保小林，陳 堅

(云南省曲靖市氣象局，云南 曲靖 655000)

1 引言

移動通信技術(shù)高速發(fā)展，國內(nèi)的手機普及率差不多達到了75%，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡谋匦杵?，通過手機提供氣象災害監(jiān)測預警服務(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 進行監(jiān)測預警信息發(fā)布，能及時快捷的把監(jiān)測預警、業(yè)務(wù)維護通報、查詢結(jié)果信息發(fā)送到用戶手機上。

系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用實現(xiàn)了自動執(zhí)行，將及時準確地為各級相關(guān)領(lǐng)導、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即能反饋查詢。系統(tǒng)可直接應(yīng)用于氣象部門預警、服務(wù)，國土部門滑坡、泥石流、山洪地質(zhì)災害監(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)指導及預警。

2 系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)框圖及內(nèi)容

移動代理服務(wù)器MAS 機安裝于氣象局內(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)器進行服務(wù)，預警系統(tǒng)則按《云南省氣象災害預警信號分級發(fā)布辦法》生成預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短信實現(xiàn)及時報警、預警，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《云南省氣象災害預警信號分級發(fā)布辦法》實現(xiàn)了1 h 短歷時強降水預警、3 h、6 h、12 h 暴雨(高溫、寒潮、大風)各色預警提示及實況通報，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)測站點維護報警(電池告警)、注冊手機用戶信息維護、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)計分析的手機短信互動查詢。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用

3.1 本地數(shù)據(jù)庫

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。

3.2 資料數(shù)據(jù)庫

使用了Microsoft SQL Server 數(shù)據(jù)庫，建立在成熟而強大的關(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)。

3.3 MAS 數(shù)據(jù)庫

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)庫接口方式進行訪問操作。

4 系統(tǒng)軟件功能

4.1 短信息通告

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)庫中所有手機用戶進行信息群發(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:天氣預報、預警信息、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)布的嚴格、安全性。

4.2 雨量預警

暴雨預警信號分為4 級，分別用藍色、黃色、橙色、紅色表示。

自動在全市所有監(jiān)測站點當前時次的數(shù)據(jù)到達5 min 后進行統(tǒng)計分析，12 h 內(nèi)降水已達50 mm以上，發(fā)布暴雨藍色預警;6 h 內(nèi)降水已達到50 mm以上，發(fā)布暴雨黃色預警;3 h 內(nèi)降水已達到50 mm以上，發(fā)布暴雨橙色預警;3 h 內(nèi)降水已達到100 mm以上，發(fā)布暴雨紅色預警;1 h 內(nèi)降水已達到20 mm以上，發(fā)布短歷時強降水報警。

1 h 內(nèi)達到閥值時就及時發(fā)布短信并提醒特別關(guān)注，3 h、6 h、12 h 累計時間內(nèi)當達到預警級別時形成預警短信，當統(tǒng)計出現(xiàn)多個預警級別時只發(fā)布最高級別預警信息，避免重復、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，預警信息只會發(fā)送給會澤縣的用戶手機;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。

自動為統(tǒng)計信息添加標題，并增加預警級別提示，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，降水已達暴雨橙色預警級別，請參考執(zhí)行!”。

4.3 溫度預警

溫度預警分為寒潮預警及高溫預警2 種。

4.3.1 寒潮預警 信號分為4 級，分別用藍色、黃色、橙色、紅色表示。當每時次的數(shù)據(jù)到達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日界最低氣溫進行統(tǒng)計分析，當1 h 最低氣溫≤5℃并且小于日界最低氣溫6.1～8℃，發(fā)布寒潮藍色預警;當1 h 最低氣溫≤5℃并且小于日界最低氣溫8.1～10℃間，發(fā)布寒潮黃色預警;當1 h 最低氣溫≤0℃并且小于日界最低氣溫10.1～15.9℃間，發(fā)布寒潮橙色預警;當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)用戶手機中(參照雨量預警)，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，已達寒潮黃色預警級別，請參考執(zhí)行!”。

4.3.2 高溫預警 信號分為3 級，分別為黃色、橙色、紅色表示。每天10—15 時當每時次的數(shù)據(jù)到達5 min 后自動對所有監(jiān)測站點的1 h 最高氣溫進行統(tǒng)計分析，當1 h 最高氣溫達35～36.9℃時，發(fā)布高溫黃色預警;當1 h 最高氣溫達37～39.9℃時，發(fā)布高溫橙色預警;當1 h 最高氣溫達40℃以上時，發(fā)布高溫紅色預警。

短信按報警站點所屬地域的屬性發(fā)布到相應(yīng)用戶手機中(參照雨量預警)，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，已達高溫黃色預警級別，請參考執(zhí)行!”。

