氣象預(yù)警平臺(tái)多手段發(fā)布的研究與應(yīng)用

王新秀，楊黎黎，于 璐，葛 林

(沈陽(yáng)市氣象局，遼寧 沈陽(yáng) 110168)

0 引 言

氣象災(zāi)害屬于最為嚴(yán)重和頻繁的自然災(zāi)害之一。人類(lèi)面對(duì)各類(lèi)氣象災(zāi)害的發(fā)生，雖然不能用科技手段完全阻止，但可以采取有效的防范和處置措施，把災(zāi)害帶來(lái)的損失降到最低程度。科學(xué)有效的防災(zāi)減災(zāi)措施取決于各級(jí)政府部門(mén)和廣大公眾及時(shí)準(zhǔn)確地掌握和利用各類(lèi)預(yù)警信息及科學(xué)的防范建議[1-2]。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人類(lèi)的通信領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，這意味著接收信息的方式也越來(lái)越多樣化。為了滿(mǎn)足將氣象預(yù)警信息及時(shí)快速地發(fā)布給公眾，必須實(shí)現(xiàn)多手段發(fā)布方式。在日常的業(yè)務(wù)工作中，氣象預(yù)警人員不僅需要將預(yù)警信息發(fā)布給公眾還需要發(fā)送給各個(gè)業(yè)務(wù)單位和應(yīng)急管理部門(mén)，而不同的單位要求的發(fā)布方式也不盡相同。因此在要求的預(yù)警信息發(fā)布時(shí)間內(nèi)手動(dòng)發(fā)布預(yù)警，需要大量的人力才能完成。

氣象系統(tǒng)對(duì)氣象預(yù)警信息發(fā)布的建設(shè)做了大量的研究與工作。例如，王赟等應(yīng)用了Web Service技術(shù)研究了氣象預(yù)警短信發(fā)布系統(tǒng)[3]；曹登峰等通過(guò)不同通信平臺(tái)的接入，實(shí)現(xiàn)了氣象短信的接收和發(fā)送功能[4]；莫云音等設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于大喇叭、顯示屏的氣象信息發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)[5]。借鑒前人的研究成果，提出了一鍵式自動(dòng)發(fā)布的氣象預(yù)警平臺(tái)多手段發(fā)布，預(yù)警人員只需要將預(yù)警信息制作完成，就可通過(guò)短信、傳真、FTP、電子郵件、微信、QQ等發(fā)布手段自動(dòng)發(fā)送給預(yù)警信息接收用戶(hù)。其中短信、傳真、FTP、電子郵件屬于傳統(tǒng)的氣象預(yù)警發(fā)布手段，隨著技術(shù)發(fā)展，微信、QQ等都成為了有效的預(yù)警信息發(fā)布渠道[6]。微信和QQ作為大數(shù)據(jù)互聯(lián)時(shí)代的新技術(shù)手段，為氣象部門(mén)發(fā)布?xì)庀鬄?zāi)害和科普宣傳提供了新媒體[7]。這種多渠道發(fā)布?xì)庀箢A(yù)警信息的方式可有效提高公眾的防災(zāi)減災(zāi)能力。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 總體設(shè)計(jì)

氣象預(yù)警平臺(tái)是一個(gè)基于B/S架構(gòu)的面向沈陽(yáng)市氣象臺(tái)使用的氣象預(yù)警信息發(fā)布業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)平臺(tái)，其建設(shè)的重點(diǎn)在于預(yù)警信息制作和業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)，主要運(yùn)行在氣象局的局域內(nèi)網(wǎng)。制作成功的預(yù)警信息以及發(fā)布方式存儲(chǔ)在Oracle局域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行各個(gè)發(fā)布手段的Java程序通過(guò)遍歷讀取Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)將預(yù)警信息通過(guò)不同的發(fā)布方式進(jìn)行發(fā)布。其中FTP傳輸方式將預(yù)警信息提供給氣象業(yè)務(wù)部門(mén)，發(fā)布程序主要在氣象局的局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行。而短信、傳真、電子郵件、微信、QQ等傳輸方式將預(yù)警信息發(fā)布給公眾及應(yīng)急管理部門(mén)，發(fā)布程序則在互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行。其發(fā)布示意圖如圖1所示。

