保小林，陳 堅

(云南省曲靖市氣象局，云南 曲靖 655000)

1 引言

移動通信技術高速發(fā)展，國內的手機普及率差不多達到了75%，成為人們日常生活中不可或缺的必需品，通過手機提供氣象災害監(jiān)測預警服務成為一種更為便捷的方式。本系統的開發(fā)應用即是基于移動代理服務器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)務維護通報、查詢結果信息發(fā)送到用戶手機上。

系統的開發(fā)應用實現了自動執(zhí)行，將及時準確地為各級相關領導、干部、應急指揮人員等提供高效服務，使他們能及時掌握預警信息、做出及時應對和部署;對于臨時工作匯報、專業(yè)氣象服務等做到隨時隨地通過手機即能反饋查詢。系統可直接應用于氣象部門預警、服務，國土部門滑坡、泥石流、山洪地質災害監(jiān)測，水務部門防洪，農林業(yè)、煙草、政府應急等部門的生產指導及預警。

2 系統應用結構框圖及內容

移動代理服務器MAS 機安裝于氣象局內網，通過防火墻或路由器NAT 訪問Internet，由移動側VPN 服務器為已建立VPN 加密隧道的MAS 服務器分配移動內網IP 地址，MAS 服務器通過移動內網IP 地址與行業(yè)網關或MAS 服務平臺進行連接，MAS服務平臺通過移動內網IP 地址對MAS 服務器進行服務，預警系統則按《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果，通過API 接口服務提交給MAS 服務器。

系統使用C/S 構架，以SQL server 及ACCESS為后臺數據庫，以Delphi 為前臺開發(fā)平臺，結合SQL結構化查詢語言，以API 數據庫接口方式進行數據信息的推送。軟件以自動執(zhí)行方式主動通過手機短信實現及時報警、預警，并能接收用戶的短信實現互動查詢，可服務于氣象服務人員、預報人員、地方應急部門、專業(yè)氣象服務部門等對象。系統按《云南省氣象災害預警信號分級發(fā)布辦法》實現了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)測站點數據缺測通報、監(jiān)測站點維護報警(電池告警)、注冊手機用戶信息維護、軟件運行及數據發(fā)布日志，用戶對任意時間段、地域范圍的各氣象要素統計分析的手機短信互動查詢。

3 系統數據庫應用

3.1 本地數據庫

采用了ACCESS 數據庫，支持同其它數據庫管理系統或編程語言的協同開發(fā)，它不只是一個本地數據庫管理系統，還能鏈接來自其它Microsoft 數據庫、Excel 電子表格、ODBC 數據源其它數據庫以及其它數據庫資源的表格，甚至能夠把數據庫表連接起來創(chuàng)建一個新表，極大減少了數據的復雜性并使工作更容易完成。在本系統中作為本地數據庫，實現存貯遠端SQL Server 數據庫連接信息、報警參數及閥值、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、信息數據發(fā)送日志、監(jiān)測站點數據統計整編，為本系統的軟件運行及其它后續(xù)數據管理應用分析二次開發(fā)提供了數據源支撐。

3.2 資料數據庫

使用了Microsoft SQL Server 數據庫，建立在成熟而強大的關系模型基礎上，可以很好地支持客戶/服務器網絡模式，能滿足各種類型的應用對構建網絡數據庫的需求，數據庫存貯了鄉(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)測的實測數據。

3.3 MAS 數據庫

使用了MYSQL 數據庫，運行于Linux 操作系統中，為移動代理服務器MAS的核心數據庫，本系統中以API 數據庫接口方式進行訪問操作。

4 系統軟件功能

4.1 短信息通告

短信息通告功能主要實現由軟件權限使用者輸入文字內容，對系統數據庫中所有手機用戶進行信息群發(fā)，內容可以為任何文字，建議為業(yè)務相關內容，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容，軟件將會自動在錄入的文字內容前添加標題“［XX月XX日XX 時通告］”。

此功能設置了密碼限制，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據到達5 min 后進行統計分析，12 h 內降水已達50 mm以上，發(fā)布暴雨藍色預警;6 h 內降水已達到50 mm以上，發(fā)布暴雨黃色預警;3 h 內降水已達到50 mm以上，發(fā)布暴雨橙色預警;3 h 內降水已達到100 mm以上，發(fā)布暴雨紅色預警;1 h 內降水已達到20 mm以上，發(fā)布短歷時強降水報警。

1 h 內達到閥值時就及時發(fā)布短信并提醒特別關注，3 h、6 h、12 h 累計時間內當達到預警級別時形成預警短信，當統計出現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。

