李 芬 ，王 濤，劉寬宗，張建新 ，呂愛麗

（1.山西省預(yù)警信息發(fā)布中心，山西太原030002；2.成都潤(rùn)聯(lián)科技開發(fā)有限公司，四川成都610000；3.山西省氣象災(zāi)害防御中心，山西太原030002；4.臨汾市氣象局，山西臨汾041000）

近年來，全球變化和全球氣候變暖引發(fā)的自然災(zāi)害和突發(fā)事件多發(fā)頻發(fā)，影響面廣，災(zāi)害損失嚴(yán)重，早已引起了各級(jí)政府的高度重視?，F(xiàn)在，預(yù)警信息已成為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)指揮防災(zāi)減災(zāi)的重要依據(jù)之一［1］。預(yù)警信息有兩個(gè)特點(diǎn)：第一是種類多，包括發(fā)生或可能發(fā)生、造成或可能造成嚴(yán)重社會(huì)危害、可以預(yù)警的自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件及政府授權(quán)的社會(huì)安全事件信息等；第二是發(fā)布手段多，各類預(yù)警信息需要通過廣播、電視、短信、聲訊電話、網(wǎng)絡(luò)、微博、微信、公共顯示屏、農(nóng)村大喇叭等多種手段和傳播媒介向社會(huì)公眾發(fā)布［2-3］。因此，研究設(shè)計(jì)預(yù)警信息多手段發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于提高預(yù)警業(yè)務(wù)發(fā)布平臺(tái)的穩(wěn)定性，保障預(yù)警信息發(fā)布的安全運(yùn)行，防災(zāi)減災(zāi)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

1 功能介紹

預(yù)警信息發(fā)布分布式監(jiān)控系統(tǒng)與預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)對(duì)接，通過中間件實(shí)時(shí)提取預(yù)警信息，按照相應(yīng)策略自動(dòng)通過設(shè)定的手段，采集各個(gè)終端的反饋信息，解析市級(jí)多手段發(fā)布平臺(tái)上傳的預(yù)警信息發(fā)布情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)短信、郵件、微信、微博、傳真、網(wǎng)站、大喇叭等預(yù)警信息發(fā)布手段的設(shè)備狀態(tài)、工作時(shí)間、突發(fā)事件類別、發(fā)布機(jī)關(guān)、發(fā)布時(shí)間、發(fā)布過程、發(fā)布內(nèi)容、發(fā)布狀態(tài)、警示事項(xiàng)、起始時(shí)間、預(yù)警級(jí)別、信息量的監(jiān)控管理；將預(yù)警信息和發(fā)布結(jié)果儲(chǔ)存到本監(jiān)控平臺(tái)；通過監(jiān)控平臺(tái)提取預(yù)警信息推送到相關(guān)的門戶網(wǎng)站；系統(tǒng)提供基于WEB的交互界面，具有故障報(bào)警和預(yù)警信息發(fā)布的統(tǒng)計(jì)、分析、綜合展示和報(bào)表功能。

該系統(tǒng)采用客戶端形式實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息發(fā)布的監(jiān)控［4-5］，客戶端將監(jiān)控到的預(yù)警信息自動(dòng)推送到省級(jí)監(jiān)控平臺(tái)。系統(tǒng)采用B/S、C/S混合架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)［6-7］，省、市用戶通過WEB訪問省級(jí)服務(wù)器開展相關(guān)業(yè)務(wù)；數(shù)據(jù)采集分析為一個(gè)分布式的客戶端［8］，系統(tǒng)通過內(nèi)部計(jì)算云，負(fù)載均衡器對(duì)服務(wù)器壓力進(jìn)行分流，以提高系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)性能［9-10］。負(fù)載均衡服務(wù)器：通過Nginx軟件實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，通過固定算法，計(jì)算出云計(jì)算中心的每臺(tái)PC機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，從而進(jìn)行壓力分流［11-13］。DB Analyse Service：省級(jí)數(shù)據(jù)采集處理分析中心，負(fù)責(zé)采集預(yù)警設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)警信息平臺(tái)數(shù)據(jù)處理分析［14］。DB Service：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，用來存儲(chǔ)各類數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)［15］。平臺(tái)Web服務(wù)器：采用B/S架構(gòu)，通過IE瀏覽器，展示各種預(yù)警設(shè)備的管理，分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果，同時(shí)生成報(bào)表。