圖1 預(yù)警發(fā)布示意圖

1.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)主要使用Java編程語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)工具使用了Eclipse平臺(tái)和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。

Eclipse是目前普遍受歡迎的一種集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，其最大特色就是插件化的體系結(jié)構(gòu)[8]。本身只是一個(gè)框架平臺(tái)的Eclipse，在眾多插件的支持下，使其擁有著其他功能相對(duì)固定的IDE軟件很難具有的靈活性。Eclipse采用的技術(shù)是IBM公司開(kāi)發(fā)的(SWT)一種基于Java的窗口組件，與Java本身提供的AWT和Swing窗口組件比較類(lèi)似，由于使用了GUI中間層JFaceEclipse的用戶(hù)界面，大大簡(jiǎn)化了基于SWT的應(yīng)用程序的構(gòu)建。

Oracle[9]數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)之間存在的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，創(chuàng)立出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用廣泛，不僅能直接應(yīng)用在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，還可以滿(mǎn)足商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的需求，為其提供完整的用戶(hù)和服務(wù)相關(guān)的系統(tǒng)架構(gòu)。應(yīng)用Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之后，可以創(chuàng)建多樣化的分布條件，供其他系統(tǒng)使用，不但可以單點(diǎn)查詢(xún)也可以多點(diǎn)查詢(xún)，進(jìn)而確保各類(lèi)數(shù)據(jù)平臺(tái)可以安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

2 關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)

2.1 B/S(browser/server framework)

氣象預(yù)警平臺(tái)主要是通過(guò)B/S多層架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。相比之前的2層C/S模式，B/S結(jié)構(gòu)有著顯著的不同，其內(nèi)部是有著3層架構(gòu)的C/S模型。B/S結(jié)構(gòu)的全稱(chēng)是瀏覽器/服務(wù)器模式。這種新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型已經(jīng)得到了比較廣泛的使用，以Internet的需求作為目標(biāo)，B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型被逐漸開(kāi)發(fā)。B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在Web瀏覽器中已被大量使用，而且是目前很多應(yīng)用軟件的重要組成部分[10]。

B/S多層架構(gòu)是一種以網(wǎng)頁(yè)為基礎(chǔ)的面向互聯(lián)網(wǎng)IIS服務(wù)器(IIS，互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù))模式，它是一個(gè)運(yùn)用精髓的N層(主要指信息層、思維邏輯層和展示層)，并且綜合了Browser，Web Server和Database Server的體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。這類(lèi)結(jié)構(gòu)通過(guò)Web服務(wù)器和系統(tǒng)功能將瀏覽器與數(shù)據(jù)庫(kù)有序連接，從而實(shí)現(xiàn)信息的高效傳遞與交流。

圖2 B/S體系結(jié)構(gòu)

2.2 MAS(mobile agent server)

MAS(mobile agent server)即移動(dòng)代理服務(wù)器，內(nèi)置病毒防火墻和網(wǎng)絡(luò)防火墻以此保障安全性。MAS系統(tǒng)主要包括MAS終端、MAS服務(wù)器和MAS管理平臺(tái)，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放的接口與相關(guān)系統(tǒng)連接[11]。MAS具有一定的開(kāi)放性，其數(shù)據(jù)庫(kù)和API接口可供再次開(kāi)發(fā)，對(duì)操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言都沒(méi)有限制，操作簡(jiǎn)單且易用。各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)連接到MAS數(shù)據(jù)庫(kù)，可滿(mǎn)足今后業(yè)務(wù)拓展的需求。將軟、硬件一體化封裝的MAS部署在局域內(nèi)網(wǎng)，通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)/Internet與移動(dòng)網(wǎng)關(guān)連接，利用MAS將氣象預(yù)警平臺(tái)與通信運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，建立一條雙向傳遞信息的安全便捷通道，實(shí)現(xiàn)了氣象預(yù)警信息的自動(dòng)發(fā)送。

2.3 模擬控制技術(shù)

