保小林,陳 堅
(云南省曲靖市氣象局,云南 曲靖 655000)
移動通信技術(shù)高速發(fā)展,國內(nèi)的手機(jī)普及率差不多達(dá)到了75%,成為人們?nèi)粘I钪胁豢苫蛉钡谋匦杵?,通過手機(jī)提供氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警服務(wù)成為一種更為便捷的方式。本系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用即是基于移動代理服務(wù)器MAS 進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警信息發(fā)布,能及時快捷的把監(jiān)測預(yù)警、業(yè)務(wù)維護(hù)通報、查詢結(jié)果信息發(fā)送到用戶手機(jī)上。
系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用實現(xiàn)了自動執(zhí)行,將及時準(zhǔn)確地為各級相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、干部、應(yīng)急指揮人員等提供高效服務(wù),使他們能及時掌握預(yù)警信息、做出及時應(yīng)對和部署;對于臨時工作匯報、專業(yè)氣象服務(wù)等做到隨時隨地通過手機(jī)即能反饋查詢。系統(tǒng)可直接應(yīng)用于氣象部門預(yù)警、服務(wù),國土部門滑坡、泥石流、山洪地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測,水務(wù)部門防洪,農(nóng)林業(yè)、煙草、政府應(yīng)急等部門的生產(chǎn)指導(dǎo)及預(yù)警。
移動代理服務(wù)器MAS 機(jī)安裝于氣象局內(nèi)網(wǎng),通過防火墻或路由器NAT 訪問Internet,由移動側(cè)VPN 服務(wù)器為已建立VPN 加密隧道的MAS 服務(wù)器分配移動內(nèi)網(wǎng)IP 地址,MAS 服務(wù)器通過移動內(nèi)網(wǎng)IP 地址與行業(yè)網(wǎng)關(guān)或MAS 服務(wù)平臺進(jìn)行連接,MAS服務(wù)平臺通過移動內(nèi)網(wǎng)IP 地址對MAS 服務(wù)器進(jìn)行服務(wù),預(yù)警系統(tǒng)則按《云南省氣象災(zāi)害預(yù)警信號分級發(fā)布辦法》生成預(yù)警信息及接收用戶互動信息并反饋氣象信息查詢結(jié)果,通過API 接口服務(wù)提交給MAS 服務(wù)器。
系統(tǒng)使用C/S 構(gòu)架,以SQL server 及ACCESS為后臺數(shù)據(jù)庫,以Delphi 為前臺開發(fā)平臺,結(jié)合SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言,以API 數(shù)據(jù)庫接口方式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的推送。軟件以自動執(zhí)行方式主動通過手機(jī)短信實現(xiàn)及時報警、預(yù)警,并能接收用戶的短信實現(xiàn)互動查詢,可服務(wù)于氣象服務(wù)人員、預(yù)報人員、地方應(yīng)急部門、專業(yè)氣象服務(wù)部門等對象。系統(tǒng)按《云南省氣象災(zāi)害預(yù)警信號分級發(fā)布辦法》實現(xiàn)了1 h 短歷時強(qiáng)降水預(yù)警、3 h、6 h、12 h 暴雨(高溫、寒潮、大風(fēng))各色預(yù)警提示及實況通報,每天24 h 高溫(低溫、降水)排行通報、監(jiān)測站點數(shù)據(jù)缺測通報、監(jiān)測站點維護(hù)報警(電池告警)、注冊手機(jī)用戶信息維護(hù)、軟件運行及數(shù)據(jù)發(fā)布日志,用戶對任意時間段、地域范圍的各氣象要素統(tǒng)計分析的手機(jī)短信互動查詢。