2 多手段發(fā)布監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)

2.1 業(yè)務(wù)部署

本系統(tǒng)除滿足現(xiàn)在預(yù)警信息發(fā)布的需求外，還考慮了未來的持續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)具有安全性、靈活性和可擴(kuò)展性。預(yù)警信息多手段發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)部署（以山西省為例）如圖1所示。

圖1 預(yù)警信息多手段發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)

2.2 監(jiān)控平臺(tái)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、信息發(fā)布模塊、監(jiān)控統(tǒng)計(jì)管理模塊（策略定制、信息審核、運(yùn)行監(jiān)控、任務(wù)調(diào)度、警告通知、預(yù)警終端管理、統(tǒng)計(jì)分析、用戶管理和數(shù)據(jù)安全）和權(quán)限管理模塊組成，通過一致性哈希算法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的彈性擴(kuò)容。系統(tǒng)通過一致性哈希將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分片，讓數(shù)據(jù)均勻地分布到各集群節(jié)點(diǎn)并均衡地發(fā)送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器和報(bào)警服務(wù)器。保證不同客戶端將同一個(gè)緩沖服務(wù)器映射到相同的位置，降低緩沖區(qū)的負(fù)載，提高系統(tǒng)的存儲(chǔ)效率。系統(tǒng)引入了虛擬節(jié)點(diǎn)來處理數(shù)據(jù)分布不均衡問題。監(jiān)控平臺(tái)總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 預(yù)警信息多手段發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

本模塊采用自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整采集間隔的P＆P-push算法，agent代理端通過分析歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，得出比較理想的數(shù)據(jù)采集間隔，減少數(shù)據(jù)采集的頻率，保證了agent端網(wǎng)絡(luò)的低消耗。預(yù)警信息采集基于時(shí)間序列預(yù)測(cè)技術(shù)，通過分析歷史流量數(shù)據(jù)，應(yīng)用流量預(yù)測(cè)模型，當(dāng)流量超過了設(shè)定的流量閥值，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出預(yù)警。采集的信息主要有：預(yù)警信息、公告通知信息、回執(zhí)反饋信息、預(yù)警接收終端信息、系統(tǒng)日志。功能組成如圖3所示。

圖3 預(yù)警信息多手段發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊

2.2.1.1 預(yù)警信息采集

調(diào)用各發(fā)布手段接口采集預(yù)警信息發(fā)布結(jié)果。預(yù)警信息采用XML格式封裝成文件，通過本地讀取、FTP、共享的方式提取到預(yù)警信息。按照編碼規(guī)范對(duì)預(yù)警文件進(jìn)行解析，根據(jù)用戶、級(jí)別、角色、地域、類型等制定采集策略，當(dāng)預(yù)警信息發(fā)布到相應(yīng)終端時(shí)，根據(jù)制定的相應(yīng)策略即時(shí)自動(dòng)采集預(yù)警信息狀態(tài)，再對(duì)預(yù)警信息進(jìn)行解析。

（1）預(yù)警信息解析：預(yù)警信息是基于國(guó)家突發(fā)事件預(yù)警發(fā)布平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)錄入，信息結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)的，因此可按信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析。將解析的內(nèi)容進(jìn)行敏感詞判別和入庫(kù)存儲(chǔ)。預(yù)警信息結(jié)構(gòu)：每條預(yù)警信息由一個(gè)警報(bào)元素和一個(gè)或多個(gè)信息元素組成，每個(gè)信息元素包含一個(gè)或多個(gè)地域元素和附件元素，如圖4所示，其中黑色字體表示必選項(xiàng)，*號(hào)表示該項(xiàng)可以有多個(gè)值。

警報(bào)：包括預(yù)警信息目的、來源、狀態(tài)、消息標(biāo)示ID、與其他相關(guān)消息之間的鏈接。警報(bào)在消息應(yīng)答、取消或其他系統(tǒng)功能中可單獨(dú)使用，警報(bào)元素至少包含一個(gè)信息元素。

