氣象影視產品自動處理系統的設計與實現

傅仁壯，吳坤悌，符傳博，苗衛東，陳 君

(1.海南省氣象服務中心，海南 海口 570203;2.海南省南海氣象防災減災重點實驗室，海南 海口 570203；3.海南省氣象臺，海南 海口 570203)

氣象影視產品自動處理系統的設計與實現

傅仁壯1，吳坤悌1，符傳博2,3，苗衛東1，陳 君1

(1.海南省氣象服務中心，海南 海口 570203;2.海南省南海氣象防災減災重點實驗室，海南 海口 570203；3.海南省氣象臺，海南 海口 570203)

隨著海南氣象影視事業的不斷發展，氣象局對需要收集和處理的氣象資料的數量和質量都有了較高要求。而氣象數據采集、存儲、分發等流程目前仍然通過人工進行操作，不能達到較好的效果。為充分發揮人員效率和海南省技術設備優勢，設計了一個氣象影視產品自動處理系統。該系統的功能包括自動獲取多路影視資料，自動轉換和打印天氣預報編碼和文本，并且用戶可以對實時氣象資料狀態進行監控。該系統已經投入使用，同時對系統的穩定性和運行效率進行了詳細的測試分析。結果表明，該系統實現了氣象影視產品的自動化處理，在一定程度上節省了勞動力、提高了工作效率，能夠保證制作業務效率和質量的同步加強，對氣象影視產品的處理有一定應用價值。

氣象影視；產品；自動處理；測試分析

0 引 言

隨著計算機技術的快速發展，各個領域的科研人員設計了許多輔助系統解決一些實際的問題[1-5]。在氣象領域方面，氣象影視事業不斷發展壯大，氣象局對收集和處理的氣象資料的數量和質量都有了較高的要求[6-8]。各市縣的氣象數據資料包括天氣預報碼，天氣預報視頻資料和突發災害氣象資料等數據量不斷呈上升趨勢，而隨著氣象“集約化”趨勢[9-10]，需要將省內各市縣氣象數據在省氣象中心集中處理再分發到各市氣象局，使得影視日常節目制作量和向各地市的發送量同樣日漸增長。而從氣象數據采集、存儲、分發到監控等大部分流程，目前仍然通過人工的手工記錄方式進行操作，效率低下，資源浪費嚴重，且不能達到較好的效果，嚴重阻礙了海南省氣象影視事業向科技化和現代化的發展進程。

西方國家在氣象影視事業發展方面較為成熟。美國天氣中心開發的Weather Center系統能夠自動生成二維、三維氣象圖形，目前已應用于世界各國的天氣播報中；加拿大制作了一套全頻道預警系統輔助軟件，當達到警報要求的氣象發生時，可以快速監測該氣象并在全國電視頻道中插播警報字幕。根據本省的實際情況，筆者認為海南省氣象中心急需一套氣象影視制作的輔助軟件，以充分發揮人員效率和海南省技術設備優勢。2008年，廣州氣象局的余海軍等[11]從系統構建的設計方案、設備選型等方面設計了地市級氣象影視制作系統，應用在廣州市番禺區氣象局并取得了良好的效果；2009年，潘麗娜[12]采用Delphi7.0開發了氣象影視資料的自動分發系統，代碼量少，系統精簡且優化了廣西氣象影視制作業務流程；2014年，周口氣象局的王怡等[13]對現有氣象資源進行有效改造，采用模塊化、模板式的編輯架構設計了集約化氣象影視系統，從整體方面提高了氣象業務制作水平。對氣象資料的自動處理已經成為未來大數據時代氣象局的主要氣象處理方式之一[14-16]。

根據海南省氣象局的實際業務要求，設計了一個氣象影視產品自動處理系統，能夠將氣象業務中涉及到的一些人工操作轉為計算機輔助業務自動完成。該系統包括自動獲取地市級多路影視資料，自動轉換天氣預報編碼和自動打印氣象文本資料，以及對系統實時狀態進行監控。節省了勞動力，能夠保證制作業務效率和質量的同步加強，適用于海南省的實際情況，且對其他省市氣象影視產品的自動處理具有一定的參考價值。

1 系統需求分析

1.1 氣象影視資料和產品定義

氣象影視資料是指各地短期天氣預報，島礁和港口預報，城市天氣預報文本文件，電碼文件以及專業氣象服務資料等。氣象影視產品是指匯總各地影視資料，經過分發、打印、電碼校驗和轉換后，再通過編導和主持人的錄制產生的氣象影視產品和氣象文本文件，最后這些氣象文件被傳輸到各地市的氣象服務器中。其處理過程如圖1所示。

