廣東山洪災害預警信息發布關鍵技術研究與實現

林奕霖,歐陽顯良,陳亮雄,李晝陽

(廣東省水利水電科學研究院,河口水利技術國家地方聯合工程實驗室,廣東 廣州 510635)

廣東山洪災害預警信息發布關鍵技術研究與實現

林奕霖,歐陽顯良,陳亮雄,李晝陽

(廣東省水利水電科學研究院,河口水利技術國家地方聯合工程實驗室,廣東 廣州 510635)

該文闡述了當前廣東山洪災害預警信息發布的現狀和不足,介紹了采用短信網關技術實現信息發送的功能需求、建設思路和系統測試,實現了在移動號碼正常的情況下,150 條/s的發送能力和100%的到達率。

山洪災害;預警;短信;網關

近年來,臺風暴雨洪澇災害造成的社會經濟損失和人員傷亡已成為影響社會安定和制約經濟發展的重要因素,加強對臺風暴雨洪澇災害的監測、預報、預警、事前預防和事后應急處置也成為各級政府高度重視和大力支持的重要工作之一。

在本平臺建設之前,廣東省防汛防旱防風總指揮部辦公室和地市預警信息發布主要是采用短信貓、MAS等短信發送技術,發送速度在60條/min左右,其到達率、實時性和區域預警聯動能力等方面存在一些先天不足。目前,面對全省10萬數量級的三防責任人發送短信的時效性需求,該技術已遠遠無法滿足實際操作需要,同時暴露出很多問題：如短信數據包丟失頻繁,預警信息嚴重延時,短時發送大量短信被運營商當作垃圾短信處理,導致絕大部分地市的預警短信號碼被運營商封鎖等情況。所以,利用短信網關發送技術建立一套高效、穩定、安全的新一代預警信息發布平臺是十分必要,也是意義重大的。

1 功能需求

根據預警信息發布的實際情況,總體上,新一代的山洪災害預警信息平臺短信發送需滿足以下幾個方面需求,才能確保短信發布的有序性、合理性、高效性、穩定性和可擴展性。

①采用圖形化界面設計,為省、市、縣、鎮四級三防預警人員提供預警短信網關群發功能。

②滿足全省各市、縣、鎮各級三防責任人共43萬人(目前數據,著眼業務發展,建議規模為100萬人)的預警信息推送需求。

③建設150條/s發送能力的短信發送平臺,并接入移動、電信和聯通3家運營商短信網關通道。

④號碼正常情況下,系統發送成功率100%,并具備長短信發送能力。

2 關鍵技術

2.1SMGP

SMGP(Short Message Gateway Protocol)：該協議中國電信短信網關協議,是服務提供商SP與短消息網關SMG,以及短消息網關與短消息網關之間的通信協議,利用該協議可以接入電信短信網關通道,實現中國電信移動短信的網關推送功能[1]。

2.2SGIP

SGIP(Short Message Gateway Interface Protocol)：該協議是中國聯通短消息網關系統接口協議,通過本協議,服務提供商SP可以接入到短消息網關SMG,實現SP應用的一點接入、全網服務；SMG可以通過SGIP協議,實現消息在不同SMG之間的路由和轉發,進而實現中國聯通的短信網關推送功能[2]。

2.3CMPP

CMPP(China Mobile Peer to Peer )：該協議中國移動短信網關接口協議,是中國移動夢網內部各短消息參與節點相互交換短消息的官方協議,通過實現該協議,才能完成中國移動的網關接入,實現短信網關推送功能[3]。

3 功能建設

3.1網絡拓撲圖

根據廣東水利三防預警信息發布的業務需要,山洪災害預警信息發布平臺的設計須充分滿足省、市、縣、鎮4級應用,業務發送能力方面,平臺與中國移動、電信和聯通3大運營商網關互聯獨立發送。平臺網絡拓撲圖見圖1。

