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，隨著我國極端天氣事件增多，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，氣象災(zāi)害監(jiān)測預(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)布方式已難以滿足日益提高的氣象服務(wù)需求[1]?！丁笆晃濉逼陂g國家突發(fā)公共事件應(yīng)急體系建設(shè)規(guī)劃》提出由中國氣象局牽頭，會同有關(guān)部門建設(shè)國家突發(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，通過進一步完善和擴建其功能，形成覆蓋全國的突發(fā)公共事件預(yù)警信息統(tǒng)一發(fā)布系統(tǒng)，在國務(wù)院應(yīng)急辦的領(lǐng)導(dǎo)下，承擔(dān)國家突發(fā)公共事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)建設(shè)、運行與維護，并為各部門提供預(yù)警信息發(fā)布服務(wù)[2]。

各地氣象部門非常重視災(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)布的實效性和針對性出發(fā)，利用GIS、數(shù)據(jù)庫、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、手機短信等多種氣象服務(wù)信息的發(fā)布手段，提高對外服務(wù)的信息化水平，我們組織開發(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)建立起支撐運行各類數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)存儲內(nèi)容、方式和機制，對數(shù)據(jù)進行集中管理、統(tǒng)一分發(fā)。整個預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都存儲在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，包括了空間信息數(shù)據(jù)庫、預(yù)警業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和用戶信息數(shù)據(jù)庫。

2）管理層

管理層主要負(fù)責(zé)運行整個管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)維護管理，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)建一個數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺，主要負(fù)責(zé)運行整個系統(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、數(shù)據(jù)上傳下載、數(shù)據(jù)加工入庫、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、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、縣等各級氣象部門以及應(yīng)急辦擁有相應(yīng)用戶權(quán)限，在服務(wù)層的支持下通過對數(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)警信息語音發(fā)布一體機、圖文LED電子屏及信息管理發(fā)布平臺軟件的災(zāi)害預(yù)警信息管理系統(tǒng)，建立省、地市、縣三級災(zāi)害信息管理與發(fā)布的預(yù)警機制，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管理的擁有自動發(fā)布語音圖文信息功能的人性化系統(tǒng)。終端通信基于電信運營商成熟的GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)，通過在廣大農(nóng)村、學(xué)校、社區(qū)等場所安裝預(yù)警信息語音發(fā)布一體機和圖文LED電子屏，以短信和語音的形式將信息在第一時間及時準(zhǔn)確地向社會播報出去。

2.1 預(yù)警信息語音發(fā)布一體機

預(yù)警信息語音發(fā)布一體機能夠接收文字信息并通過語音的形式播放。主要功能特點包括：

1）短信、GPRS、電話信息接收；

2）內(nèi)置揚聲器，同時也可外接揚聲設(shè)備，擴大收聽范圍；

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

4）自動關(guān)閉功能。接收有一定權(quán)限的電話呼叫或有效安防報警器信息命令時啟動廣播，廣播完畢自動關(guān)閉；

5）向管理平臺發(fā)送本機狀態(tài)信息報告（正常接收、關(guān)機）；

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

7）通話功能。具有移動座機（電話）的基本功能并有來電顯示；

8）緊急信息播放可以自動中斷通話；

9）與本區(qū)域內(nèi)接收機實現(xiàn)快速撥號通話功能（需網(wǎng)絡(luò)運營商技術(shù)支持）；

10）在本區(qū)域內(nèi)有廣播會議功能（需網(wǎng)絡(luò)運營商技術(shù)支持）。

2.2 圖文LED電子屏

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

1）時段控制。系統(tǒng)為用戶設(shè)置了最多為10個專業(yè)信息的發(fā)布時段；

2）支持多網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)支持中國移動、中國聯(lián)通及中國電信的無線移動網(wǎng)絡(luò)；

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

4）支持大容量信息接收，一條信息最長可達(dá)350個漢字；

5）信息個性化設(shè)置。系統(tǒng)支持文字顏色、顯示速度、停留時間和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，大屏就會立即切換顯示預(yù)警信息。

3 預(yù)警信息管理平臺

3.1 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一種通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來操縱和管理數(shù)據(jù)庫的計算機軟件，用于建立、使用和維護數(shù)據(jù)庫，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)庫訪問提供高效、靈活的訪問方式。為了將大量數(shù)據(jù)進行有效的匯總處理，并最終實現(xiàn)智能分析處理，就需要使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

為滿足系統(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)、有效工作時間，同時監(jiān)控市、縣氣象局發(fā)布信息的及時率、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)庫管理系統(tǒng)設(shè)計5張數(shù)據(jù)表單。

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

第二張表單是設(shè)備安裝表，用于儲存設(shè)備廠家編號（同表一）、設(shè)備編號、設(shè)備內(nèi)SIM卡號、市/縣（區(qū)）、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、社區(qū)）、村（街道、單位）、經(jīng)度、緯度、類型（預(yù)警大喇叭等）、發(fā)送方式（GPRS/GSM）、安裝時間等字段。該表單以設(shè)備內(nèi)SIM卡號為主鍵，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，用于儲存設(shè)備編號（同表二）、信息發(fā)布時間、信息編號、信息接收狀態(tài)等字段。用于查詢統(tǒng)計信息發(fā)布的及時率、暢通率、信息量等數(shù)據(jù)。

第四張表單是設(shè)備在線狀態(tài)表，用于儲存設(shè)備編號（同表二）、在線日期、在線時段00-23、全天在線合計等字段。用于查詢統(tǒng)計信息發(fā)布終端設(shè)備的在線狀態(tài)。

第五張表單是已發(fā)信息表，用于儲存信息編號（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是一套用于開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)級服務(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)用提供了一個高效的平臺。同時，ArcGIS Server是一個服務(wù)器對象管理器，用來管理各種地理資源。通過服務(wù)器對象可以訪問與之相關(guān)的組件對象。通過ArcGIS Server開發(fā)人員不僅可以開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，還可以用它來創(chuàng)建地理信息服務(wù)，直接被用戶使用。當(dāng)應(yīng)用程序通過LAN或WAN連接到ArcGIS Server時，提供的參數(shù)是服務(wù)器對象管理器所在機器的名稱或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)器中實現(xiàn)，極大地縮減系統(tǒng)從開發(fā)到部署的時間，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，并提供良好的用戶接口。ArcGIS Server接收到來自Web服務(wù)的請求時，根據(jù)請求與數(shù)據(jù)服務(wù)層進行通話以獲取所需數(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

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，用戶只需使用Web瀏覽器來訪問Web服務(wù)器運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提供服務(wù)。同時，B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)更新維護和數(shù)據(jù)管理都放在服務(wù)器上進行，所以可以很方便對其進行功能擴充。

本系統(tǒng)基于B/S結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，采用ASP。NET技術(shù)進行網(wǎng)站開發(fā)。ASP。NET的緩存技術(shù)比較獨特，在處理用戶相同的Web訪問請求時無需重新加載頁面。因此，這種技術(shù)具有很高的頁面處理速度和運行效率，特別適用于服務(wù)器與用戶信息交互頻繁的災(zāi)害預(yù)警信息管理系統(tǒng)。

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

圖2 系統(tǒng)運行流程圖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、縣分級災(zāi)害信息管理與發(fā)布機制。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)害帶來的人員經(jīng)濟損失。本系統(tǒng)已在河南、河北、山西、湖北、江蘇等省的多個領(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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