采用了ACCESS 數(shù)據(jù)庫,支持同其它數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)或編程語言的協(xié)同開發(fā),它不只是一個本地數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),還能鏈接來自其它Microsoft 數(shù)據(jù)庫、Excel 電子表格、ODBC 數(shù)據(jù)源其它數(shù)據(jù)庫以及其它數(shù)據(jù)庫資源的表格,甚至能夠把數(shù)據(jù)庫表連接起來創(chuàng)建一個新表,極大減少了數(shù)據(jù)的復(fù)雜性并使工作更容易完成。在本系統(tǒng)中作為本地數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)存貯遠(yuǎn)端SQL Server 數(shù)據(jù)庫連接信息、報警參數(shù)及閥值、軟件操作用戶及口令、用戶電話號碼及個人信息、部門分類信息、軟件運行日志、信息數(shù)據(jù)發(fā)送日志、監(jiān)測站點數(shù)據(jù)統(tǒng)計整編,為本系統(tǒng)的軟件運行及其它后續(xù)數(shù)據(jù)管理應(yīng)用分析二次開發(fā)提供了數(shù)據(jù)源支撐。
使用了Microsoft SQL Server 數(shù)據(jù)庫,建立在成熟而強(qiáng)大的關(guān)系模型基礎(chǔ)上,可以很好地支持客戶/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)模式,能滿足各種類型的應(yīng)用對構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的需求,數(shù)據(jù)庫存貯了鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動氣象站及山洪災(zāi)害監(jiān)測氣象站約200 多個站點的每小時或每10 min 加密監(jiān)測的實測數(shù)據(jù)。
使用了MYSQL 數(shù)據(jù)庫,運行于Linux 操作系統(tǒng)中,為移動代理服務(wù)器MAS的核心數(shù)據(jù)庫,本系統(tǒng)中以API 數(shù)據(jù)庫接口方式進(jìn)行訪問操作。
短信息通告功能主要實現(xiàn)由軟件權(quán)限使用者輸入文字內(nèi)容,對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中所有手機(jī)用戶進(jìn)行信息群發(fā),內(nèi)容可以為任何文字,建議為業(yè)務(wù)相關(guān)內(nèi)容,支持長短信發(fā)送,如:天氣預(yù)報、預(yù)警信息、天氣分析、氣候評價、軟件功能改變、命令形式說明等通告內(nèi)容,軟件將會自動在錄入的文字內(nèi)容前添加標(biāo)題“[XX月XX日XX 時通告]”。
此功能設(shè)置了密碼限制,只有輸入正確的密碼,才能發(fā)布短信息通告,確保信息發(fā)布的嚴(yán)格、安全性。
暴雨預(yù)警信號分為4 級,分別用藍(lán)色、黃色、橙色、紅色表示。
自動在全市所有監(jiān)測站點當(dāng)前時次的數(shù)據(jù)到達(dá)5 min 后進(jìn)行統(tǒng)計分析,12 h 內(nèi)降水已達(dá)50 mm以上,發(fā)布暴雨藍(lán)色預(yù)警;6 h 內(nèi)降水已達(dá)到50 mm以上,發(fā)布暴雨黃色預(yù)警;3 h 內(nèi)降水已達(dá)到50 mm以上,發(fā)布暴雨橙色預(yù)警;3 h 內(nèi)降水已達(dá)到100 mm以上,發(fā)布暴雨紅色預(yù)警;1 h 內(nèi)降水已達(dá)到20 mm以上,發(fā)布短歷時強(qiáng)降水報警。