圖1 平臺網絡拓撲圖示意

其中,各服務器的作用如下所述：

①核心應用服務器：主要負責與3大運營商的短信網關等基礎能力平臺對接,實現短信的實時上/下行交互和發送狀態數據的處理；

②數據庫服務器：用于存儲系統數據,采用雙機熱備方式,提高系統穩定性；

③WEB應用服務器：布置于DMZ區,用于部署預警信息發布平臺和相關業務應用系統,使用戶通過互聯網能訪問系統,其目的是把敏感的內部網絡和其他提供訪問服務的網絡分開,阻止內網和外網直接通信,以保證內網安全。

3.2功能結構圖

短信網關發送功能結構見圖2。

圖2 短信網關發送功能結構示意

如圖2短信網關發送功能結構圖所示,該應用提供基礎的短信發送和配套管理功能,主要包括短信群發,模板短信發送、發送任務管控、短信清單管理和上行短信管理等功能。

① 短信群發：該功能主要是利用移動、電信和聯通三家運營商的短信網關通道來實現短信的群發功能,提供短信的發送能力和過濾能力,滿足山洪災害預警需求。

② 模板短信發送：模板短信是提供一種短信模板與號碼參數自動匹配的群發方式,可以滿足個性化短信群發需求。

③ 發送任務管控：任務管控包括任務暫停、任務恢復、任務中止、任務優先級調控和調整發送時間等功能。

④ 短信清單管理：系統可提供短信發送清單頁面查詢、統計等功能。

⑤ 上行短信管理：能夠對用戶上行短信進行智能處理,具備3大運營商短信上行接收和按賬號分發能力。用戶登錄系統后,可查看所有回復給自己的短信,并可進行回復、轉發、導出等操作。

系統預警信息發送界面如圖3所示。

圖3 預警信息發送界面示意

3.3業務流程

預警信息發布平臺的短信發布業務流程如圖4所示,具體流程包括以下內容：

① 編輯短信內容,新建預警發送任務。

② 選擇預警對象,獲取責任人號碼信息。

③ 生成發布內容；選擇相關審核人員；審核不通過,則結束本次發送任何申請,審核通過則發送預警信息。

④ 預警信息成功傳達至相關三防責任人,本次發送任務結束。

圖4 預警短信發布流程示意

3.4設計分析

1) 短信基礎能力分析

依據2013年底官方資料統計,目前3大運營商用戶占比為6∶2∶2,同時,依據推送與過濾匹配原則,系統過濾能力應該為短信推送數據的2倍,因此,可推算出平臺高峰期運營商短信網關需提供的業務能力見表1。

表1 短信基礎處理能力 條/s

2) 短信網關專用鏈路需求

系統需通過專用鏈路與3大運營商短信網關進行對接,實現對全省三防責任人和相關管理人員的預警信息推送。運營商對用戶提供的短信網關接入采用公網(INTERNET)和專線2種方式。考慮到預警信息發布平臺數據量大、穩定性要求高的特點,故采用運營商提供的標準數據專用鏈路進行接入。經過同類平臺測算,平臺與單個運營商網關接入專線帶寬為2 M,共需3條專線分別與3家運營商網關對接。

3) 系統數據存儲需求

根據分析,平臺大數據量存儲內容包括：統一推送日志文件和推送內容保存為1 a,過濾存儲為2個月,假設系統每天推送10 h,依據同類平臺經驗,平均每5 000條短信為1個推送任務(相同內容),系統占用空間計算見表2。

表2 推送任務系統占用空間計算

在以上基礎上,系統存儲需考慮三防責任人基礎數據(規劃目標用戶為100萬人,每用戶基礎數據2 M)、推送內容數據(200 M)等。參考以上計算,考慮今后業務發展需要建議系統采用磁盤整列存儲方式,具體存儲空間以2倍冗余,具體可采購12塊600 GB 15 K SAS10 000 rpm硬盤,采用raid 5設置,實際存儲大于5 T 可滿足系統存儲要求。