4.4 大風預警

大風預警信號分為4 級，分別用藍色、黃色、橙色、紅色表示。

對全市具有風向風速傳感器的所有監(jiān)測站點當前時次的數(shù)據(jù)到達5 min 后自動進行統(tǒng)計分析，本時次的1 h 平均風速達13.8～20.8 m/s (風力為7～8 級)，將發(fā)布大風藍色預警;本時次的1 h 平均風速達20.9～28.4 m/s (風力9～10 級)，將發(fā)布大風黃色預警;本時次的1 h 平均風速達28.5～36.9 m/s (風力11～12 級)，將發(fā)布大風橙色預警;當前本時次的1 h 平均風速達37.0 m/s 以上(風力為12 級以上)，將發(fā)布大風紅色預警。

短信按報警站點所屬地域的屬性發(fā)布到相應(yīng)用戶手機中(參照雨量預警)，如發(fā)送給陸良用戶的短信:“［2012年8月11日11 點大風報警，單位:m/s］龍海鄉(xiāng)25.1，風力為9～10 級，已達大風黃色預警級別，請參考執(zhí)行!”。

4.5 天氣實況排行

對全市的所有站點實況信息進行統(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)庫注冊的所有手機用戶進行群發(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)標題，如“［2012月8日18日20 點24 小時降水排行前十名］”。

4.6 短信互動

手機用戶通過編發(fā)短信的方式主動向系統(tǒng)發(fā)送請求，系統(tǒng)接收到短信后則進行編譯，若正確，按編譯的結(jié)果對資料數(shù)據(jù)進行查詢統(tǒng)計，最后將結(jié)果通過短信反饋給用戶手機;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:獲取會澤縣山洪災害布點站到目前為止的6 h 降水量。

PUTON!設(shè)置“我”的手機接收預警;PUTOFF!設(shè)置“我”的手機不需要預警。

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。

“$ $”為時長標示，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 為接收預預警，OFF 為不需要預警。

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)庫中的手機號碼用戶才能實現(xiàn)短信互動查詢。

4.7 業(yè)務(wù)維護通報

系統(tǒng)自動對監(jiān)測站點工作狀態(tài)進行監(jiān)控，當站點電池過弱則每天報警一次，當數(shù)據(jù)出現(xiàn)缺測時，則進行缺測通報。有利于業(yè)務(wù)人員即時發(fā)現(xiàn)問題并對設(shè)備進行維修維護，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)當在6.7～8.5 V 左右，在夜間，蓄電池工作電壓應(yīng)當在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)盡快提前進行更換。

當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)送到所屬縣局維護人員手機中，提醒站點電池太弱請盡快組織人員進行更換;同時把當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)管理人員手機上，有利于市局管理人員對縣局維護情況的監(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 后進行檢測，統(tǒng)計情況按分縣及全市兩種類型進行缺測情況通報，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行故障排除或維修維護。

當數(shù)據(jù)連續(xù)缺測時，將連續(xù)進行通報，直到縣局人員進行回復確認，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行維修維護!回復‘putok!’后，系統(tǒng)則停止當天的繼續(xù)通報。”會澤縣局的人員回復短信“putok!”后，系統(tǒng)自動回復短信為“［8月25日13 點19分缺測處理報告］會澤局·XXX 互動回復:已收到通報，將組織人員查明自動站缺測原因并進行相應(yīng)處理。”，并停止對會澤縣當天的連續(xù)缺測通報。

4.8 系統(tǒng)參數(shù)

4.8.1 手機號碼及個人用戶信息維護 手機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、大風風速、電池最低電壓閥值;是否需要1 h、3 h、6 h、12 h的降水預警或高溫預警、寒潮預警、大風預警、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)置取消寒潮預警、24 h 最低氣溫排行，冬春季節(jié)取消高溫預警、24 h 最高氣溫排行、大風預警。

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)。

4.9 系統(tǒng)日志

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)詳細查閱顯示。

5 系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運行效果

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)測預警，各級部門都能得到及時預警并能做出及時應(yīng)對，幾乎不會錯過一次漏報預警和服務(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)并進行維護，各部門隨時隨地均能通過手機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)測預警、設(shè)備維修維護，并延伸服務(wù)于國土部門滑坡、泥石流、山洪地質(zhì)災害監(jiān)測與水務(wù)部門防洪及農(nóng)林業(yè)、煙草、政府應(yīng)急等部門的及時預警和資料數(shù)據(jù)查詢。

［1］楊章偉.精通SQL 語言與數(shù)據(jù)庫管理［M］.北京:人民郵政出版，2008.6.

［2］林華聰，余劍鋒.Delphi 6 數(shù)據(jù)庫設(shè)計思想與實踐［M］.北京:冶金工業(yè)出版，2002.