鼠標(biāo)、按鍵模擬技術(shù)可以代替手動(dòng)操作電腦的工作，但是必須保證電腦無(wú)人為干擾。因此實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)、按鍵模擬技術(shù)可以建立虛擬計(jì)算機(jī)，設(shè)置鼠標(biāo)、鍵盤(pán)不可人為操作。在windows環(huán)境下，windows API提供的兩個(gè)方法可以很方便地完成鼠標(biāo)、鍵盤(pán)的模擬：mouse_event、keybd_event。模擬鼠標(biāo)按鍵單擊時(shí)，首先要計(jì)算鼠標(biāo)位置X、Y(使用ClientToScreen)，并把被控端鼠標(biāo)位置移到X、Y位置，即鼠標(biāo)Move事件(SetCursorPos)，之后使用mouse_event來(lái)模擬需要執(zhí)行的鼠標(biāo)行為，主要為按下、彈起。按鍵的模擬主要是鍵的按下與彈起[12]。主要代碼如圖3所示。

圖3 模擬按鍵代碼

微信、QQ聊天對(duì)話(huà)框主題設(shè)計(jì)比較相似，均可在搜索框輸入聯(lián)系人后，在發(fā)送框輸入信息即可完成信息傳輸。因此在虛擬計(jì)算機(jī)登錄微信、QQ，使用鼠標(biāo)、按鍵模擬技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)向指定聯(lián)系人發(fā)送信息的功能。氣象預(yù)警通常會(huì)發(fā)送給多個(gè)指定的微信群和QQ群，人工操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使用鼠標(biāo)、按鍵模擬技術(shù)可將氣象預(yù)警平臺(tái)的預(yù)警信息自動(dòng)發(fā)送。

3 多手段信息發(fā)布

3.1 氣象預(yù)警平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

氣象預(yù)警平臺(tái)是基于B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)頁(yè)，如圖4所示，主要包括預(yù)警信息錄入、轉(zhuǎn)發(fā)上級(jí)下發(fā)信息、預(yù)警信號(hào)統(tǒng)計(jì)等功能。預(yù)警信息錄入包括首發(fā)、更新、解除三種預(yù)警信息。首頁(yè)還可以根據(jù)信息標(biāo)題、發(fā)布類(lèi)型、信息狀態(tài)、事件等級(jí)、預(yù)警級(jí)別、發(fā)布時(shí)間等因素查詢(xún)之前的預(yù)警信息。

圖4 氣象預(yù)警平臺(tái)首頁(yè)

氣象預(yù)警平臺(tái)錄入預(yù)警信息界面可以選擇發(fā)布時(shí)間、預(yù)報(bào)員、影響地區(qū)選擇，填入預(yù)警信息內(nèi)容，選擇發(fā)布手段包括短信、傳真、FTP、電子郵件、微信、QQ等，如圖5所示。勾選相應(yīng)的發(fā)布手段就會(huì)將其信息存入Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，運(yùn)行各個(gè)發(fā)布手段的Java程序通過(guò)遍歷讀取Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)將預(yù)警信息通過(guò)不同的發(fā)布方式進(jìn)行發(fā)布。

圖5 多手段選取界面

3.2 氣象預(yù)警平臺(tái)發(fā)布手段介紹

氣象預(yù)警平臺(tái)集成了短信、傳真、FTP、電子郵件、微信、QQ發(fā)布手段于一體的一鍵式發(fā)布功能。通過(guò)不同的發(fā)布手段將預(yù)警信息發(fā)送給用戶(hù)，不僅提高了預(yù)警發(fā)布人員的工作效率，而且多覆蓋用戶(hù)接收途徑，使得預(yù)警信息及時(shí)有效發(fā)布給公眾起到防災(zāi)減災(zāi)的作用。

(1)短信。

氣象預(yù)警短信自動(dòng)發(fā)送流程是Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)預(yù)警平臺(tái)生成的信息進(jìn)行整合生成預(yù)警短信，Java程序定時(shí)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)Web Service技術(shù)[13]把處理好的短信息數(shù)據(jù)發(fā)送到MAS服務(wù)器，并最終將預(yù)警短信息發(fā)送到接收對(duì)象。

(2)傳真。

傳真自動(dòng)發(fā)送功能是由氣象預(yù)警平臺(tái)制作的預(yù)警信息存儲(chǔ)到word文件，通過(guò)Jacob技術(shù)調(diào)用Windows環(huán)境底層的傳真組件，將預(yù)警信息發(fā)送給傳真用戶(hù)。首先Java jni調(diào)用本地Jacob.dll，再由Jacob.dll中將封裝好的接口調(diào)用本地服務(wù)faxserver.faxserver.1。從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端傳真的發(fā)送[14]。

