王其富，秦 瑤

（1.河南省科學(xué)院應(yīng)用物理研究所有限公司 河南 鄭州450002；2.河南工業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州450001）

近年來(lái)，隨著我國(guó)極端天氣事件增多，突發(fā)性、局地性氣象災(zāi)害呈現(xiàn)多發(fā)、頻發(fā)、重發(fā)態(tài)勢(shì)，氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警及信息發(fā)布工作面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)、單一、低效率的信息發(fā)布方式已難以滿(mǎn)足日益提高的氣象服務(wù)需求[1]?！丁笆晃濉逼陂g國(guó)家突發(fā)公共事件應(yīng)急體系建設(shè)規(guī)劃》提出由中國(guó)氣象局牽頭，會(huì)同有關(guān)部門(mén)建設(shè)國(guó)家突發(fā)公共事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，主要依托中國(guó)氣象局現(xiàn)有信息化基礎(chǔ)設(shè)施和信息發(fā)布渠道，通過(guò)進(jìn)一步完善和擴(kuò)建其功能，形成覆蓋全國(guó)的突發(fā)公共事件預(yù)警信息統(tǒng)一發(fā)布系統(tǒng)，在國(guó)務(wù)院應(yīng)急辦的領(lǐng)導(dǎo)下，承擔(dān)國(guó)家突發(fā)公共事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行與維護(hù)，并為各部門(mén)提供預(yù)警信息發(fā)布服務(wù)[2]。

各地氣象部門(mén)非常重視災(zāi)害預(yù)警信息的建設(shè)，從提高氣象預(yù)警信息準(zhǔn)確率及制作發(fā)布的實(shí)效性和針對(duì)性出發(fā)，利用GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)、WAP Push、SMS、GPRS等多種信息技術(shù)或手段，以C/S、B/S等多種結(jié)構(gòu)在災(zāi)害預(yù)警以及信息發(fā)布工作方面做了大量研究[3-7]。結(jié)合各地在預(yù)警信息制作發(fā)布上的經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，為集成電子顯示屏、氣象預(yù)警機(jī)、手機(jī)短信等多種氣象服務(wù)信息的發(fā)布手段，提高對(duì)外服務(wù)的信息化水平，我們組織開(kāi)發(fā)了基于同一地理空間的災(zāi)害預(yù)警信息管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)框架

災(zāi)害預(yù)警信息管理系統(tǒng)總體框架如圖1所示，分為數(shù)據(jù)層、管理層、服務(wù)層和應(yīng)用層4個(gè)層次。

圖1 系統(tǒng)總體框架Fig.1 Framework of the disaster warning information management system

1）數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要負(fù)責(zé)建立起支撐運(yùn)行各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容、方式和機(jī)制，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理、統(tǒng)一分發(fā)。整個(gè)預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括了空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)、預(yù)警業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和用戶(hù)信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

2）管理層

管理層主要負(fù)責(zé)運(yùn)行整個(gè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)維護(hù)管理，包括地理空間數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)及設(shè)備信息管理和用戶(hù)數(shù)據(jù)及權(quán)限管理。

3）服務(wù)層

服務(wù)層是在管理層和數(shù)據(jù)層上構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)，主要負(fù)責(zé)運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)服務(wù)功能，一方面為應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)調(diào)用接口，一方面對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)調(diào)用方法。主要包括數(shù)據(jù)查詢(xún)、數(shù)據(jù)上傳下載、數(shù)據(jù)加工入庫(kù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)發(fā)布和權(quán)限認(rèn)證等功能。

4）應(yīng)用層

省、地市、縣等各級(jí)氣象部門(mén)以及應(yīng)急辦擁有相應(yīng)用戶(hù)權(quán)限，在服務(wù)層的支持下通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)接口的調(diào)用，可以獲得和發(fā)布相應(yīng)的預(yù)警業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)面向氣象、地質(zhì)、水利等對(duì)防災(zāi)減災(zāi)信息管理與發(fā)布的需求，研發(fā)包括預(yù)警信息語(yǔ)音發(fā)布一體機(jī)、圖文LED電子屏及信息管理發(fā)布平臺(tái)軟件的災(zāi)害預(yù)警信息管理系統(tǒng)，建立省、地市、縣三級(jí)災(zāi)害信息管理與發(fā)布的預(yù)警機(jī)制，有效解決災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布“最后一公里”難題。

2 預(yù)警信息發(fā)布終端

災(zāi)害預(yù)警信息管理系統(tǒng)是采用自上而下多級(jí)管理的擁有自動(dòng)發(fā)布語(yǔ)音圖文信息功能的人性化系統(tǒng)。終端通信基于電信運(yùn)營(yíng)商成熟的GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)在廣大農(nóng)村、學(xué)校、社區(qū)等場(chǎng)所安裝預(yù)警信息語(yǔ)音發(fā)布一體機(jī)和圖文LED電子屏，以短信和語(yǔ)音的形式將信息在第一時(shí)間及時(shí)準(zhǔn)確地向社會(huì)播報(bào)出去。