圖1 氣象影視產品制作過程

1.2 氣象影視資料需求

為實現對氣象影視資料的自動處理，在獲取資料時首先需要對各地市上傳的氣象資料進行監控，同時進行備份，確保氣象影視產品的來源；其次，各種資料根據氣象節目和產品的實際需要分發至不同影視產品制作部門進行錄制準備工作。主持人和編導每天需要制作大量節目，因此系統需要對省會城市文本資料進行自動打印，通過系統對城市預報電碼的自動校驗和轉化代替傳統的人工操作，提高節目制作效率。

1.3 氣象影視產品需求

為了應對制作過程中的突發情況，在氣象影視資料的處理中，工作人員需要對整個過程進行監控。傳統通過人工監控大量資料數據的方式效率低下，通過系統自動監控并定期檢查操作日志，能夠避免誤操作對產品質量的影響。為確保各地市能及時得到影視產品，影視產品制作完成后需要按照節目的種類，形式和各地市的實際需求，自動分發產品至各地的氣象局。

2 系統設計

2.1 系統結構

系統的整體結構如圖2所示。

圖2 系統整體結構

在圖2中，系統以氣象基礎數據為基礎，采用層次化和模塊化以及面向對象分析和設計的方法[17]。系統架構為經典的C/S結構，其中，服務端是本系統數據庫，客戶端分為數據采集子系統和影視產品處理子系統。數據采集子系統采集到基礎數據的共享文件和數據庫數據，并分類存放在系統數據庫中；影視產品處理子系統對系統數據庫里的數據和資料進行加工、封裝成產品并實現自動打印或者以傳真、FTP等方式發布給海南氣象服務中心的編輯、編導、主持人等。

2.2 基礎數據

基礎數據主要分為共享文件和現有數據庫的數據，其中共享文件的文本文件和圖片主要來自于海南省科學研究所、氣候中心、氣象臺、服務中心、人影中心和信息中心等單位的業務系統或共享磁盤中，數據庫的預警信號和預報數據主要來自于氣象臺等省級直屬單位現有系統的數據庫中。數據采集子系統把采集到的共享文件存放在特定的共享磁盤或共享文件夾中，把系統采集到的有用數據存放在本系統數據庫中。

2.3 系統服務端

本系統的服務端就是系統的數據庫，該數據庫采用Microsoft SQL Server 2008，主要設計的表有系統用戶表(用于儲存用戶的登陸信息，包括用戶名、角色和密碼等)、市縣地名表(用于存儲全國省會、海南19個市縣及海南全部鄉鎮的地名)、天氣預報表(用于存放未來24小時、48小時、72小時等三天的預報數據，主要分為全國省會預報表、海南地市預報表、海南鄉鎮預報表、港口預報表和島礁預報表)、預警信號表(用于實時存儲災害性天氣的基礎數據)、電碼編碼變換表(用于各類天氣預報數據解析成對應的編碼數據，然后應用到非編系統中)、影視資料表(用于調用文本和圖片所需要的內網網址或共享文檔的具體路徑等)。

2.4 系統客戶端

系統客戶端主要包括數據采集子系統和影視產品處理子系統兩大部分。

數據采集子系統的主要作用是對共享文件和數據庫數據的采集、整合、查看和下載等。其中，數據采集全部使用自動采集方式實現，共享文件的文本和圖本可以在自動打開的共享文檔中獲取,也可以在系統的顯示界面中直接下載，數據庫的預警數據和預報數據直接在系統的界面中顯示。預警數據采集使用每隔5分鐘自動輪詢并同步的方式對預警數據庫中相應的信息表進行查詢，一旦查詢到相應的數據，對數據進行解析并顯示到系統界面上。預報數據采集根據全國各省和全省19個市縣發布預報的時間提前30分鐘輪詢港口和島礁的3天預報以及鄉鎮、地市、省會的7天預報，并對查詢到的預報解析，以圖形方式顯示在界面上。

影視產品處理子系統的功能是產品的自動生成、自動轉換、自動校驗、一鍵式發布以及自動監控等。提高業務人員工作效率，實現業務的自動化、流程化、可控化。主要包括5大功能模塊。

2.5 系統功能模塊設計

文中為氣象影視產品自動處理系統設計了自動獲取和分發氣象資料模塊、自動校驗轉換編碼模塊、文本自動打印模塊、用戶監控界面模塊和氣象產品自動分發模塊。總體框圖如圖3所示。

