榆林市氣象防災減災服務系統的設計與實現

田紅衛，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，氣象信息電子顯示屏發布系統終端在傳送氣象預報預警信息等方面發揮了重要作用。2008年起各級氣象部門在黨委、政府部門、學校、企業、車站、碼頭等場所大量布設，成為防御和減輕氣象災害的消息樹和發令槍。目前在用的氣象信息電子顯示屏系統終端繁多，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品，信息量小，內容單一，耗時費力，更新不及時，與快速發展的氣象業務現代化不相適應。榆林市氣象防災減災智慧服務系統在互聯網技術和氣象科技同等發展的基礎上應運而生，實現了氣象信息自動發布、自動顯示和自動更新等，解決了氣象信息電子顯示屏系統終端存在的問題。

1 系統概述

榆林市氣象防災減災智慧服務系統是一套氣象信息電子顯示屏自動發布系統，依托現代通信技術，以秦智—陜西網格預報智能解析應用子系統(簡稱秦智系統)和陜西省短時臨近智能預報服務系統(簡稱NIFS)最新研究應用成果為基礎，通過統一化的信息平臺管理，以Andiord系統的智能電視或廣告機為發布終端，支持文字、圖片、視頻、聲音等多種格式發布氣象信息產品。系統的后臺配置功能強大靈活，能滿足各個行業氣象服務用戶的需求，提升了氣象防災減災服務能力和水平。

2 系統簡介

榆林市氣象防災減災智慧服務系統包括后臺管理系統和終端顯示系統。后臺管理系統為B/S架構，采用Html5語言實現，在Windows系統下運行。系統服務器Server端能根據業務以及用戶量進行匹配，用IIS發布服務，接口采用ashx服務。后臺數據庫使用Oracle 11 g，主要實現用戶管理、發布內容管理、產品管理。通過后臺能夠自定義用戶的發布內容，針對不同的用戶顯示對應的內容。終端顯示系統采用基于Html5的B/S架構，直接嵌入到終端分配的地址中。基于Android系統的智能電視系統采用Java開發，調用接口ashx服務，顯示數據。

系統總體分為5層，如圖1所示。氣象數據層是所有產品的數據來源，以CIMISS、秦智系統、NIFS和榆林市氣象數據綜合服務平臺等各類業務系統為主。氣象產品庫是系統提供的服務產品類型，有標準產品和手工產品；標準產品包括實況和預報預警信息等，其中，預報產品來源于秦智系統，災害性天氣預警產品來源于陜西省突發事件預警信息發布系統，雷達回波產品來源于NIFS，氣象觀測站實況信息來源于CIMISS，衛星云圖等其他產品來源于榆林市氣象數據綜合服務平臺。手工產品是根據不同的需求手動制作的產品，通過后臺設置添加到播放列表進行播放。本地服務層是由自動生成的氣象服務產品和人工操作編輯的產品組成。業務服務層是對本地服務層的進一步解析與讀取，分為播放內容、播放管理、系統擴展服務3個部分，能劃分用戶類型，設置每類用戶的產品類型、時長和順序。應用層是基于Android、Windows等系統的智慧顯示終端，在后臺設置每個用戶的終端ID、用戶所在地經緯度、播放列表等信息。在終端啟動后，程序首先讀取終端的ID，然后通過ID關聯用戶播放列表，按照列表順序逐個播放最新的服務產品。

圖1 榆林市氣象防災減災智慧服務系統架構Fig.1 Framework of Wisdom Service system for Meteorological disaster Prevention and Mitigation in Yulin City

3 主要技術

3.1 CIMISS數據服務接口

氣象數據統一服務接口MUSIC是CIMISS面向全國氣象業務和科研提供統一、標準、豐富的數據訪問服務和應用編程接口(API)。系統采用MUSIC的C#客戶端和REST服務調用數據，屏蔽了底層業務庫變更帶來的影響，使功能模塊的移植更加方便，標準化程度更高。