1 h 內(nèi)達(dá)到閥值時就及時發(fā)布短信并提醒特別關(guān)注,3 h、6 h、12 h 累計時間內(nèi)當(dāng)達(dá)到預(yù)警級別時形成預(yù)警短信,當(dāng)統(tǒng)計出現(xiàn)多個預(yù)警級別時只發(fā)布最高級別預(yù)警信息,避免重復(fù)、減少短信發(fā)布量。
同時次出現(xiàn)多個報警站點信息則按市縣地域形成多條短信內(nèi)容,并按報警站點所屬地域的屬性發(fā)布到相應(yīng)用戶手機(jī)中,市屬用戶接收全市綜合信息短信,縣屬用戶接收本縣信息短信。如:同一時次會澤范圍內(nèi)出現(xiàn)報警情況,預(yù)警信息只會發(fā)送給會澤縣的用戶手機(jī);全市范圍內(nèi)出現(xiàn)報警情況,系統(tǒng)則統(tǒng)計全市情況后只形成一條綜合短信發(fā)給市屬用戶手機(jī)。
自動為統(tǒng)計信息添加標(biāo)題,并增加預(yù)警級別提示,如發(fā)送給會澤縣用戶的短信:“[2012年8月11日22 點一小時降水報警,單位:mm]者海27.5,出現(xiàn)短歷時強(qiáng)降雨,請?zhí)貏e關(guān)注!”。發(fā)送給市屬用戶的短信:“[2012年8月11日23 點三小時降水報警,單位:mm]會澤:者海85.9,宣威:務(wù)德52.1,降水已達(dá)暴雨橙色預(yù)警級別,請參考執(zhí)行!”。
溫度預(yù)警分為寒潮預(yù)警及高溫預(yù)警2 種。
4.3.1 寒潮預(yù)警 信號分為4 級,分別用藍(lán)色、黃色、橙色、紅色表示。當(dāng)每時次的數(shù)據(jù)到達(dá)5 min 后自動對所有監(jiān)測站點的1 h 最低氣溫及前1 個20-20 h日界最低氣溫進(jìn)行統(tǒng)計分析,當(dāng)1 h 最低氣溫≤5℃并且小于日界最低氣溫6.1~8℃,發(fā)布寒潮藍(lán)色預(yù)警;當(dāng)1 h 最低氣溫≤5℃并且小于日界最低氣溫8.1~10℃間,發(fā)布寒潮黃色預(yù)警;當(dāng)1 h 最低氣溫≤0℃并且小于日界最低氣溫10.1~15.9℃間,發(fā)布寒潮橙色預(yù)警;當(dāng)1 h 最低氣溫≤0℃并且小于日界最低氣溫16℃及以上,發(fā)布寒潮紅色預(yù)警;短信按報警站點所屬地域的屬性發(fā)布到相應(yīng)用戶手機(jī)中(參照雨量預(yù)警),如發(fā)送給宣威用戶的短信:“[2011年12月15日14 點低溫報警,單位:℃]樂豐鄉(xiāng)2.1,昨天最低氣溫11.2,已達(dá)寒潮黃色預(yù)警級別,請參考執(zhí)行!”。
4.3.2 高溫預(yù)警 信號分為3 級,分別為黃色、橙色、紅色表示。每天10—15 時當(dāng)每時次的數(shù)據(jù)到達(dá)5 min 后自動對所有監(jiān)測站點的1 h 最高氣溫進(jìn)行統(tǒng)計分析,當(dāng)1 h 最高氣溫達(dá)35~36.9℃時,發(fā)布高溫黃色預(yù)警;當(dāng)1 h 最高氣溫達(dá)37~39.9℃時,發(fā)布高溫橙色預(yù)警;當(dāng)1 h 最高氣溫達(dá)40℃以上時,發(fā)布高溫紅色預(yù)警。
短信按報警站點所屬地域的屬性發(fā)布到相應(yīng)用戶手機(jī)中(參照雨量預(yù)警),如發(fā)送給宣威用戶的短信:“[2012年8月10日17 點高溫報警,單位:℃]田壩鎮(zhèn)35.2,已達(dá)高溫黃色預(yù)警級別,請參考執(zhí)行!”。
大風(fēng)預(yù)警信號分為4 級,分別用藍(lán)色、黃色、橙色、紅色表示。