2.1 預(yù)警信息語(yǔ)音發(fā)布一體機(jī)

預(yù)警信息語(yǔ)音發(fā)布一體機(jī)能夠接收文字信息并通過(guò)語(yǔ)音的形式播放。主要功能特點(diǎn)包括：

1）短信、GPRS、電話(huà)信息接收；

2）內(nèi)置揚(yáng)聲器，同時(shí)也可外接揚(yáng)聲設(shè)備，擴(kuò)大收聽(tīng)范圍；

3）多種播放模式。主動(dòng)播放：設(shè)備管理人員人工啟動(dòng)；自動(dòng)播放：接收有效信息命令自動(dòng)啟動(dòng)廣播；

4）自動(dòng)關(guān)閉功能。接收有一定權(quán)限的電話(huà)呼叫或有效安防報(bào)警器信息命令時(shí)啟動(dòng)廣播，廣播完畢自動(dòng)關(guān)閉；

5）向管理平臺(tái)發(fā)送本機(jī)狀態(tài)信息報(bào)告（正常接收、關(guān)機(jī)）；

6）信息過(guò)濾功能。接收并識(shí)別信息內(nèi)容，區(qū)別合法、非法信息內(nèi)容；

7）通話(huà)功能。具有移動(dòng)座機(jī)（電話(huà)）的基本功能并有來(lái)電顯示；

8）緊急信息播放可以自動(dòng)中斷通話(huà)；

9）與本區(qū)域內(nèi)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)快速撥號(hào)通話(huà)功能（需網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商技術(shù)支持）；

10）在本區(qū)域內(nèi)有廣播會(huì)議功能（需網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商技術(shù)支持）。

2.2 圖文LED電子屏

圖文LED電子屏內(nèi)置無(wú)線(xiàn)信息接收卡，能夠把接收到的圖片和文字信息進(jìn)行處理和顯示。主要功能特點(diǎn)包括：

1）時(shí)段控制。系統(tǒng)為用戶(hù)設(shè)置了最多為10個(gè)專(zhuān)業(yè)信息的發(fā)布時(shí)段；

2）支持多網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)支持中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通及中國(guó)電信的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；

3）多種信息接收方式。系統(tǒng)支持短信發(fā)布平臺(tái)、手機(jī)等編輯發(fā)布的信息；

4）支持大容量信息接收，一條信息最長(zhǎng)可達(dá)350個(gè)漢字；

5）信息個(gè)性化設(shè)置。系統(tǒng)支持文字顏色、顯示速度、停留時(shí)間和40種的顯示特效；

6）預(yù)警信息優(yōu)先發(fā)布。當(dāng)接收到預(yù)警信息時(shí)，大屏就會(huì)立即切換顯示預(yù)警信息。

3 預(yù)警信息管理平臺(tái)

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是一種通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)操縱和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)軟件，用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，具有數(shù)據(jù)安全性、完整性、并發(fā)性控制以及故障發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)等功能，能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)提供高效、靈活的訪問(wèn)方式。為了將大量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的匯總處理，并最終實(shí)現(xiàn)智能分析處理，就需要使用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

為滿(mǎn)足系統(tǒng)監(jiān)控在用的預(yù)警終端（LED電子屏、預(yù)警大喇叭等）的工作狀態(tài)、有效工作時(shí)間，同時(shí)監(jiān)控市、縣氣象局發(fā)布信息的及時(shí)率、暢通率、信息量等功能需求，本系統(tǒng)采用Microsoft SQL Sever 2008作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)5張數(shù)據(jù)表單。

第一張表單是設(shè)備廠家信息表，用于儲(chǔ)存設(shè)備廠家編號(hào)、廠家名稱(chēng)、聯(lián)系人、電話(huà)、操作密碼（DEC加密）、郵箱地址等字段。該表單以設(shè)備廠家編號(hào)為主鍵，只有系統(tǒng)管理部門(mén)擁有錄入修改權(quán)限。

第二張表單是設(shè)備安裝表，用于儲(chǔ)存設(shè)備廠家編號(hào)（同表一）、設(shè)備編號(hào)、設(shè)備內(nèi)SIM卡號(hào)、市/縣（區(qū)）、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、社區(qū)）、村（街道、單位）、經(jīng)度、緯度、類(lèi)型（預(yù)警大喇叭等）、發(fā)送方式（GPRS/GSM）、安裝時(shí)間等字段。該表單以設(shè)備內(nèi)SIM卡號(hào)為主鍵，作為預(yù)警信息發(fā)布的唯一索引。

第三張表單是信息發(fā)布備案表，用于儲(chǔ)存設(shè)備編號(hào)（同表二）、信息發(fā)布時(shí)間、信息編號(hào)、信息接收狀態(tài)等字段。用于查詢(xún)統(tǒng)計(jì)信息發(fā)布的及時(shí)率、暢通率、信息量等數(shù)據(jù)。

