榆林市气象防灾减灾服务系统的设计与实现

田红卫，任 琦，钟延琴，张博宇，屈艳梅

(陕西省榆林市气象局，陕西 榆林 719000)

0 引言

近年来，气象信息电子显示屏发布系统终端在传送气象预报预警信息等方面发挥了重要作用。2008年起各级气象部门在党委、政府部门、学校、企业、车站、码头等场所大量布设，成为防御和减轻气象灾害的消息树和发令枪。目前在用的气象信息电子显示屏系统终端繁多，有单基色、双基色、全彩LED、液晶和多媒体显示屏。以上所有终端都需要人工操作制作产品，信息量小，内容单一，耗时费力，更新不及时，与快速发展的气象业务现代化不相适应。榆林市气象防灾减灾智慧服务系统在互联网技术和气象科技同等发展的基础上应运而生，实现了气象信息自动发布、自动显示和自动更新等，解决了气象信息电子显示屏系统终端存在的问题。

1 系统概述

榆林市气象防灾减灾智慧服务系统是一套气象信息电子显示屏自动发布系统，依托现代通信技术，以秦智—陕西网格预报智能解析应用子系统(简称秦智系统)和陕西省短时临近智能预报服务系统(简称NIFS)最新研究应用成果为基础，通过统一化的信息平台管理，以Andiord系统的智能电视或广告机为发布终端，支持文字、图片、视频、声音等多种格式发布气象信息产品。系统的后台配置功能强大灵活，能满足各个行业气象服务用户的需求，提升了气象防灾减灾服务能力和水平。

2 系统简介

榆林市气象防灾减灾智慧服务系统包括后台管理系统和终端显示系统。后台管理系统为B/S架构，采用Html5语言实现，在Windows系统下运行。系统服务器Server端能根据业务以及用户量进行匹配，用IIS发布服务，接口采用ashx服务。后台数据库使用Oracle 11 g，主要实现用户管理、发布内容管理、产品管理。通过后台能够自定义用户的发布内容，针对不同的用户显示对应的内容。终端显示系统采用基于Html5的B/S架构，直接嵌入到终端分配的地址中。基于Android系统的智能电视系统采用Java开发，调用接口ashx服务，显示数据。

系统总体分为5层，如图1所示。气象数据层是所有产品的数据来源，以CIMISS、秦智系统、NIFS和榆林市气象数据综合服务平台等各类业务系统为主。气象产品库是系统提供的服务产品类型，有标准产品和手工产品；标准产品包括实况和预报预警信息等，其中，预报产品来源于秦智系统，灾害性天气预警产品来源于陕西省突发事件预警信息发布系统，雷达回波产品来源于NIFS，气象观测站实况信息来源于CIMISS，卫星云图等其他产品来源于榆林市气象数据综合服务平台。手工产品是根据不同的需求手动制作的产品，通过后台设置添加到播放列表进行播放。本地服务层是由自动生成的气象服务产品和人工操作编辑的产品组成。业务服务层是对本地服务层的进一步解析与读取，分为播放内容、播放管理、系统扩展服务3个部分，能划分用户类型，设置每类用户的产品类型、时长和顺序。应用层是基于Android、Windows等系统的智慧显示终端，在后台设置每个用户的终端ID、用户所在地经纬度、播放列表等信息。在终端启动后，程序首先读取终端的ID，然后通过ID关联用户播放列表，按照列表顺序逐个播放最新的服务产品。

图1 榆林市气象防灾减灾智慧服务系统架构Fig.1 Framework of Wisdom Service system for Meteorological disaster Prevention and Mitigation in Yulin City

3 主要技术

3.1 CIMISS数据服务接口

气象数据统一服务接口MUSIC是CIMISS面向全国气象业务和科研提供统一、标准、丰富的数据访问服务和应用编程接口(API)。系统采用MUSIC的C#客户端和REST服务调用数据，屏蔽了底层业务库变更带来的影响，使功能模块的移植更加方便，标准化程度更高。

3.2 Leaflet地图技术

系统中的地图处理使用Leaflet开源技术。Leaflet设计坚持简便、高性能和可用性好的思想，在所有主要桌面和移动平台能高效运作。支持插件扩展，有一个友好、易于使用的API文档和一个简单的、可读的源代码。

3.3 图片压缩算法

针对FY4卫星云图和雷达拼图等数据量传输较大的服务产品，为减少占用网络宽带，采用压缩算法base64，保证传输速度和稳定性。

3.4 缓存技术

包括客户端缓存和服务器缓存。客户端缓存主要是缓存较大数据，包括卫星云图和雷达产品，避免与服务器的反复交互，增加带宽的消耗。服务器缓存主要是缓存经常需要调用的数据，包括整点实况、秦智系统和NIFS预报产品等。避免反复读取数据，提高了服务器性能。

4 系统功能

4.1 产品管理

产品管理包括标准产品和手工产品。标准产品不需要人工干预，自动更新最新数据。预警产品，系统自动处理预警信号的发布、继续发布、升级、降级、解除。手工产品针对临时发布的产品和用户自定义内容等。

4.2 播放设置

能够设置播放布局和用户类型，如政府决策用户、政府一般用户、企业重点用户、企业一般用户等。当有特殊需要设置某个用户的播放布局时，能够单独增加播放布局，如设置播放布局“未来能源金鸡滩煤矿”。可为不同的用户选择不同的产品、时长、顺序等。

4.3 终端管理

可以新增、删除、编辑用户。可以设置用户名称、安装地点经纬度、联系电话、终端编号、用户类型、需显示的气象实况要素。能浏览终端的播放运行状态。任一终端因服务需要增减功能，只需在系统后台配置对应的产品即可。

4.4 系统管理

主要实现用户管理、角色管理、角色权限管理、部门管理、密码管理、功能分配管理、站点配置管理、预报预警数据源管理、告警阈值管理和现有硬件终端对接配置管理等功能。同时实现留痕管理，系统自动记录终端的调用数据情况，防止非法接入。

4.5 业务应用

针对气象服务用户的需求，推送最新实况和气象预报预警信息。

5 系统特点

5.1 硬件普及

系统硬件是市场上普通的电子产品，成本低，易普及。整合了现有的多媒体气象信息服务终端，实现了平台一体化的功能。

5.2 产品丰富

系统每小时自动更新播放未来1 d的小时预报，未来7 d每天预报，气温和降水等多种气象要素实况，智能网格降水预报，过去1 h雷达回波和未来2 h雷达回波预报图，过去1 h卫星云图等实况和预报产品，随时播放重要天气报告和灾害性天气预警信号等产品。可根据不同用户需求增加降水量、温度等气象要素月、季、年统计值，与历史同期比较距平图等。可为交通运输部门增加铁路和公路路线图，为防汛部门增加河流水系图等。

5.3 自动定位

系统能根据用户所在地点的经纬度，自动调取当地的预报和实况产品。能在卫星云图和雷达回波图中自动定位用户所在位置。

5.4 低宽运行

以CIMISS和榆林市气象数据综合服务平台系统作为支撑，无统计分析，数据流非常小，系统所需数据和产品只是简单的调取和推送，带宽占有率非常低。

5.5 维护简便

系统配置灵活、维护方便、稳定性强，可进行远程操作维护。

6 结语

榆林市气象防灾减灾智慧服务系统自2019年试运行以来，以其精细、丰富、及时的气象服务产品，受到用户的一致好评，为榆林市各级政府、企事业单位气象防灾减灾提供了科学依据，取得了明显的经济和社会效益。