（信息与通信工程专业论文）温州市气象灾害预警信息发布系统.pdf

独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 系统设计同时支持局域网、城域网、互联网以及无线网络； 兼容多种媒介扩展接入，如手机、传真机、电话、电子邮件、预警终 端、接入广播网设备等； 支持二次开发，可以将现有1 2 1 2 1 、9 6 1 2 1 声讯及短信系统融入到整个 管理平台中，实现声讯短信系统的业务扩展和应用； 3 、软件体系结构 1 7 气象灾害预警信息发布系统第1 8 页共6 5 页 本软件系统总体上分为四个逻辑层次，分别为：业务层、数据层、传输层以 及表现层。 业务层处理具体的气象综合业务逻辑定义以及管理配置、资源和任务的管理 以及分发等操作；数据层为具体数据和业务逻辑的存储以及传输管理提供保障服 务；传输层为业务层和表现层之间的桥梁，将业务层定义存储的数据以及业务逻 辑提交给表现层来处理：表现层为管理平台的业务定义以及数据管理提供最终的 直观表达形式或效果，即采用多媒体终端或者预警终端形式来展现管理平台要表 达的内容。 4 、功能设计 1 ) 气象信息发布管理平台； g i s 地图直观显示终端端位置、状态等： 用户权限管理，多级网络管理模式； 素材源服务器管理、负荷自动控制； 各类预警终端注册、控制等管理( 包括预警终端、多媒体终端、接入 广播网设备、民用终端 手机、传真 以及其它厂商l e d 屏) ； 发布及取消多媒体、文字预警信息； 创建各种信息发布预案( 模板、日程安排、节目单等) ； 对各种信息发布设备进行协同管理，如声讯平台、短信平台、各种预 警终端、多媒体终端等； 对信息发布的内容( 各种素材) 实现日常维护管理； 信息的收集、上报、下发等进行审核管理； 2 ) 信息发布数据传输服务系统 负责多媒体发布系统与终端之间的数据通讯； 支持多点并发的网络数据传输，保持实时终端在线，全面监控各个预 警端( 多媒体终端、预警终端、接入广播网设备) 的工作状态： 支持数据发送和接收分拣路由、鉴权功能，严防恶意连接； 负责信息加密，保证信息发送安全快速； 支持t c p u d p f t p p 2 p 传输协议； 3 ) 多媒体播放系统 实时反馈工作状态； 气象灾害预警信息发布系统 第1 9 页共6 5 页 缺少文件时自动提取，实时与传输系统交互； 芦支持多种视频解码标清输出和7 2 0 p 以上高清输出：m p e g l 2 4 ， r m r m v b 、w m v 9 、a v i 、a s f 、v o b 、d a t 、m o v 、d v d 、v c d ； 支持音频：m p e g - 1 ( 1 a y e r sl & 2 ) 、m p 3 、a c 3 、l p c m 、w m a 9 、h d c da u d i o 、 a a c l c 2 0 ； 支持图片：j p e g 、p n g 、b m p 、动态g i f 、静态g i f 及其他； 其它支持：t x t 文本、h t m l 网页、f l a s h 动画、网址、视频直播等； 分辨率：6 4 0 x 4 8 0 8 0 0 x 6 0 0 1 0 2 4 x 7 6 8 1 2 8 0 x 7 2 0 1 3 6 6 x 7 6 8 1 9 2 0 x 1 0 8 0 及其他； 4 ) 广播播放系统 信息实时滚动显示； 具有自我维护功能，在终端或传输遇到问题时，终端能够自动重启并 恢复正常工作 具有红外遥控功能，对终端的音量、显示模式的红外遥控； 具有显示天文和中国民俗信息的功能； 5 、多媒体发布及传输资源分配流程 国3 - 2 刍昧铭住扔友善站- 程圄 流程描述： 客户端( c s 或b s ) 