對全市具有風(fēng)向風(fēng)速傳感器的所有監(jiān)測站點當(dāng)前時次的數(shù)據(jù)到達(dá)5 min 后自動進(jìn)行統(tǒng)計分析,本時次的1 h 平均風(fēng)速達(dá)13.8~20.8 m/s (風(fēng)力為7~8 級),將發(fā)布大風(fēng)藍(lán)色預(yù)警;本時次的1 h 平均風(fēng)速達(dá)20.9~28.4 m/s (風(fēng)力9~10 級),將發(fā)布大風(fēng)黃色預(yù)警;本時次的1 h 平均風(fēng)速達(dá)28.5~36.9 m/s (風(fēng)力11~12 級),將發(fā)布大風(fēng)橙色預(yù)警;當(dāng)前本時次的1 h 平均風(fēng)速達(dá)37.0 m/s 以上(風(fēng)力為12 級以上),將發(fā)布大風(fēng)紅色預(yù)警。
短信按報警站點所屬地域的屬性發(fā)布到相應(yīng)用戶手機(jī)中(參照雨量預(yù)警),如發(fā)送給陸良用戶的短信:“[2012年8月11日11 點大風(fēng)報警,單位:m/s]龍海鄉(xiāng)25.1,風(fēng)力為9~10 級,已達(dá)大風(fēng)黃色預(yù)警級別,請參考執(zhí)行!”。
對全市的所有站點實況信息進(jìn)行統(tǒng)計分析,排行出前10 名的站點及要素值,信息對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫注冊的所有手機(jī)用戶進(jìn)行群發(fā),有助于對全市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的氣象總體情況有所掌握。排行榜以每天20 時或08 時為界,到界點時間后及時統(tǒng)計分析并自動發(fā)送,20 時發(fā)布內(nèi)容為:24 h 降水排行、最高氣溫排行、最大風(fēng)速排行,08 時發(fā)布內(nèi)容為:夜間最低氣溫排行,并自動在統(tǒng)計信息內(nèi)容前添加相應(yīng)標(biāo)題,如“[2012月8日18日20 點24 小時降水排行前十名]”。
手機(jī)用戶通過編發(fā)短信的方式主動向系統(tǒng)發(fā)送請求,系統(tǒng)接收到短信后則進(jìn)行編譯,若正確,按編譯的結(jié)果對資料數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計,最后將結(jié)果通過短信反饋給用戶手機(jī);若有錯誤或無法識別的信息,則會發(fā)送相應(yīng)提示短信,請用戶核對后重新發(fā)送。
4.6.1 短信提交方式 短信方式1:Get##-@ @$ $!獲取某地鄉(xiāng)鎮(zhèn)上到目前為止的幾小時內(nèi)的氣象要素統(tǒng)計分析結(jié)果。
短信方式2:Get##-@@yyyymmddhhTOyyyymmddhh!獲取某地鄉(xiāng)鎮(zhèn)上從某年月日時到某年月日時時間內(nèi)的氣象要素統(tǒng)計分析結(jié)果。
短信方式3:SHGet##-@@ $ $!獲取某地山洪災(zāi)害布點站到目前為止的幾小時內(nèi)的氣象要素統(tǒng)計分析結(jié)果。
短信方式4:SHGet##-@ @ yyyymmddhh-TOyyyymmddhh!獲取某地山洪災(zāi)害布點站任意時間段內(nèi)的氣象要素統(tǒng)計分析結(jié)果。
短信方式5:PUT&&&!發(fā)送設(shè)置命令。
4.6.2 短信提交示例 舉例如下:
GetLP-R12!意思是:獲取羅平縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)到目前為止的12 h 降水量。
GetXW-R2012080120TO2012081508!意思是:獲取宣威市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)從2012年8月1日20 點開始到2012年8月15日08 點截止時間段內(nèi)的降水。
GetQJ-R24!意思是:獲取曲靖市范圍內(nèi)24 h內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水分布統(tǒng)計情況,有幾個特大暴雨、幾個大暴雨、幾個大雨、幾個中雨、幾個小雨,其中列舉出降水最多的前5 個站及其降水量。
SHGetHZ-R06!意思是:獲取會澤縣山洪災(zāi)害布點站到目前為止的6 h 降水量。