信息：提供了對(duì)一個(gè)事件的詳細(xì)描述，包括緊急程度、強(qiáng)度、可信度、事件類別、文字描述等。信息還包括其他細(xì)節(jié)信息，如技術(shù)參數(shù)、持續(xù)時(shí)間、聯(lián)系信息等。可利用多個(gè)信息元素描述不同的參數(shù)（如：概率、強(qiáng)度或范圍）或者提供多種語(yǔ)言。

附件：提供和信息元素相關(guān)的附加信息，例：數(shù)字、圖像或音頻文件。

地域：標(biāo)示了信息發(fā)布的地理區(qū)域。地域元素支持文本或者地域編碼兩種方法，本系統(tǒng)使用經(jīng)緯度參數(shù)表示地理空間形狀和海拔高度來描述地理區(qū)域。

（2）發(fā)布過程信息采集：采集預(yù)警信息在發(fā)布過程中流轉(zhuǎn)的狀態(tài)和內(nèi)容，采集的內(nèi)容有：賬戶信息、預(yù)警信息審核、復(fù)核、簽發(fā)等。

（3）發(fā)布結(jié)果信息采集：對(duì)預(yù)警信息發(fā)布接收結(jié)果收集（回執(zhí)、反饋信息）。對(duì)發(fā)布手段接口監(jiān)控，提取返回結(jié)果信息。微信、微博通過讀取閱讀量的方式提取送達(dá)效果，郵件通過發(fā)送成功率來進(jìn)行送達(dá)率的統(tǒng)計(jì)，傳真通過發(fā)送成功率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，大喇叭、LED顯示屏通過調(diào)用SDK獲取信息的發(fā)布成功和失敗的數(shù)量，短信通過讀取短信服務(wù)器的接口或數(shù)據(jù)庫(kù)來統(tǒng)計(jì)送達(dá)率。

圖4 預(yù)警信息解析

（4）發(fā)布終端信息采集：對(duì)預(yù)警接收終端狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)采集各預(yù)警接收終端的在線、離線狀態(tài)信息并轉(zhuǎn)存到本數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2.2.1.2 公告通知信息采集

統(tǒng)一接口，自動(dòng)接收預(yù)警發(fā)布平臺(tái)自動(dòng)生成、人機(jī)交互生成和發(fā)布人員人工錄入的信息。通過webserver方式獲取上級(jí)或各部門的公告通知信息。

2.2.1.3 回執(zhí)、反饋信息采集

收集預(yù)警信息和通知公告信息發(fā)布接收的結(jié)果信息。對(duì)預(yù)警發(fā)布業(yè)務(wù)平臺(tái)接口監(jiān)控，提取回執(zhí)、反饋結(jié)果信息。

2.2.1.4 預(yù)警接收終端狀態(tài)采集

對(duì)省、地市預(yù)警接收終端狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)時(shí)采集各預(yù)警接收終端的在線、離線狀態(tài)信息轉(zhuǎn)存到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并在GIS上對(duì)其展示。

2.2.1.5 預(yù)警信息管理

預(yù)警信息管理是對(duì)省及地市預(yù)警發(fā)布業(yè)務(wù)系統(tǒng)生成的各類信息管理。

2.2.2 監(jiān)控統(tǒng)計(jì)管理模塊

監(jiān)控統(tǒng)計(jì)管理模塊負(fù)責(zé)對(duì)本系統(tǒng)的業(yè)務(wù)平臺(tái)和系統(tǒng)運(yùn)行情況及告警信息進(jìn)行監(jiān)視。考慮未來業(yè)務(wù)發(fā)展，為了支持不同應(yīng)用，本系統(tǒng)為插件擴(kuò)展機(jī)制，制定了多種數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。該模塊實(shí)現(xiàn)預(yù)警發(fā)布統(tǒng)一的系統(tǒng)監(jiān)視、業(yè)務(wù)監(jiān)視、異常監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息、回執(zhí)信息以及系統(tǒng)運(yùn)行信息的檢索和統(tǒng)計(jì)；提供數(shù)據(jù)信息收集、信息查詢、預(yù)警結(jié)果展示、終端管理、策略控制等服務(wù)，如圖5所示。為避免監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)丟失，本模塊采用了“數(shù)據(jù)雙寫”策略，把數(shù)據(jù)復(fù)制兩份分別發(fā)送到兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，服務(wù)器A與服務(wù)器B數(shù)據(jù)互為備份。本系統(tǒng)默認(rèn)全監(jiān)控策略，免配置，便于問題追蹤。

