李 建 馬琰鋼

(浙江省氣象服務(wù)中心，浙江，杭州310017)

0 引言

2013年春運(yùn)期間，浙江省“智慧高速”已進(jìn)入項(xiàng)目實(shí)施的“過渡期”?！斑^渡期”在杭州彭埠的高速公路路網(wǎng)中心建立了指揮中心，并設(shè)立了高速公路氣象服務(wù)專崗，為“智慧高速”提供災(zāi)害性天氣期間的氣象決策服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)“智慧高速”指揮中心氣象信息的現(xiàn)場決策服務(wù)，必須實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)和路網(wǎng)中心各條高速公路視頻數(shù)據(jù)的接入、共享。

1 系統(tǒng)間信息交互需求

1.1 氣象決策平臺(tái)信息需求

氣象決策平臺(tái)是部署在“智慧高速”指揮中心，需要顯示的地理信息數(shù)據(jù)包括全省高速公路、高速公路服務(wù)區(qū)、高速公路進(jìn)出口、行政區(qū)劃、山脈、湖泊、河流、正射遙感影像圖等;顯示的氣象信息內(nèi)容包括全省2000多個(gè)氣象自動(dòng)站實(shí)時(shí)監(jiān)測信息、衛(wèi)星云圖、全省雷達(dá)格點(diǎn)資料、臺(tái)風(fēng)信息、高速公路氣象監(jiān)測站信息［2］、全省5 km×5 km的格點(diǎn)預(yù)報(bào)信息等，并對相關(guān)的氣象信息結(jié)合交通氣象服務(wù)指標(biāo)進(jìn)行分析，如對各氣象實(shí)況要素進(jìn)行5 km×5 km的格點(diǎn)插值，提取高速公路地理信息數(shù)據(jù)并對照高速公路預(yù)警指標(biāo)對各氣象要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行等級劃分，最終將全省高速公路各要素實(shí)況氣象的預(yù)警等級用不同的顏色標(biāo)注在三維的高速公路路段上，對于預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)分析也相類似。以上數(shù)據(jù)都需要連接到氣象業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Gis地圖服務(wù)器［2］、氣象產(chǎn)品庫等不同網(wǎng)段的服務(wù)器實(shí)時(shí)調(diào)取，而氣象業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)是氣象部門的內(nèi)部專網(wǎng)無法通過Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入。同時(shí)在氣象決策平臺(tái)還需要調(diào)用“智慧高速”系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)的各高速路段實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

1.2 “智慧高速”系統(tǒng)平臺(tái)信息需求

“智慧高速”系統(tǒng)平臺(tái)是一個(gè)高速服務(wù)的綜合平臺(tái)，系統(tǒng)平臺(tái)集合了路政部門、高速交警、公安系統(tǒng)、氣象部門等一路多方的相關(guān)信息。路政部門信息包括路政巡邏車實(shí)時(shí)定位信息、高速公路道路施工信息、道路視頻監(jiān)控信息［3］、道路流量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等;高速交警信息包括道路封道信息、交通事故信息、交通巡邏車實(shí)時(shí)定位信息等;氣象部門目前提供的是舟山跨海大橋?qū)崟r(shí)氣象自動(dòng)監(jiān)測站信息、全省67個(gè)市縣5天天氣預(yù)報(bào)信息及部分信息專報(bào)如春運(yùn)氣象專題等，并隨著“智慧高速”氣象業(yè)務(wù)的不斷拓展，提供的氣象服務(wù)數(shù)據(jù)將越來越豐富。

1.3 氣象與指揮中心視頻會(huì)商需求

隨著“智慧高速”氣象服務(wù)的不斷推進(jìn)，在災(zāi)害性天氣期間指揮中心和氣象部門之間需要建立視頻會(huì)商機(jī)制。指揮中心必須建立一套視頻會(huì)商網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)接入現(xiàn)有氣象部門內(nèi)部的會(huì)商系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)［4］，可實(shí)現(xiàn)指揮中心和全省各市縣氣象部門及國家氣象局進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)或共同的視頻會(huì)商。

2 系統(tǒng)間信息安全需求

2.1 氣象內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)安全需求

氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)按照相關(guān)要求是保密數(shù)據(jù)，不能給相關(guān)部門提供原始數(shù)據(jù)［5］，對外部門的網(wǎng)絡(luò)接入也必須做相應(yīng)的控制。由于“智慧高速”指揮中心的氣象工作平臺(tái)使用方為氣象工作人員，因此指揮中心的氣象網(wǎng)絡(luò)接入必須控制到氣象工作平臺(tái)的工作機(jī)，其他任何設(shè)備接入該網(wǎng)絡(luò)都無權(quán)訪問和獲取氣象業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)。