将多媒体任务下发到任务表( s s d _ a l a r m _ t a s k 及s s d _ a l a r m _ t a s k _ t e l ) ； 1 9 气象灾害预警信息发布系统 第2 0 页共6 5 页 核心处理服务器实时从任务表里面提取任务，根据设定的传输资源分 配策略，重新编码任务并将其写入传输任务表； 数据传输和命令交互服务器从传输任务表里面提取任务发送到多媒体 终端，并将发送状态及最终结果写入状态表； 终端接收任务后及时反馈处理结果，通过传输系统实时反馈到任务历 史表( s s d _ _ a l a r m _ t a s k _ t e l h i s t o r y ) ； 客户端可以实时查询任务历史表，根据表中的任务状态值确定终端当 前所处状态和任务最终结果； 6 、设计特点 ( 1 ) 多级组网技术 总控中心 + 地市管瑶平台 白 素材服务器 县级管理平台 自3 - 3 刍驭三且绍技移 多级组网技术在本方案中主要应用于： 网络管理：以行政区域为单位的上下级机构管理； 终端管理：按区域分配终端并独立管理，当前区域有对下级区域终端 管理的权限； 业务管理：当前区域可以查看下级区域的发布历史，也可对下级发布 做出指导意见； 用户管理：当前区域的管理员可以分配下级区域的登录人员； 资源服务器管理：通过资源服务器绑定关联，每个区域可以有各自相 对独立的素材服务器，也可以共用某个素材服务器； 国下国 气象灾害预警信息发布系统第2 1 页共6 5 页 ( 2 ) 基于g i s 系统的管理与应用 g i s 系统主要应用于以下方面： 地图操作：基本的地图放大、缩小、还原、漫游等操作； 终端定位：对某个多媒体终端进行快速定位，以选择的终端为中心点， 按一定比例缩放地图； 状态查看：通过地图上各种图形标识，可以直观地展示各个终端的工 作状态，不同的区域显示各自所管辖的多媒体终端； 区域选择：对多媒体终端进行地图选择操作，包括单点选择、矩形框 选、圆形选择、不规则多边形选择、按地图区域选择、业务分类选择 几种方式，这几种方式可以单独使用，也可以混合使用； 区域发布：对地图上某个区域内的所有多媒体终端进行信息发布，操 作者只能对所管辖范围内的多媒体终端进行发布操作； 终端注册：直接在地图的某个坐标位置进行终端的注册操作，可以快 速输入坐标值； 终端管理：通过位置查找，快速定位到需要管理的终端，然后进行相 关的终端设置及查询操作； 云图叠加：可以将卫星云图图片导入到地图系统中，实现基于卫星云 图的信息发布操作； 其它业务：其它可以应用于g i s 地图的气象业务，如天气实况信息展 示等； ( 3 ) 多种媒介有效兼容与互动设计 接收终端：预警终端、接入广播网设备、多媒体终端、手机用户、固 定电话、传真终端、电子邮件、w e b 网站、w a p 网站、行业专用终端等； 发布方式：短信、彩信、1 2 1 声讯系统、i v r 系统、传真系统、邮件系 统、专有数据传输系统、文件传输系统( f t p t c p u d p p 2 p h t t p ) 等； 兼容应用示例：短信或电话审核发布业务等； ( 4 ) 系统及信息安全机制 无驱u s b 加密狗安全认证：通过无驱u s b 加密狗的认证，防止非法登 录和操作，为信息发布的安全提供保障； 多媒体终端状态实时反馈：实时通过传输系统将各个多媒体终端的运 气象灾害预警信息发布系统第2 2 页共6 5 页 行数据反馈到管理中心，并可将终端播放器屏幕进行截图回传，以便 监控实际屏幕内容： 信息内容安全过滤：对信息发布的文字内容进行关键词过滤。