圖5 監(jiān)控統(tǒng)計(jì)管理模塊

（1）業(yè)務(wù)監(jiān)視：監(jiān)視預(yù)警發(fā)布平臺(tái)的預(yù)警信息、公告通知信息在各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的處理狀態(tài)。對(duì)信息采集、審核、復(fù)核、簽發(fā)、發(fā)布狀態(tài)、發(fā)布手段運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（2）異常監(jiān)控：監(jiān)控平臺(tái)各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的異常信息，對(duì)異常進(jìn)行實(shí)時(shí)告警。如：業(yè)務(wù)啟動(dòng)異常、FTP連接服務(wù)、推送異常等。

（3）檢索統(tǒng)計(jì)：包括預(yù)警信息查詢統(tǒng)計(jì)、公告通知查詢統(tǒng)計(jì)、回執(zhí)反饋統(tǒng)計(jì)、預(yù)警信息發(fā)布狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、預(yù)警信息數(shù)量統(tǒng)計(jì)、終端狀態(tài)統(tǒng)計(jì)及報(bào)表導(dǎo)出。

（4）配置管理：包括終端管理及策略管理。對(duì)傳真、郵箱、微信、微博、短信、LED等預(yù)警發(fā)布終端進(jìn)行維護(hù)；策略管理主要對(duì)平臺(tái)接收到的預(yù)警信息、公告通知信息根據(jù)配置的策略分類下發(fā)。

2.2.3 權(quán)限管理模塊

權(quán)限管理模塊包括：組織機(jī)構(gòu)管理、用戶及用戶權(quán)限管理、行政區(qū)劃管理和日志管理，如圖6所示。

圖6 預(yù)警信息多手段發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)權(quán)限管理模塊

（1）組織機(jī)構(gòu)管理：對(duì)組織機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理，可進(jìn)行新增、修改、刪除操作。

（2）用戶管理：對(duì)登錄系統(tǒng)的用戶進(jìn)行管理，可對(duì)用戶信息進(jìn)行新增、修改、刪除等操作。

（3）用戶權(quán)限管理：用戶權(quán)限管理功能可為系統(tǒng)的使用者歸類，形成某一角色，如系統(tǒng)管理人員、運(yùn)行值班人員、運(yùn)行維護(hù)人員、預(yù)警信息錄入人員、預(yù)警信息復(fù)核人員等。

（4）行政區(qū)劃管理：對(duì)地市級(jí)行政區(qū)劃進(jìn)行管理，可查詢、修改、刪除和新增。

（5）日志管理：對(duì)操作日志進(jìn)行管理，記錄用戶操作的所有步驟，做到可追溯管理。

3 結(jié)語(yǔ)

本監(jiān)控系統(tǒng)為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全和可靠性具有嚴(yán)格要求?？紤]到未來發(fā)展，系統(tǒng)具有一定的靈活性、可擴(kuò)展性和可集成性?？紤]到日常業(yè)務(wù)應(yīng)用的實(shí)用性，系統(tǒng)具有很好的可操作性和可管理性。本系統(tǒng)的研發(fā)既是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，也是提升預(yù)警服務(wù)與預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)維管理水平的需要。本監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為省市兩級(jí)部署，省市縣三級(jí)應(yīng)用，具有終端管理、終端狀態(tài)監(jiān)視、預(yù)警信息發(fā)布狀態(tài)即時(shí)反饋、權(quán)限管理、檢索查詢和報(bào)表等功能，可實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息發(fā)布的統(tǒng)一管理，保障了預(yù)警信息發(fā)布的安全運(yùn)行，為相關(guān)預(yù)警信息發(fā)布機(jī)構(gòu)提供了實(shí)時(shí)、高效、動(dòng)態(tài)的預(yù)警信息發(fā)布平臺(tái)的運(yùn)維服務(wù)，對(duì)于提高預(yù)警信息發(fā)布業(yè)務(wù)平臺(tái)的穩(wěn)定性，提高預(yù)警服務(wù)質(zhì)量，降低業(yè)務(wù)平臺(tái)的運(yùn)維成本發(fā)揮了非常重要的作用。