圖3 系統總體模塊框圖

如圖3所示，通過自動獲取和分發氣象資料模塊在源服務器中搜索制作節目所需資料，根據資料內容進行判斷，文本內容通過自動打印模塊打印出紙質資料，并判斷是否需要進行氣象編碼轉換，通過主持人和編導等制作過程將氣象影視資料轉化為氣象影視產品，最后通過氣象產品自動分發模塊將制作好的產品上傳到各地市氣象局指定的服務器中。

2.5.1 自動獲取和分發氣象資料模塊設計

該模塊的主要功能為獲取和分發：根據具體節目要求，按照時間、地市和類別等在氣象資料服務器中進行搜索，從中獲得節目制作所需資料；按照資料是否為文本，是否需要電碼轉換等條件進行分類；分類后將氣象文本資料和氣象電碼資料分發到相應服務器中，將其他氣象影視資料自動分發到主持人和編導等工作人員的制作設備中；同時，為保證資料的可靠性和今后對資料獲取過程能夠復查，用戶監控界面實時監視該過程中資料狀態的改變，并在服務器中自動生成氣象資料獲取和分發日志，按照時間和類別進行保存。

2.5.2 文本自動打印模塊設計

氣象資料中有城市預報文本文件，通過前一步分發模塊中識別出文本資料，并存儲在對應的文本服務器中。如果在每個氣象節目錄制前通過人工打印氣象資料，不僅耗時巨大，也使主持人和播報人員的工作效率降低，無法完成規定量的各地市氣象節目錄制要求。而文本自動打印模塊大大減少了工作量，在程序中調用打印機接口統一對服務器中的文本進行打印，同時，將文本集中在服務器中進行處理，大大降低了氣象資料復查的工作。在節目出錯時，通過查看文本打印日志和進行文本搜索能夠很快找到出錯文本內容，方便進行下一步處理。

2.5.3 自動校驗轉換編碼模塊設計

該模塊的主要功能為對電碼服務器中的電碼文件進行校驗和轉換。為了降低傳輸量，壓縮氣象資料中的電碼文件，提高傳輸速率，氣象電碼有自己的一套編碼規則。該模塊內置該電碼和實際播報系統字符之間的轉換字典文件，在電碼服務器接收到電碼文件后對其進行校驗，通過查找字典將對應電碼轉換為適合播報的字符，將不能轉換為對應字符的電碼視為誤碼進行濾除，從而得到翻譯后的字符文件，將節目需要的文件傳輸給節目制作中的電視預報鏡頭。

2.5.4 氣象產品自動分發模塊設計

氣象產品自動分發模塊主要功能是對制作好的氣象影視產品進行分發，自動將各地市氣象產品節目發送到地市氣象局的服務器中。首先建立內部系統和各地市氣象產品FTP服務器的連接，對節目制作過程得到的產品的名稱和標志進行查找和分類，并查詢FTP服務器中是否有重復氣象產品。制作得到各地市對應的氣象產品后，在內部系統中將其分別上傳至各地市氣象局的FTP服務器。由于氣象產品分為視頻節目和文本播報等不同形式，各地市可以根據需要從FTP服務器的對應目錄中下載不同形式氣象節目。

2.5.5 用戶監控界面模塊設計

用戶監控界面模塊主要給用戶提供可視化窗口，監控氣象影視產品制作過程中的狀態改變情況，包括已獲取和未獲取的氣象影視資料，已打印和未打印的氣象文本資料，已轉換和未轉換的氣象電碼資料，以及已分發和未分發的氣象產品。對比通過人工定期檢查工作日志來查看產品制作狀態的方法，用戶監控界面能夠及時發現出錯現象，判斷流程中的出錯環節，并通過人工介入的方式進行快速糾錯，保證節目制作的穩定性，較好應對某些突發錯誤情況，防止系統癱瘓。

3 系統測試分析

本次測試主要包括硬軟件運行的穩定性和系統的工作效率兩個方面。表1顯示了系統從硬件、軟件、容錯三方面進行的穩定性測試。其中，硬件測試是長時間運行系統穩定性和重復啟動系統是否有障；軟件測試在連續72小時內，使用loadrunner9.1測試軟件模擬虛擬50個用戶同時進行多任務操作；容錯測試是在完全斷網的情況下分別測試系統菜單和所有相關功能。

表2是系統的工作效率測試。把4個業務骨干分成兩組，對兩組成員同時使用現有系統制作的產品和原有系統制作產品進行效率對比，再求兩組成員制作產品效率的平均值。

表1 系統穩定性測試

表2 系統效率測試對比

4 結束語

針對海南省氣象產品制作需求量大、效率低下等現狀，設計了一個氣象影視產品自動處理系統。通過多線程編程技術和FTP文件傳輸技術對各地市上傳的氣象資料進行分類和篩選，并保存至各分類服務器中，對電碼和文本等資料自動進行處理，給相關制作人員提供流水作業條件，使一些聲音錄制和視頻錄制節目能夠同時進行，將產生的氣象產品分發上傳至各地市服務器中。通過這樣的集中制作，減少了節目制作時間，提高了工作效率，同時高效利用了海南省氣象局的資源。

[1] Kolosz B W,Grant-Muller S M.Appraisal and evaluation ofinterurban ITS:a European survey[J].IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,2015,16(3):1070-1087.

