黃初龍，董思平，鄧 祥，胡衛(wèi)芬，耿 瓊，王占良

(1.尋甸回族彝族自治縣氣象局，云南尋甸 655200；2.昆明市氣象局，昆明 650000)

微信是當前我國公眾使用最為廣泛、普及率最高的一類社交通信軟件，利用微信可將氣象信息及時、準確地推送給用戶，顯著提升氣象服務信息的時效性和服務水平，因此利用微信開展縣級氣象服務是目前社會發(fā)展的大趨勢。國內許多氣象工作者對此做了大量工作，金淼等[1]、田新芳等[2]、騫少禹等[3]、張偉強等[4]、何步江等[5]、劉豫等[6]、畢陟等[7]對微信開展氣象服務進行了研究，龍亞星等[8]、何林等[9]、劉名等[10]、陳科等[11]、馬鋒等[12]對基于自動站數(shù)據的接口進行了相關業(yè)務服務研究。

縣級氣象部門處于氣象服務一線，在服務地方經濟社會發(fā)展、服務民生、服務各行各業(yè)等方面發(fā)揮著重要作用。隨著互聯(lián)網+、大數(shù)據、AI等新型技術的發(fā)展，公眾接收氣象信息的手段、方式和渠道越來越多，導致出現(xiàn)部分氣象信息和氣象部門提供的預報、預警和服務結論不一致、信息重疊等多種問題。縣級氣象部門如何掌握氣象服務的主動權是值得思考的一個現(xiàn)實問題。云南省尋甸回族彝族自治縣氣象局設計開發(fā)了“尋甸氣象”微信公眾服務平臺，將縣級氣象數(shù)據圖形化，通過微信公眾服務平臺將氣象監(jiān)測、預報、預警和服務信息及時進行主動推送，解決縣級氣象服務存在的預報預警服務不及時、傳播渠道單一等難題。

1 系統(tǒng)框架設計

縣級氣象微信公眾服務平臺對于整合氣象業(yè)務數(shù)據以及全面提升氣象服務能力具有十分重要的意義。系統(tǒng)結構主要分為4個部分(圖1)：氣象數(shù)據采集存儲系統(tǒng)，接口服務系統(tǒng)，前端展示系統(tǒng)，后端發(fā)布系統(tǒng)。4個部分均采用成熟的架構開發(fā)。

圖1 系統(tǒng)結構及功能模塊圖

縣級氣象微信公眾服務平臺的服務都基于微信公眾號接口實現(xiàn)對接，用戶打開手機微信實現(xiàn)操作和查看，手機點擊微信公眾號的菜單查看前端展示系統(tǒng)，前端展示系統(tǒng)根據用戶指令通過接口服務系統(tǒng)訪問氣象數(shù)據采集存儲系統(tǒng)，氣象數(shù)據采集存儲系統(tǒng)從三大平臺實現(xiàn)數(shù)據采集。后端發(fā)布系統(tǒng)主要解決檢索和利用微信公眾號實現(xiàn)服務信息主動推送，如推送預警信息、天氣預報、超過閾值的實況信息等。

2 系統(tǒng)功能設計

2.1 氣象數(shù)據采集存儲系統(tǒng)

主要從綜合氣象信息共享平臺采集尋甸全縣觀測站地面逐小時資料、省級格點預報訂正產品、精細化預報產品、雷達單站PUP產品；從國家突發(fā)事件預警信息發(fā)布網采集預警信息；從縣級預報制作系統(tǒng)采集短期天氣預報、鄉(xiāng)鎮(zhèn)預報和各類氣象服務產品。并進行必要的解析、轉換，然后通過接口服務系統(tǒng)存儲到氣象數(shù)據采集存儲系統(tǒng)。

從國家突發(fā)事件預警信息發(fā)布網采集預警信息關鍵核心代碼如下。

stringmatchName = String.Format("{0}(氣象局|氣象臺|突發(fā)事件)", stationName);

Regex reg = new Regex(matchName);

string result = GetAlert ();

var json = DynamicJson.Parse(result);

foreach (var item in json.alertData){

string title = item.headline;

var match = reg.Match(title);

if (match.Success && match.Value.Length > 0){

string signaltype, signallevel;

bool bRet = GetAlert_Class_Level

(item.headline, out signaltype, out signallevel);

AlertData obj = new AlertData();

obj.issueTitle = item.headline;

obj.issueContent = item.description;

obj.areaName = title.Substring(0, nLen);

obj.signalType = signaltype;

obj.signalLevel = signallevel;

obj.issueTime = item.sendTime;

list.Add(obj); }}

2.2 接口服務系統(tǒng)