4 發送能力測試

根據短信網關發送功能的需求,系統需滿足全省43萬三防責任人的預警信息推送需求,而且要實現150條/s的短信發送能力,并接入移動、電信和聯通3家運營商短信網關通道。據此目標,平臺按照60萬個三防責任人號碼的數據量來進行性能測試,其中移動號碼占80%,聯通號碼占10%,電信號碼占10%。測試的結果為：總發送耗時約44 min,其中3家運營商移動號碼發送耗時情況見表3。

表3 3家運營商移動號碼發送耗時情況

面對3家運營商共60萬個移動號碼的短信發送測試,系統的短信發送速率達到227條/s,滿足了平臺150條/s的短信發送能力要求,大大提高了預警信息發布的高效性、穩定性和安全性。

5 應用成效及推廣應用

系統自2015年5月正式進入試運行階段,截至2016年9月,系統當前用戶超過2 300人,其中登陸使用人數情況超過12萬人,所有賬號用戶已成功登陸使用系統功能。其中,相關三防責任人數超53萬,已發7 434多批次,已發送超13 543 400多條短信,成功發送超13 339 000條,發送成功率約為98.5%,其中接近1%的發送失敗原因為移動號碼不正常或錯誤,剩下的0.5%為未知錯誤,可能由于網絡中斷或設備故障引發的。

采用短信網關技術發布山洪災害預警信息,可以避免短信貓、MAS等短信發送技術的先天不足,確保預警信息及時有效送達。該短信推送技術具有非常高的穩定性和到達率,在網絡良好和移動號碼正常的情況下,到達率可以達到100%,目前已廣泛應用于企業短信、銀行短信通知、呼叫中心和地震預警等領域,未來更多的會被應用到各種增值業務、市場推廣和身份驗證等服務上,具有很高的應用價值,值得我們推廣和學習。

6 結語

目前,平臺已建設完成,測試和試運行結果表明系統性能穩定、操作方便,且短信的發送能力達到了預期的要求和水平。

平臺的投入使用,一方面可以避免各地市預警信息發布的重復建設,開啟資源共享,減少浪費；另一方面,提高預警短信的發送能力,根據性能測試報告,發送率可達到227條/s,相當于每分鐘可發送短信超過1萬條。同時,通過短信網關技術實現短信發送,在移動號碼正常的情況下,到達率可以達到100%,確保預警重要信息及時送至相關三防責任人,以便做到險情早發現、早控制、早排除,全力避免人員傷亡,最大限度減少災害損失。

[1] 江鐵成.基于SMGP協議的短信息平臺系統實現[J].景德鎮學院學報,2006(3):33-36.

[2] 廖峰.基于SGIP協議的短信網關客戶端API應用程序接口的設計和開發[J].計算技術與信息發展,2009(8):44-45.

[3] 王曉年,潘永湘,張迎春,等.基于CMPP協議短消息收發的實現[J].計算機應用研究,2012(9):148-150.

(本文責任編輯 馬克俊)

Research and Implementation of Key Technologies in Guangdong Flash Flood Disaster Warning Information Release Platform

LIN Yilin, OUYANG Xianliang, CHEN Liangxiong, LI Zhouyang

(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower，National Engineering Laboratory of Estuary Hydropower Technology，Guangzhou 510635，China)

In this paper, the current situation and shortcomings of Guangdong Flood Disaster Warning Information Release Platform are described. Moreover, the functional requirements, construction ideas and system testing of the new platform constructed by the short message gateway technology are introduced. In the case of sending message to the right mobile number, the system will achieve the transmission capacity of 150/S and the arrival rate of 100%.

flash flood disaster; early warning; short message; gateway

2016-09-25;

2016-10-11

林奕霖(1984),男,碩士,高級工程師,從事水利信息化工作

TV877；TN929.5