3.2 Leaflet地圖技術

系統中的地圖處理使用Leaflet開源技術。Leaflet設計堅持簡便、高性能和可用性好的思想，在所有主要桌面和移動平臺能高效運作。支持插件擴展，有一個友好、易于使用的API文檔和一個簡單的、可讀的源代碼。

3.3 圖片壓縮算法

針對FY4衛星云圖和雷達拼圖等數據量傳輸較大的服務產品，為減少占用網絡寬帶，采用壓縮算法base64，保證傳輸速度和穩定性。

3.4 緩存技術

包括客戶端緩存和服務器緩存。客戶端緩存主要是緩存較大數據，包括衛星云圖和雷達產品，避免與服務器的反復交互，增加帶寬的消耗。服務器緩存主要是緩存經常需要調用的數據，包括整點實況、秦智系統和NIFS預報產品等。避免反復讀取數據，提高了服務器性能。

4 系統功能

4.1 產品管理

產品管理包括標準產品和手工產品。標準產品不需要人工干預，自動更新最新數據。預警產品，系統自動處理預警信號的發布、繼續發布、升級、降級、解除。手工產品針對臨時發布的產品和用戶自定義內容等。

4.2 播放設置

能夠設置播放布局和用戶類型，如政府決策用戶、政府一般用戶、企業重點用戶、企業一般用戶等。當有特殊需要設置某個用戶的播放布局時，能夠單獨增加播放布局，如設置播放布局“未來能源金雞灘煤礦”。可為不同的用戶選擇不同的產品、時長、順序等。

4.3 終端管理

可以新增、刪除、編輯用戶。可以設置用戶名稱、安裝地點經緯度、聯系電話、終端編號、用戶類型、需顯示的氣象實況要素。能瀏覽終端的播放運行狀態。任一終端因服務需要增減功能，只需在系統后臺配置對應的產品即可。

4.4 系統管理

主要實現用戶管理、角色管理、角色權限管理、部門管理、密碼管理、功能分配管理、站點配置管理、預報預警數據源管理、告警閾值管理和現有硬件終端對接配置管理等功能。同時實現留痕管理，系統自動記錄終端的調用數據情況，防止非法接入。

4.5 業務應用

針對氣象服務用戶的需求，推送最新實況和氣象預報預警信息。

5 系統特點

5.1 硬件普及

系統硬件是市場上普通的電子產品，成本低，易普及。整合了現有的多媒體氣象信息服務終端，實現了平臺一體化的功能。

5.2 產品豐富

系統每小時自動更新播放未來1 d的小時預報，未來7 d每天預報，氣溫和降水等多種氣象要素實況，智能網格降水預報，過去1 h雷達回波和未來2 h雷達回波預報圖，過去1 h衛星云圖等實況和預報產品，隨時播放重要天氣報告和災害性天氣預警信號等產品。可根據不同用戶需求增加降水量、溫度等氣象要素月、季、年統計值，與歷史同期比較距平圖等。可為交通運輸部門增加鐵路和公路路線圖，為防汛部門增加河流水系圖等。

5.3 自動定位

系統能根據用戶所在地點的經緯度，自動調取當地的預報和實況產品。能在衛星云圖和雷達回波圖中自動定位用戶所在位置。

5.4 低寬運行

以CIMISS和榆林市氣象數據綜合服務平臺系統作為支撐，無統計分析，數據流非常小，系統所需數據和產品只是簡單的調取和推送，帶寬占有率非常低。

5.5 維護簡便

系統配置靈活、維護方便、穩定性強，可進行遠程操作維護。

6 結語

榆林市氣象防災減災智慧服務系統自2019年試運行以來，以其精細、豐富、及時的氣象服務產品，受到用戶的一致好評，為榆林市各級政府、企事業單位氣象防災減災提供了科學依據，取得了明顯的經濟和社會效益。