接口服務系統(tǒng)用于向氣象微信公眾服務平臺提供基于HTTP請求與應答服務，實現(xiàn)所有模塊的動態(tài)升級，主要提供以下功能。①與數(shù)據庫相連，為氣象數(shù)據采集存儲系統(tǒng)提供數(shù)據同步服務。②與數(shù)據庫相連，為前端展示系統(tǒng)提供實況、預報、預警、氣象服務產品等各類定制化的氣象數(shù)據獲取服務。③與微信公眾平臺對接，為尋甸氣象微信菜單提供增加、刪除、改動和查詢服務；為后端發(fā)布系統(tǒng)提供定制化預報、服務產品和實況告警信息的自動發(fā)送。④處理文件系統(tǒng)中雷達、網格預報等數(shù)據解析生成的前端展示產品。

操作微信公眾號接口關鍵核心代碼如下。

Encodingencoding = Encoding.UTF8;

string url = String.Format("https://api.weixin.qq.com/cgi-bin/menu/create?access_token={0}", accessToken);

byte[] data = encoding.GetBytes(menu);

HttpWebRequest request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url);

request.Method = "POST";

request.ContentType = "application/x-www-form-urlencoded";

Stream writer =request.GetRequestStream();

writer.Write(data, 0, data.Length);

writer.Flush();

HttpWebResponse response = (HttpWebResponse)request.GetResponse();

StreamReader reader = new StreamReader(response.GetResponseStream(), Encoding.Default);

string retString = reader.ReadToEnd();

reader.Close();

2.3 前端展示系統(tǒng)

展示系統(tǒng)基于Html5開發(fā)，主要提供以下功能。①基于高德地圖顯示地面逐小時資料、雷達單站PUP產品、鄉(xiāng)鎮(zhèn)預報等資料。②基于位置定位顯示智能網格、臨近雨情、閃電定位、災情上報等資料。③圖文列表方式顯示氣象數(shù)據統(tǒng)計查詢、天氣預警、氣象服務產品和氣象科普等資料。

在實際展示功能設計上，在滿足用戶實際需求的前提下，提供差異化和個性化的特色內容。用戶可基于位置提供的功能有監(jiān)測實況、預報預警和氣象服務3大類功能，有效對接氣象部門相關業(yè)務系統(tǒng)，利用接口服務系統(tǒng)展現(xiàn)系統(tǒng)所需數(shù)據的自動獲取、轉換和顯示。

前端展示系統(tǒng)定位關鍵核心代碼如下。

lbsMap.geolocation = new AMap.Geolocation({

enableHighAccuracy: true,timeout: 10000,maximumAge: 0,convert: true,showButton: false,showMarker: true,

showCircle: true,panToLocation: true,zoomToAccuracy: false});

lbsMap.mapObj.addControl(lbsMap.geolocation);

AMap.event.addListener(lbsMap.geolocation, ′complete′, lbsMap.geolocation_onComplete);

AMap.event.addListener(lbsMap.geolocation, ′error′, lbsMap.geolocation_onError);

lbsMap.geolocation.getCurrentPosition();});

前端展示系統(tǒng)插值處理關鍵核心代碼如下：

List borders =wContour.Contour. TracingBorders(gridData, gridX, gridY, ref s1, UnDefData);

List polyLines = wContour.Contour. TracingContourLines(gridData, gridX, gridY, contourVals.Length, contourVals, UnDefData, borders, s1);

List smoothedLines = wContour. Contour.SmoothLines(polyLines);

List polygons =wContour.Contour. TracingPolygons(gridData, smoothedLines, borders, contourVals);

int bmpHeight = (int)(bmpWidth * (extent.YMax-extent.YMin) / (extent.XMax-extent.XMin));

Bitmap bmp = newBitmap(bmpWidth, bmpHeight);

GraphicsgData = Graphics.FromImage(bmp);

gData.Clear(bgColor);

Color[] mColors = new Color[newColDef. ColorList.Count];

for (int i = 0; i < newColDef.ColorList.Count; i++)

{

mColors[i] = newColDef.ColorList[i].Color;

}

2.4 后端發(fā)布系統(tǒng)

后端發(fā)布系統(tǒng)主要提供以下功能。①定時檢索短期天氣預報、天氣預警以及氣象服務產品是否更新，如果有更新則調用接口服務系統(tǒng)發(fā)送。②定時檢查氣象站實況要素是否達到告警訂閱的閾值，并獲取訂閱的粉絲信息，調用接口服務系統(tǒng)發(fā)送。

后端發(fā)布系統(tǒng)關鍵核心代碼如下。

OpenIdResultJson list = wechatApi.Get(token.access_token, "");

if (list.data != null && list.data.openid != null)

