網絡地址。

(4)手機號碼：設置白名單和黑名單，授權手機號碼是否可以接收本系統發送的信息。

(5)數據庫配置：配置數據庫的IP地址、用戶名、密碼和數據庫名稱。

3 系統實現的關鍵技術

在專用網的基礎上，基于C/S架構的方式[10]，采用MySQL數據庫、C#和Python等計算機技術，設計和實現了氣象信息管理系統，提供了便捷的信息發送接口，建立了氣象信息管理數據庫，并以Web的方式實現用戶管理、參數配置、信息篩選、查詢、統計和反饋等功能，為業務部門提供了有力的技術服務，為管理部門提供了有效的數據支撐。

3.1 氣象信息篩選前置處理

氣象信息以參數的形式推送至本系統，為了防止終端用戶收到的信息含有亂碼，氣象信息的字符串編碼與發送信息的服務器的編碼需要一致，即使用UTF- 8編碼。由于不同的業務系統或者同一個業務系統同時發送多個信息，采用單線程順序處理無法滿足接收信息對時效的要求，為此采用多線程處理方式，根據接入的信息類別和線程數，將全部處理的信息分配到各個線程同步處理[11-12]，極大地提高了篩選前置處理效率。

信息分析、地址識別和信息傳輸發送分別采用不同的處理線程來提高系統處理效率。信息分析線程對氣象信息的內容和格式進行檢查，根據關鍵字數據表對需要發送的信息內容進行篩選，禁止出現亂碼、不符合要求和泄露敏感信息的內容出現，并把提取的信息寫入數據庫中；地址識別線程自動獲取接入的業務系統網絡地址，通過和地址管理數據表的對比，審核該業務系統是否授權使用本系統的信息發送接口，根據審核結果更新數據庫；信息傳輸發送線程通過專網調用公眾服務平臺提供的API接口發送信息，并且把反饋的結果更新至數據庫。

3.2 基于數據存儲的訪問接口

本系統采用關系型數據庫管理系統MySQL來存儲信息，為了提高數據讀寫性能、數據庫訪問速度和數據查詢速度，保證數據入庫的及時性，采用視圖、索引、主鍵或復合主鍵等技術對數據庫進行優化設計，不同的要素分開存儲在不同的實體數據表中[13]。根據業務需求，系統設計了用戶信息數據表、終端信息數據表、系統信息數據表、地址管理數據表、機構信息數據表、關鍵字數據表和信息記錄數據表等。用戶信息數據表用于存儲系統用戶和管理用戶的基本信息；終端信息數據表用于存儲接收短信的用戶基本信息；系統信息數據表用于存儲使用本系統發送信息的業務系統基本信息；地址管理數據表用于存儲網段、IP地址和系統名稱等信息；關鍵字數據表用于存儲篩選氣象信息內容的符號、數字和文字等信息；信息記錄數據表用于存儲通過本系統發送的基本信息，包括內容、時間、系統名稱和發送結果等。

3.3 信息發送與信息監管分離

氣象信息管理系統將信息發送和信息監管分開，信息發送接口作為獨立模塊，起到氣象業務系統與云MAS和微信公眾服務平臺中間連接的作用,采用前端控制模式維護信息規范和有效,提供方便快捷的接入方式，不會影響信息處理和發送的效率，同時讓用戶方便查詢信息發送的情況進行總結分析。

3.4 HTTP接口

信息發送接口發送信息至云MAS是基于HTTP協議的接口，是建立在TCP協議基礎之上，支持客戶/服務器模式，但是限制每次連接只處理一個請求，當調用該接口的時候，就是發出一次HTTP請求，HTTP通過TCP與服務器建立一個連接通道，允許傳輸任意類型的數據對象，服務器處理完客戶端的請求，并且收到客戶端的應答后，即本次請求需要的數據傳輸完畢后，HTTP會立即斷開TCP連接。采用這種方式是一種短連接，通信速度和應答速度較快，可以節省傳輸的時間。

HTTP協議工作于客戶端-服務端的架構之上，瀏覽器作為HTTP客戶端可以直接通過URL向HTTP服務端即Web服務器發送所有請求。URL由三部分組成：資源類型、存放資源的主機域名、資源文件名。URL的一般語法格式為(帶方括號[]的為可選項)：protocol :// hostname[:port] / path / [;parameters][?query]#fragment，氣象業務系統直接調用接口http://10.116.32.237/messagein.aspx?tel=....& message=.... (見表1)發送短信，其中tel參數賦值電話號碼，多個電話號碼可以用逗號分隔，message參數賦值要發送的信息。

表1 接口規范

4 應用效果

目前該系統已經投入業務應用中，不需要管理信息發送的方式和過程，并且根據各自業務的需求，設置內容模板和批量發送短信等，網段設置限制，防止未授權的用戶調用本系統的信息發送接口發送非法信息[14-15]。系統根據關鍵字的設置和傳遞的參數，對手機用戶和信息內容進行篩選，保障發送的信息格式標準和語言規范(見圖5)，為氣象業務系統供了方便快捷的信息發送接入方式。

圖5 手機接收信息截圖

5 結束語

根據業務部門和管理部門的需求，設計了氣象信息管理系統，實現網絡地址審核、信息篩選發送、信息監管和數據存儲管理等功能，并且對信息的審核、篩選、發送和監管進行了詳細的闡述。

(1)信息發送接口是氣象業務系統和公眾服務平臺的紐帶，利用云MAS服務平臺將氣象部門業務系統和辦公系統與移動網絡相結合，實現短信三網合一，依托微信企業公眾服務平臺實現氣象信息自動發送至指定收件人，減少維護成本。

(2)該平臺實現了信息發送接口和監管功能，建立了氣象信息管理數據庫，為其他業務系統和辦公系統提供統一的信息發送接口，實現經濟實惠、便捷安全的信息發送方式。前臺顯示為管理部門提供了直觀的數據分析和可靠的決策依據，為業務部門提供了及時的使用情況和詳細的接入狀態，后臺管理主要是用于對系統進行配置、維護和管理，使得信息發送接口和前臺內容得到及時的更新和調整，保證發送的信息格式規范和內容文明有效，并且方便設置和管理本系統。

(3)系統投入業務運行后，提高了工作效率，能快速查詢發送的記錄， 解決了不易定位和難以確定職責的問題，使得氣象業務能更好地為社會公眾服務，對促進氣象服務業的可持續發展有一定的意義。