PUTON!設(shè)置“我”的手機(jī)接收預(yù)警;PUTOFF!設(shè)置“我”的手機(jī)不需要預(yù)警。
4.6.3 短信內(nèi)容編寫詳解 短信命令中的Get、SHGet、PUT、-、TO、!為命令關(guān)鍵字,分別代表的意義為:“Get”代表獲取鄉(xiāng)鎮(zhèn)站點要求;“SHGet”代表獲取山洪災(zāi)害布點站要求;“-”為分隔符號;“TO”表示從…到…時間;“!”為命令結(jié)束標(biāo)志,PUT 代表發(fā)送設(shè)置情況。
“##”為地域范圍代碼,只能是QJ 代表曲靖全市,XW 代表宣威市,QL 代表麒麟?yún)^(qū),LP 代表羅平縣,ML 代表馬龍縣,SZ 代表師宗縣,HZ 代表會澤縣,LL 代表陸良縣,F(xiàn)Y 代表富源縣,ZY 代表沾益縣。
“@@”為氣象要素標(biāo)示,R 代表降水,HT 代表最高氣溫,LT 代表最低氣溫,MW 代表大風(fēng)。
“$ $”為時長標(biāo)示,表示到目前為止的幾小時,如3 h 為03 或3,24 h 為24。
“yyyymmddhh”為開始或截止時間的年月日時,如2012年8月17日8 點為2012081708。
“&&&”為設(shè)置內(nèi)容,OK 表示已明白,ON 為接收預(yù)預(yù)警,OFF 為不需要預(yù)警。
短信命令中的字母不區(qū)分大小寫,命令中無空格,只有注冊到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中的手機(jī)號碼用戶才能實現(xiàn)短信互動查詢。
系統(tǒng)自動對監(jiān)測站點工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)站點電池過弱則每天報警一次,當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)缺測時,則進(jìn)行缺測通報。有利于業(yè)務(wù)人員即時發(fā)現(xiàn)問題并對設(shè)備進(jìn)行維修維護(hù),有力地保障了監(jiān)測設(shè)備的正常運行。
4.7.1 自動站電池電量報警 自動氣象站的供電系統(tǒng)采用的是太陽能充電和免維護(hù)蓄電池續(xù)行方式。太陽能電池的額定功率是12 w,正常情況下輸入端口電壓值為6.9~8.0 V,蓄電池在白天太陽能充足的情況下,工作電壓應(yīng)當(dāng)在6.7~8.5 V 左右,在夜間,蓄電池工作電壓應(yīng)當(dāng)在6.3 V 左右。如果蓄電池電壓<5.5 V,自動站就停止工作。自動站的電池每天都在充放電,充放電次數(shù)越多,可循環(huán)的次數(shù)就越少,性能也在下降,特別是在連續(xù)陰天,太陽能電池補充電量小,電池較弱將導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺測,因此在電池電壓于夜間減少為5.9 V 以下時應(yīng)盡快提前進(jìn)行更換。
當(dāng)某站點電池電量在夜間低于5.9 V 時,系統(tǒng)會將短信發(fā)送到所屬縣局維護(hù)人員手機(jī)中,提醒站點電池太弱請盡快組織人員進(jìn)行更換;同時把當(dāng)天的全市站點電池電量偏弱的統(tǒng)計匯總情況通過短信發(fā)送到時市局業(yè)務(wù)管理人員手機(jī)上,有利于市局管理人員對縣局維護(hù)情況的監(jiān)督和管理。
4.7.2 監(jiān)測站點缺測通報 每天07 時—22 時30分之間在每個整點時次15 min 后進(jìn)行檢測,統(tǒng)計情況按分縣及全市兩種類型進(jìn)行缺測情況通報,分縣缺測統(tǒng)計通報發(fā)布給相應(yīng)縣氣象局業(yè)務(wù)人員,全市缺測統(tǒng)計通報則發(fā)布給市氣象局管理人員,及時提醒氣象業(yè)務(wù)人員了解缺測站點具體故障原因并及時進(jìn)行故障排除或維修維護(hù)。