{

foreach (string id in list.data.openid)

{

if (!String.IsNullOrEmpty(id))

wechatApi.SendTemplateMessage(token.access_token, id, req.templateid, req.url, data);

}

}

3 關鍵技術

在系統(tǒng)設計與實現(xiàn)過程中要重點考慮并解決用戶增多所帶來的并發(fā)訪問題，系統(tǒng)通過圖片服務器分離技術、緩存技術、庫表散列技術確保用戶的訪問速度和后期升級。

3.1 圖片服務器分離技術

對于Web服務器來說，圖片和視頻是最消耗資源的，將圖片與頁面進行分離，圖片使用獨立的圖片服務器。這樣的架構可以降低提供頁面訪問請求服務器系統(tǒng)的壓力，并且可以保證系統(tǒng)不會因為圖片問題而崩潰。在應用服務器和圖片服務器上，可以進行不同的配置優(yōu)化，比如配置ContentType的時候可以盡量少支持，盡可能少的LoadModule，保證更低的系統(tǒng)消耗和更高的執(zhí)行效率。

3.2 緩存技術

緩存就是在內存中存儲的數(shù)據備份，當數(shù)據沒有發(fā)生本質改變的時候，就不讓數(shù)據的查詢去數(shù)據庫進行操作，而去內存中讀取數(shù)據，這樣就大大降低了數(shù)據庫的讀寫次數(shù)，而且從內存中讀取數(shù)據的速度比去數(shù)據庫查詢要快一些，這樣同時又提高了效率。

緩存技術關鍵核心代碼如下：

public static T Get(string key, Func getCacheFunc, int expireTime, params object[] args)

{

if ((Get(key) == null)) {

lock (_lockHelp){

if ((Get(key) == null)) {

Insert(key, getCacheFunc(args), expireTime); }

}

}

return (T)Get(key);

}

3.3 庫表散列技術

為解決數(shù)據庫的瓶頸，從應用程序的角度來考慮改善系統(tǒng)架構，采用庫表散列解決方案。在應用程序中按照業(yè)務和應用或者功能模塊將數(shù)據庫進行分離，不同的模塊對應不同的數(shù)據庫或者表，再按照一定的策略對某個頁面或者功能進行更小的數(shù)據庫散列，比如粉絲表，按照粉絲OpenID進行表散列，這樣就能夠以較低的成本提升系統(tǒng)的性能并且有很好的擴展性。

4 應用情況

經測試，縣級氣象微信公眾服務平臺——尋甸氣象可通過掃二維碼或者添加公眾號進行關注使用，適用于手機的任何操作系統(tǒng)，推廣使用較為簡單方便。

平臺于2019年11月在尋甸縣進行測試使用，測試用戶可主動通過菜單、指令方式獲取實況、預報、預警信息。目前平臺提供每月4次最多20條圖文信息群發(fā)；實時群發(fā)鄉(xiāng)鎮(zhèn)天氣預報、氣象災害預警信息；提供發(fā)送路徑，規(guī)定WORD文檔文件名命名規(guī)則，后臺實時接收處理并群發(fā)氣象服務信息；用戶也可通過菜單、指令方式獲取實況、預報、預警信息。

平臺給用戶提供基于位置的天氣實況、氣象服務等監(jiān)測預報預警信息，實現(xiàn)了精細化、互動式、基于位置的智能氣象服務，實現(xiàn)部門之間信息共享。該平臺的運行對于縣級氣象部門在服務地方經濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

5 結論與討論

(1)縣級氣象部門利用微信開展氣象服務，能降低設備和網絡費用、保障維護等技術問題，同時發(fā)揮微信用戶廣、服務高效、易于推廣的特點，有力拓展了縣級氣象服務渠道和提高服務質量。

(2)在系統(tǒng)結構設計上，考慮到后期正式推廣后用戶逐漸增長的趨勢情況，采用圖片服務器分離技術、緩存技術和庫表散列技術確保用戶增長后服務器可動態(tài)擴展，提高開發(fā)效率和用戶訪問速度。

(3)在功能設計上，基于用戶定位實現(xiàn)交互式、個性化服務；對數(shù)據查詢提供數(shù)值、列表、圖形等多種簡單明了的服務內容；便捷高效的提供實況、預警、預報和各類氣象服務信息，功能滿足大部分公眾用戶需求，實況訂閱、天氣快報等模塊又兼顧防災減災行業(yè)部門的需求，功能設計比較全面。

(4)平臺采用模塊化的設計思路，用戶操作簡單方便，后期完善和升級較為便捷。