关键词 分为两类，输入型和发布型，输入型关键词在操作员录入发布内容时 就进行提示，发布型关键词是操作员发布提交后由系统自动判断，出 现敏感关键词即进行拦截，同时入库记录； 素材入库审核机制； 业务发布审核机制； 历史数据备份维护； 垃圾数据清理维护； 系统运行状态监控； 系统关键数据自维护机制； ( 5 ) 多媒体播放盒功能 多媒体播放盒集电源、播放器、监视器接口为一体，满足应急信息发布t t s 播音要求和气象行业应用的各种功能扩展要求，通过网络进行远程设置和控制。 3 2 2 系统建设主要内容 温州气象灾害预警信息发布系统基于g i s ( 地理信息系统) 、l e d 显示技术、 多媒体技术、无线通信技术、i p 宽带技术的一套于气象、农业和气象信息发布的 综合性的信息发布网络平台，平时可提供每天的天气预报及天气实况、针对农业 的气象信息，在重大气象过程中启动气象灾害预警。整个网络将以温州市气象局 为中心，各县为分中心的信息发布管理模式，可以实现视频、图片、文字、f l a s h 、 p p t 等信息的发布网络。可对温州市的各个乡镇、街道、重要场所、新建农村示范 单位等地实行气象信息、农业信息、政府相关过各种表现方式( 多媒体形式、图 片形式、文字显示等) 信息的发布。 系统可实现以下功能： 1 ) 以市气象局为中心，各县气象局为分中心，各个气象局可以根据不同职能 分配平台使用的权限，市气象局可以监管各个县气象局的信息发布情况； 2 ) 建立一套基于g i s ( 地理信息系统) 的终端管理服务机制，对各个终端进行 监控、远程管理，并实时了解各个终端的工作状态，当某个终端出现问题 气象灾害预警信息发布系统 第2 3 页共6 5 页 时，系统能自动启动各种服务机制，保证终端在短时间内恢复运行； 3 ) 规范和完善信息发布管理，并对整个信息发布网络形成体系化、规范化、 统一化； 4 ) 实现素材传输的分布式管理，避免出现网络浪涌的问题； 5 ) 与现已建设的气象信息服务平台进行对接，实现信息统一发布管理； 6 ) 实现信息发布多途径，多种表现形式如多媒方式、随时插播各种临时性的 信息； 7 ) 气象局与各级政府部门、各行各业之间建立起对各种信息发布网络资源的 有效共享。通过地区( 市) 气象局建设的综合信息发布网络实现政府信息、 行业信息的发布。 网络结构图： 一o i l i i p 回 = ：i 翟n 眠 公爽迓编瞪络翻- - 瞄文。石) - 嘲囊刺胃2 h ￥啼，矿 巴鬻1 一 一圈 固黔 精 譬d 氆、r 固3 - 4 等象t i 皇友事5 ，i 毛硅携国 网络说明： 1 ) 各县气象局管理发布信息时需由市气象局管理中心审核后( 根据实际应用 情况设定信息是否需要审核) 通过市综合信息发布中心向各县发布终端信息 接收命令，终端根据命令下载各种信息( 通过该模式可以实现信息源分布式 气象灾害预警信息发布系统 第2 4 页共6 5 页 存放，减少网络传输负担) ； 2 ) 市气象局在发布信息时有两种方式：( 1 ) 指导下属各县级气象局进行信息发 布；( 2 ) 直接对终端进行信息发布； 3 ) 各个气象局每次发布信息时，都会直接存储到市气象局管理平台的数据库 中，气象局可以对历史发布的信息进行查询和统计，评估其发布的效果； 4 ) 多媒体终端的接入将通过有线宽带接入，而预警信息发布接受终端、气象信 息接入农村广播网设备都以移动的g p r s 接入： 1 、市气象局建设内容 ( 1 ) s s d - g i s 预警信息发布管理平台 综合信息发布平台主要是提供各种信息制作发布管理、各种终端管理、 素材库管理、信息审核管理。 ( 2 ) 信息发布数据传输服务系统 负责全地区的信息发布命令后台管理、信息发布历史存放、各种素材目 录信息存放、与各终端信息交互后台管理，是全地区的信息发布、终端管理 的后台处理服务系统。 ( 3 ) 素材服务器 各种素材存放服务器，存放各种视频、图片等素材，如各县没有建设素 材服务器，可以共享地区级建设的素材服务器。 ( 4 ) 数据采集服务器 建立气象预警信息数据库，对各单位提供的共享数据进行采集，并进行相 应的数据处理分类入库。下图是各成员单位的资源分类信息： 自动气象站实测资料 多普勒雷达资料 卫星云图资料 温州市气象局 台风实况资料和预测产品 气象灾害预警信息 各类公共气象资料和服务产品 全区水文站点实测资料 温州市水利局江流域、水库的水位、库容、水质监测 ( 水文站)信息 2 4 气象灾害预警信息发布系统第2 5 页共6 5 页 各类预报产品 海洋观测站、船舶自动站等监测设施实 温州市海洋与渔业局 测资料 ( 海洋环境监测中心站) 海洋环境( 如水质、赤潮等) 实测 各类预报产品 全市地质灾害隐患点基础数据 温州市国土资源局 全市地质灾害点灾害实测 各类预报产品 2 、县级气象局建设内容 ( 1 ) s s d g i s 预警信息发布管理平台 综合信息发布平台主要是提供各种信息制作发布管理、各种终端管理、素材 库管理、信息审核管理。 ( 2 ) 素材服务器 根据各县气象实际情况，对于终端数量比较多的县时，建议建设本县的素材 库，并与地区其他县建设的素材库实现共享，以达到素材分布式的功能主要功能 与地区建设的素材服务一致，存放各种视频、图片等素材。 网络说明 1 ) 各县通过综合信息发布管理平台实现安装在本县的各个终端的信息发布 和终端管理、展示。 2 ) 对于简单的文本信息都将通过温州市综合信息发布中心进行信息发布，对 视频、大容量信息的信息发布时，将通过市中心审核，然后由播放器直接 到本地素材库下载素材。 实现功能 1 ) 本县( 市、区) 的终端的日常管理维护、信息制作发布、终端反馈信息的 收集和入库； 2 ) 信息、灾情信息的发布直接上报地市( 市) 气象局； 3 ) 信息发布结果上报，并实现信息发布的历史查询功能，为将来做好信息服 务提供有利的参考价值； 3 、数据系统设计 数据系统设计的是否合理直接影响到数据监测和预警，特别是对台风、暴雨、 气象灾害预警信息发布系统 第2 6 页共6 5 页 海洋、水位数据设计一定要结构明确，数据存贮方便。现以台风和预警信息库为 例：台风库拟设立以下几个数据结构： 台风编号表、台风历史路径表、台风预报路径表、台风风力风速对照表、台风 预报台表、台风资料信息、台风资料附件信息、台风灾害信息表、地质灾害信 息表、具体内容如下( 部分表结构) ： 台风编号表 字段名字段标识类型长度主键夕f 键是否非空 i di db i g i n t主键非空 台风编号 t f b h c h a r ( 6 )非空 台风中文名 t f m c h a r ( 1 0 ) 台风英文名 t f m e c h a r ( 1 0 ) 台风登陆地 t f l a n d v a r c h a r ( 5 0 ) 台风登陆时间t f d a t ed a t e ti m e 台风预报路径表 字段名字段标识类型长度是主键是否非空 i di db i g i n t主键 非空 台风编号 t f b h c h a r ( 6 )外键非空 预报台名称 t m c h a r ( 4 )非空 过去时间 y b s j d a t e t i m e 非空 未来时间r q s j d a t e ti l d e 非空 纬度 w df l o a t 经度 j d f l o a t 中心气压z x q y i n t 最大风速 z x f si n t 移动速度 y d s di n t 移动方向 y d f x c h a r ( 8 ) 7 级风圈半径 r a d i u s 7i n t 1 0 级风圈半 r a d i u s1 0i n t 气象灾害预警信息发布系统第2 7 页共6 5 页 径 具体描述 d e p i c t v a r c h