(3)FTP。

FTP方式是氣象局內(nèi)部上下級(jí)各系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的重要方式。Java能夠調(diào)用類(lèi)和方法，建立連接、文件上傳、文件下載等，由于FTP的成熟性和規(guī)范性，以及高效、安全和完整性，并在傳輸過(guò)程中支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳[15]。

(4)電子郵件。

電子郵件的應(yīng)用非常廣泛，是發(fā)送預(yù)警信息的重要手段，但是由于發(fā)送步驟比較繁瑣耗費(fèi)時(shí)間，研究自動(dòng)發(fā)送郵件是非常有必要的。Java代碼讀取預(yù)警平臺(tái)預(yù)警信息來(lái)創(chuàng)建電子郵件，通過(guò)郵件服務(wù)器進(jìn)行“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)-備份”，最后使用SMTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)電子郵件的發(fā)送[16]。SMTP是simple mail transfer protocol的簡(jiǎn)稱(chēng)，即簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議。

(5)微信、QQ。

微信和QQ是當(dāng)下最流行的通訊軟件，擁有智能手機(jī)的用戶(hù)基本都會(huì)安裝這兩種騰訊軟件。因此這兩種是必不可少的預(yù)警發(fā)布手段。手動(dòng)發(fā)送微信、QQ多個(gè)群組既浪費(fèi)人力又容易出現(xiàn)漏發(fā)的情況。氣象預(yù)警平臺(tái)制作預(yù)警信息與選取的微信群、QQ群組存入Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，使用虛擬機(jī)模擬鼠標(biāo)、鍵盤(pán)的技術(shù)在電腦版微信和QQ搜索框輸入微信、QQ群名，信息發(fā)送框輸入預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)微信、QQ自動(dòng)發(fā)送。微信發(fā)送界面如圖6所示。

4 實(shí)用效果

目前氣象預(yù)警平臺(tái)已運(yùn)用在氣象業(yè)務(wù)工作之中，成為預(yù)警發(fā)布人員發(fā)布預(yù)警的重要工具，實(shí)用效果非常顯著。隨著對(duì)平臺(tái)的使用與維護(hù)，氣象預(yù)警平臺(tái)能正常穩(wěn)定地運(yùn)行。基于B/S架構(gòu)的氣象預(yù)警平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)預(yù)警信息的可視化管理，為預(yù)警發(fā)布人員提供了良好的交互界面，使其可以直觀地了解和掌握各類(lèi)預(yù)警信息。自正式使用到現(xiàn)在氣象預(yù)警平臺(tái)已經(jīng)成功發(fā)布了1 968條預(yù)警，每條預(yù)警需要發(fā)布1 519條短信、56個(gè)傳真、2條FTP、30個(gè)電子郵件、10個(gè)微信群組、5個(gè)QQ群組。氣象預(yù)警平臺(tái)的多手段發(fā)布大大提高了預(yù)警發(fā)布人員的工作效率，也使得廣大用戶(hù)通過(guò)多種方式能及時(shí)收到預(yù)警信息，為災(zāi)害來(lái)臨提前做好預(yù)防工作準(zhǔn)備，最大程度減輕災(zāi)害損失。

5 結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警及信息發(fā)布是防災(zāi)減災(zāi)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是防御和減輕災(zāi)害損失的重要基礎(chǔ)。氣象部門(mén)有效利用各種傳媒推動(dòng)氣象服務(wù)信息走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，提高氣象預(yù)警發(fā)布時(shí)效和覆蓋范圍。為了解決當(dāng)前因多種發(fā)布手段產(chǎn)生的任務(wù)重、效率低的問(wèn)題，提出了氣象預(yù)警平臺(tái)的多手段發(fā)布方式，實(shí)現(xiàn)了多種預(yù)警發(fā)布手段的一鍵式發(fā)布功能。解決了預(yù)警發(fā)布工作中一種預(yù)警多次發(fā)布的重復(fù)性工作，避免了重發(fā)、漏發(fā)的情況，這種多手段并行發(fā)布的方式，極大提高了預(yù)警發(fā)布效率。氣象預(yù)警平臺(tái)多手段發(fā)布具有完善的服務(wù)功能、較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。適用于全國(guó)各地區(qū)的預(yù)警發(fā)布單位，具有良好的推廣性。

圖6 微信發(fā)送