[2] Dion F,Oh J S,Robinson R.Virtual tested for assessing probe vehicle data in surveillance systems[J].IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,2011,12(3):635-644.

[3] Chen Zhijun,Liu Xin,Yan Xueqin,et al.The intelligent detection system of the machineroomless elevator based on WSN[J].Journal of Advanced Materials Research,2011,339:67-70.

[4] Mueller C,Saxen T,Roberts R,et al.NCAR auto-nowcast system[J].Weather and Forecasting,2003,18(4):545-561.

[5] 段 登,邱意敏,周 力.基于zigbee技術+3G網絡的多電梯遠程監控系統[J].計算機系統應用,2012,21(3):185-189.

[6] 劉洪民.地市級氣象影視演播制作系統的設計與實現[J].氣象科技,2015,43(1):87-90.

[7] 陳 亮,王小堅,吳坤悌,等.海南省氣象服務產品分發系統設計與應用[J].氣象科技,2015,43(1):76-81.

[8] 張建敏,羅 昶,王建森,等.省級氣象計量檢定業務自動化系統[J].應用氣象學報,2012,23(2):251-256.

[9] 岑杰軍.氣象影視業務管理輔助系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學,2012.

[10] 雷升鍇,劉紅陽,張祥鋒.省級公共氣象服務系統整體設計與實現[J].氣象科技,2015,43(2):216-220.

[11] 余海軍,姚立斌.地市級氣象影視制作系統的設計與實施[J].廣東氣象，2008,30(4):51-52.

[12] 潘麗娜.氣象影視資料及產品的自動分發處理與實現[D].成都：電子科技大學,2012．

[13] 王 怡,凌予杰,原林茹.地市級集約化氣象影視制作平臺的研究與應用[J].氣象與環境科學,2014,37(2):100-106.

[14] 章 娜.氣象影視視頻采集系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學,2011.

[15] 張雪芬，薛紅喜，孫 涵，等.自動農業氣象觀測系統功能與設計[J].應用氣象學報,2012,23(1)：105-112.

[16] 耿建軍.基于C#技術的氣象資料分析與服務產品制作軟件設計與實現[J].氣象科技，2013,41(4):648-652.

[17] 梁 軍，聶瑞華.面向對象存儲的文件系統Lustre[J].計算機工程與設計，2015，36(6):1666-1670.

DesignandImplementationofAutomaticProcessingSystemofMeteorologicalTelevisionProducts

FU Ren-zhuang1，WU Kun-ti1，FU Chuan-bo2,3，MIAO Wei-dong1，CHEN Jun1

(1.Meteorological Service Center of Hainan Province，Haikou 570203,China；2.Key Laboratory of South China Sea Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Hainan Province，Haikou 570203，China;3.Hainan Meteorological Observatory,Haikou 570203,China)

With the continuous development of meteorological television career in Hainan,the higher requirements of quantity and quality for meteorological data to collect and deal with are presented by meteorological bureau.Collection,storage and distribution and other processes of meteorological data are still operated by manual,which cannot achieve good results.To give full play to the efficiency of personnel and technology advantage of Hainan Province,an automatic processing system for meteorological television products is put forward,the functions of which include automatic acquisition of multichannel video data,automatic conversion and printing of the weather forecast code and the text,and monitoring the real-time meteorological data for the user.It has been put into practice and its stability and efficiency are tested and analyzed in detail.It is showed in the test that the system has achieved automatic processing of meteorological television products,saving the labor to some extent,improving work efficiency,and enhancing the efficiency and quality of manufacturing business,with certain application value for meteorological television products.

meteorological television;products;automatic processing;test analysis

TP31

A

1673-629X(2017)12-0183-04

10.3969/j.issn.1673-629X.2017.12.039

2016-12-13

2017-04-19 < class="emphasis_bold">網絡出版時間

時間：2017-08-01

海南省自然科學基金(20154182)；海南省氣象局科技創新項目(HNQXQN201507)；華南區域氣象中心科技攻關項目(GRMC2014M17)

傅仁壯(1987-)，男，碩士，工程師，研究方向為氣象業務系統開發及維護；吳坤悌，高級工程師，研究方向為應用氣象。

http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20170801.1555.060.html