第四張表單是設(shè)備在線(xiàn)狀態(tài)表，用于儲(chǔ)存設(shè)備編號(hào)（同表二）、在線(xiàn)日期、在線(xiàn)時(shí)段00-23、全天在線(xiàn)合計(jì)等字段。用于查詢(xún)統(tǒng)計(jì)信息發(fā)布終端設(shè)備的在線(xiàn)狀態(tài)。

第五張表單是已發(fā)信息表，用于儲(chǔ)存信息編號(hào)（同表四）、信息內(nèi)容等字段。

3.2 基于ArcGIS Server構(gòu)建地圖信息服務(wù)

ArcGIS Server是一套用于開(kāi)發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)級(jí)服務(wù)器端程序的組件集，為創(chuàng)建和管理基于服務(wù)器的GIS應(yīng)用提供了一個(gè)高效的平臺(tái)。同時(shí)，ArcGIS Server是一個(gè)服務(wù)器對(duì)象管理器，用來(lái)管理各種地理資源。通過(guò)服務(wù)器對(duì)象可以訪問(wèn)與之相關(guān)的組件對(duì)象。通過(guò)ArcGIS Server開(kāi)發(fā)人員不僅可以開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，還可以用它來(lái)創(chuàng)建地理信息服務(wù)，直接被用戶(hù)使用。當(dāng)應(yīng)用程序通過(guò)LAN或WAN連接到ArcGIS Server時(shí)，提供的參數(shù)是服務(wù)器對(duì)象管理器所在機(jī)器的名稱(chēng)或IP地址。

本系統(tǒng)采用GIS Server部署GIS服務(wù)器，系統(tǒng)內(nèi)部所有的GIS分析處理包括空間數(shù)據(jù)的調(diào)用都GIS服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)，極大地縮減系統(tǒng)從開(kāi)發(fā)到部署的時(shí)間，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，并提供良好的用戶(hù)接口。ArcGIS Server接收到來(lái)自Web服務(wù)的請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)請(qǐng)求與數(shù)據(jù)服務(wù)層進(jìn)行通話(huà)以獲取所需數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行GIS的數(shù)據(jù)處理功能，最終將處理結(jié)果發(fā)送回Web服務(wù)器。

3.3 系統(tǒng)網(wǎng)站設(shè)計(jì)

瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）結(jié)構(gòu)是將應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)全部集中安放在Web服務(wù)器上，用戶(hù)只需使用Web瀏覽器來(lái)訪問(wèn)Web服務(wù)器運(yùn)行加載所需的程序和數(shù)據(jù)，可以在不安裝額外軟件的情況下為用戶(hù)提供服務(wù)。同時(shí)，B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)更新維護(hù)和數(shù)據(jù)管理都放在服務(wù)器上進(jìn)行，所以可以很方便對(duì)其進(jìn)行功能擴(kuò)充。

本系統(tǒng)基于B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用ASP。NET技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)站開(kāi)發(fā)。ASP。NET的緩存技術(shù)比較獨(dú)特，在處理用戶(hù)相同的Web訪問(wèn)請(qǐng)求時(shí)無(wú)需重新加載頁(yè)面。因此，這種技術(shù)具有很高的頁(yè)面處理速度和運(yùn)行效率，特別適用于服務(wù)器與用戶(hù)信息交互頻繁的災(zāi)害預(yù)警信息管理系統(tǒng)。

本系統(tǒng)的運(yùn)行流程如圖2所示。預(yù)警信息發(fā)布單位管理部門(mén)作為系統(tǒng)管理平臺(tái)的管理者，負(fù)責(zé)預(yù)先給省、地市、縣三級(jí)預(yù)警信息發(fā)布單位分配用戶(hù)賬戶(hù)和相應(yīng)的管理區(qū)域權(quán)限；不同級(jí)別的預(yù)警信息發(fā)布單位進(jìn)入系統(tǒng)后只能監(jiān)測(cè)區(qū)域權(quán)限所分配的終端狀態(tài)并進(jìn)行預(yù)警業(yè)務(wù)功能操作。

圖2 系統(tǒng)運(yùn)行流程圖Fig.2 Flowchart of the disaster warning information management system

4 結(jié) 論

災(zāi)害預(yù)警信息管理系統(tǒng)建立了統(tǒng)一地理空間信息下省、市、縣分級(jí)災(zāi)害信息管理與發(fā)布機(jī)制。系統(tǒng)不僅能用于災(zāi)害信息的發(fā)布，還能發(fā)布其它突發(fā)應(yīng)急信息、安防信息、科技信息、農(nóng)業(yè)信息及有關(guān)政務(wù)公共信息等等，可以在短時(shí)間內(nèi)將公共信息大范圍的快速傳播，提高災(zāi)害信息發(fā)布的效率，擴(kuò)大預(yù)警范圍，提升減災(zāi)防災(zāi)的能力，減少自然災(zāi)害帶來(lái)的人員經(jīng)濟(jì)損失。本系統(tǒng)已在河南、河北、山西、湖北、江蘇等省的多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，尤其是在氣象信息的管理與發(fā)布領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

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