2.2 “智慧高速”系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全需求

“智慧高速”系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)依托全省高速公路建立的一個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)不僅負(fù)責(zé)傳輸全省高速公路1000多路視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，還接入了路政、交警、公安等部門的敏感數(shù)據(jù)，因此該網(wǎng)絡(luò)對各接入部門的安全要求也是有限制的，其中對氣象工作平臺(tái)和氣象業(yè)務(wù)內(nèi)容目前開放全省高速公路的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)［6］。

3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 相關(guān)硬件設(shè)備配置

通過“智慧高速”指揮中心和氣象部門內(nèi)部對現(xiàn)有數(shù)據(jù)交互及未來部分需求的分析，在指揮中心和氣象之間需要搭建一條100 M傳輸速率的專用網(wǎng)絡(luò)來保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩头€(wěn)定。其中10 M帶寬劃分用于指揮中心和氣象之間的高清視頻會(huì)商，70 M帶寬用于高速公路視頻監(jiān)控信息的傳輸，另外20 M帶寬用戶氣象數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程調(diào)用。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面，氣象部門方需要一臺(tái)帶有3層交換功能的路由器，“智慧高速”指揮中心需要一臺(tái)兩層交換機(jī)、一臺(tái)3層交換機(jī)和一臺(tái)網(wǎng)閘［7］。另外要建設(shè)視頻會(huì)商系統(tǒng)需增加視頻會(huì)商設(shè)備，接入現(xiàn)有氣象會(huì)商系統(tǒng)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)鏈接配置

在氣象部門和“智慧高速”路網(wǎng)中心建立網(wǎng)絡(luò)專線的前提下，在氣象方的核心交換機(jī)及“智慧高速”指揮中心的交換機(jī)都需做訪問權(quán)限控制，雙方網(wǎng)絡(luò)互通的結(jié)構(gòu)圖如圖1。首先在專線兩端設(shè)置一個(gè)專用網(wǎng)段。

為滿足氣象席位工作機(jī)能訪問氣象業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)各類數(shù)據(jù)，在氣象方的核心交換機(jī)上進(jìn)行權(quán)限控制，將IP與工作機(jī)的Mac地址進(jìn)行綁定，只允許工作機(jī)IP地址能經(jīng)過核心交換機(jī)對氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。同時(shí)氣象席位工作機(jī)設(shè)置雙網(wǎng)卡，設(shè)置一個(gè)與“智慧高速”指揮中心視頻流媒體服務(wù)器同網(wǎng)段的IP并接入視頻核心交換機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)即能調(diào)用到氣象部門業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)的氣象數(shù)據(jù)又能獲取視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的功能。

“智慧高速”指揮中心通過網(wǎng)閘對網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾和控制，通過網(wǎng)閘的端口設(shè)置只允許訪問流媒體服務(wù)的端口，從而進(jìn)行訪問權(quán)限控制，并在專線接入路由器上設(shè)置高速監(jiān)控視頻流媒體服務(wù)器地址到專線網(wǎng)段的訪問路由，因此在氣象方的服務(wù)器上只要設(shè)置了專線IP網(wǎng)絡(luò)的地址就可調(diào)用到監(jiān)控視頻。由于在“智慧高速”指揮中心的WEB服務(wù)器需要調(diào)用氣象的部分?jǐn)?shù)據(jù)［8］，為滿足該要求氣象方在專線網(wǎng)段設(shè)置了一臺(tái)氣象數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)器，在該服務(wù)器建立FTP將智慧中心WEB服務(wù)器使用的氣象數(shù)據(jù)推送到此服務(wù)器，指揮中心的網(wǎng)閘開放FTP端口，WEB服務(wù)器通過網(wǎng)閘開通的FTP端口獲取所需的氣象數(shù)據(jù)［9－10］。

視頻會(huì)商系統(tǒng)建立，通過雙方在專線網(wǎng)段各放置一臺(tái)視頻會(huì)商服務(wù)器及設(shè)備，氣象方另增加一臺(tái)MCU視頻數(shù)據(jù)交換設(shè)備，將視頻流接入現(xiàn)有的氣象會(huì)商網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)會(huì)商功能。

圖1 “智慧高速”氣象網(wǎng)絡(luò)互通結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

浙江省“智慧高速”氣象數(shù)據(jù)交互網(wǎng)絡(luò)是開展“智慧高速”氣象服務(wù)的基礎(chǔ)條件，該網(wǎng)絡(luò)的訪問效率及安全性設(shè)計(jì)直接影響到氣象部門和“智慧高速”指揮中心之間的業(yè)務(wù)開展?！爸腔鄹咚佟弊鳛檎憬≌着鷨?dòng)的“智慧浙江”的13個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目之一，具有較大的影響力，而氣象作為“智慧高速”不可分割的一部分，與氣象部門之間建立一個(gè)暢通的網(wǎng)絡(luò)才能在災(zāi)害性天氣期間提供強(qiáng)有力的氣象數(shù)據(jù)支撐。

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