a r ( 5 0 0 ) 预警信息表： 字段说明： x h _ 臼t i m e ：预警提交时间 x h _ f b b h ：预警编号发布第几号预警 x h _ d e t a i h 预警具体内容内容为哪个区域以及何种预警 x h _ 协x h l ：预警类别i 预警内容以及级别，0 0 0 0 为取消预警 x h _ _ x h d m l ：预警类别1 区域预警的区域 x h _ 扔x h l ：预警类别2 同上 x h _ _ x h d m l ：预警类别2 区域 h y j x h l ：预警类别3 x h _ x h d m l ：预警类别3 区域 x h _ y j x h l ：预警类别4 x h _ x h d m l ：预警类别4 区域 其它已建立的数据库有全国主要城市预报、自动站、一周森林火险预报、温州 城市预报等。 4 、数据库软件要求 数据库软件要求如下： 必须是主流数据库( 如o r a c l e ，s q l s e r v e r ) 具有支持并行操作所需的技术，具备并行查询、并行加载和并行索引等并行 处理能力； 支持网络上同构或异构数据库之间数据的有效传输和冗余性复制；在集群结 点机出现故障时，应用程序能立刻切换到正常结点机； 支持联机分析处理( o l a p ) ；支持联机事物处理( o l t p ) ； 支持并行联机备份和脱机备份功能( 如：磁带方式、光盘方式) ； 须具有强的容错能力、错误恢复能力、错误记录及预警能力： 数据库、表大小等技术参数可灵活设置；支持对多媒体数据及大数据量处理 的技术需求，支持t b 级数据；支持全文检索； 气象灾害预警信息发布系统第2 8 页共6 5 页 查询不加锁；支持行级锁；为了减少用户竞争资源及死锁，数据库锁不能升 级；避免数据库死锁的出现，一旦死锁能够自动解锁； 具有快速的并发访问操作，并发控制稳定可靠，支持多进程、多线程，支持 1 0 0 用户以上并发访问； 支持数据库分区技术； 支持用户对数据库内存管理； 数据库管理系统应有容易的手段以调整数据库的性能，同时关系数据库厂商 应提供优质服务性能调整的策略。 5 、信息采集和分发 一个综合的气象灾害预警系统是多要素信息的综合体现，而对政府防汛防灾 指挥系统需要掌握气象、水文、地质和海洋等信息，才能够更准确做出决策，因 而一个综合信息的预警系统更能发挥其预警作用。 ( 1 ) 信息采集和分发结构 气象数据j水文数据j国土数据j海洋数据j 采集采集采集采集一 采集服务器 采集服务器2 一 采集服务器扣采集服务器和l 、 l ， a p p2 炯处理一l i 嗽盆陴列一 数据库数据库扣 分发分发一 市预警信息发布系统j县( 市、区) 预警信息发布系统一 国3 - 5 晦圣寒分轰硅携禾i 国 ( 2 ) 信息采集和分发处理框架 气象灾害预警信息发布系统第2 9 页共6 5 页 国3 - 6 悖童霉未扣分友囊理 6 0 预警信息发布和解除流程 ( 1 ) 地区( 市) 气象局预警发布过程 地区( 市) 局信息中心与各县分中心是主从关系，上级气象局可以直接管理 所属单位，各县级分中心可以共享使用上级气象局建设的信息服务平台，如短信 平台。地区( 市) 级气象局可以全面控制所属各县，并对县级的终端进行信息发 布。下图为地区( 市) 气象局预警发布过程网络图： 气象灾害预警信息发布系统第3 0 页共6 5 页 麴骐级魄j l 】歙弼缎磐箍 盛辔缀巍增致缮缓务精 国3 - 7 务器 辩褊缀务搿 翳掰媛陂嬲数嚣凝务獾 教专友事邑锃 网络说明： 地区( 市) 气象局发布气象信息时，信息通过其建设的综合信息发布管理平 台直接发送到各个终端，再通过地区( 市) 气象局的气象业务网直接把信息发布 情况反馈到各县气象局。 ( 2 ) 县级预警信息发布过程 各县气象局