同時次出現多個報警站點信息則按市縣地域形成多條短信內容，并按報警站點所屬地域的屬性發(fā)布到相應用戶手機中，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出現報警情況，預警信息只會發(fā)送給會澤縣的用戶手機;全市范圍內出現報警情況，系統則統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，出現短歷時強降雨，請?zhí)貏e關注!”。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。當每時次的數據到達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 時當每時次的數據到達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據到達5 min 后自動進行統計分析，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計分析，排行出前10 名的站點及要素值，信息對系統的數據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計分析并自動發(fā)送，20 時發(fā)布內容為:24 h 降水排行、最高氣溫排行、最大風速排行，08 時發(fā)布內容為:夜間最低氣溫排行，并自動在統計信息內容前添加相應標題，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發(fā)送請求，系統接收到短信后則進行編譯，若正確，按編譯的結果對資料數據進行查詢統計，最后將結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的氣象要素統計分析結果。

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的氣象要素統計分析結果。

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的氣象要素統計分析結果。

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的氣象要素統計分析結果。

短信方式5:PUT＆＆＆!發(fā)送設置命令。

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 點截止時間段內的降水。

GetQJ－R24!意思是:獲取曲靖市范圍內24 h內各鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水分布統計情況，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!設置“我”的手機接收預警;PUTOFF!設置“我”的手機不需要預警。

4.6.3 短信內容編寫詳解 短信命令中的Get、SHGet、PUT、－、TO、!為命令關鍵字，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;“!”為命令結束標志，PUT 代表發(fā)送設置情況。

“##”為地域范圍代碼，只能是QJ 代表曲靖全市，XW 代表宣威市，QL 代表麒麟區(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，FY 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。

“＆＆＆”為設置內容，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，只有注冊到本系統的數據庫中的手機號碼用戶才能實現短信互動查詢。

4.7 業(yè)務維護通報

系統自動對監(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，當數據出現缺測時，則進行缺測通報。有利于業(yè)務人員即時發(fā)現問題并對設備進行維修維護，有力地保障了監(jiān)測設備的正常運行。

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，工作電壓應當在6.7～8.5 V 左右，在夜間，蓄電池工作電壓應當在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，充放電次數越多，可循環(huán)的次數就越少，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，電池較弱將導致數據缺測，因此在電池電壓于夜間減少為5.9 V 以下時應盡快提前進行更換。

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計匯總情況通過短信發(fā)送到時市局業(yè)務管理人員手機上，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，分縣缺測統計通報發(fā)布給相應縣氣象局業(yè)務人員，全市缺測統計通報則發(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。

當數據連續(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導致自動站數據缺測，請縣局組織人員查明情況或進行維修維護!回復‘putok!’后，系統則停止當天的繼續(xù)通報?！睍煽h局的人員回復短信“putok!”后，系統自動回復短信為“［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處理?！保⑼Ｖ箤煽h當天的連續(xù)缺測通報。

4.8 系統參數

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據庫中，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數據可選方式，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(閥值)設置及功能開啟 系統參數(閥值)包括設置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，提高系統整體效率，在夏秋季節(jié)可設置取消寒潮預警、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 數據庫參數設置 設置對MYSQL 數據庫及SQL SERVER 數據庫的連接訪問參數。

4.9 系統日志

系統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、關閉事件、軟件故障情況及參數(閥值)設置情況和時間記錄，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、報警預警的信息內容、短信互動查詢人員及反饋查詢內容，每條記錄均可實現詳細查閱顯示。

5 系統業(yè)務化運行效果

市、縣地域范圍廣，監(jiān)測站點多，通過系統運行實現自動監(jiān)測預警，各級部門都能得到及時預警并能做出及時應對，幾乎不會錯過一次漏報預警和服務情況，氣象業(yè)務人員能在更短時間內對因電池原因可能出現的問題或對已出現故障的站點及時發(fā)現并進行維護，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計信息。系統的應用可直接服務于氣象部門監(jiān)測預警、設備維修維護，并延伸服務于國土部門滑坡、泥石流、山洪地質災害監(jiān)測與水務部門防洪及農林業(yè)、煙草、政府應急等部門的及時預警和資料數據查詢。

［1］楊章偉.精通SQL 語言與數據庫管理［M］.北京:人民郵政出版，2008.6.

［2］林華聰，余劍鋒.Delphi 6 數據庫設計思想與實踐［M］.北京:冶金工業(yè)出版，2002.