當(dāng)數(shù)據(jù)連續(xù)缺測時,將連續(xù)進(jìn)行通報,直到縣局人員進(jìn)行回復(fù)確認(rèn),例如:“[8月25日13 點自動站缺測通報]會澤縣:大橋鄉(xiāng),可能是電池或其它原因?qū)е伦詣诱緮?shù)據(jù)缺測,請縣局組織人員查明情況或進(jìn)行維修維護(hù)!回復(fù)‘putok!’后,系統(tǒng)則停止當(dāng)天的繼續(xù)通報?!睍煽h局的人員回復(fù)短信“putok!”后,系統(tǒng)自動回復(fù)短信為“[8月25日13 點19分缺測處理報告]會澤局·XXX 互動回復(fù):已收到通報,將組織人員查明自動站缺測原因并進(jìn)行相應(yīng)處理?!保⑼V箤煽h當(dāng)天的連續(xù)缺測通報。
4.8.1 手機(jī)號碼及個人用戶信息維護(hù) 手機(jī)號碼及個人用戶信息存貯于本地數(shù)據(jù)庫中,軟件提供操作人員進(jìn)行瀏覽、修改、刪除、增加等方式,字段包括地域(縣、市)、部門、姓名、電話號碼、發(fā)送否、缺測通報否、電池電量報警否、短信互動否,前兩個字段修改或增加時實現(xiàn)數(shù)據(jù)可選方式,后面的邏輯性字段默認(rèn)為“是”,電話號碼為長整型。防止誤修改,除瀏覽外其它操作均要作修改密碼驗證后方可執(zhí)行。
4.8.2 參數(shù)(閥值)設(shè)置及功能開啟 系統(tǒng)參數(shù)(閥值)包括設(shè)置1 h、3 h、6 h、12 h 雨量閥值,最高氣溫、最低氣溫、大風(fēng)風(fēng)速、電池最低電壓閥值;是否需要1 h、3 h、6 h、12 h的降水預(yù)警或高溫預(yù)警、寒潮預(yù)警、大風(fēng)預(yù)警、電池低電壓報警、站點缺測報警;是否需要通報24 h 降水排行、24 h 最高氣溫排行、24 h 最低氣溫排行;是否允許手機(jī)用戶短信互動查詢。
為減少不必要短信的發(fā)送,提高系統(tǒng)整體效率,在夏秋季節(jié)可設(shè)置取消寒潮預(yù)警、24 h 最低氣溫排行,冬春季節(jié)取消高溫預(yù)警、24 h 最高氣溫排行、大風(fēng)預(yù)警。
4.8.3 數(shù)據(jù)庫參數(shù)設(shè)置 設(shè)置對MYSQL 數(shù)據(jù)庫及SQL SERVER 數(shù)據(jù)庫的連接訪問參數(shù)。
系統(tǒng)日志包括軟件運行日志和信息處理發(fā)送日志,軟件運行日志記錄了每次軟件的開始運行、關(guān)閉事件、軟件故障情況及參數(shù)(閥值)設(shè)置情況和時間記錄,便于管理員對軟件的運行情況進(jìn)行掌握。信息處理日志則記錄了每次信息處理的時間、報警預(yù)警的信息內(nèi)容、短信互動查詢?nèi)藛T及反饋查詢內(nèi)容,每條記錄均可實現(xiàn)詳細(xì)查閱顯示。
市、縣地域范圍廣,監(jiān)測站點多,通過系統(tǒng)運行實現(xiàn)自動監(jiān)測預(yù)警,各級部門都能得到及時預(yù)警并能做出及時應(yīng)對,幾乎不會錯過一次漏報預(yù)警和服務(wù)情況,氣象業(yè)務(wù)人員能在更短時間內(nèi)對因電池原因可能出現(xiàn)的問題或?qū)σ殉霈F(xiàn)故障的站點及時發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行維護(hù),各部門隨時隨地均能通過手機(jī)短信查詢所有站點的各種統(tǒng)計信息。系統(tǒng)的應(yīng)用可直接服務(wù)于氣象部門監(jiān)測預(yù)警、設(shè)備維修維護(hù),并延伸服務(wù)于國土部門滑坡、泥石流、山洪地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與水務(wù)部門防洪及農(nóng)林業(yè)、煙草、政府應(yīng)急等部門的及時預(yù)警和資料數(shù)據(jù)查詢。
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