陳浩 羅希昌 張亞 孫添

（安徽省公共氣象服務中心 安徽省合肥市 230011）

我國高速公路氣象信息系統起步較晚但是發展迅速，并且各省均取得較好的成果：2009年，河北根據境內安裝的43 套氣象觀測站，開發了交通氣象監測及信息服務系統，然而并未達到全省覆蓋[3]；楊忠恩等人建立了移動互聯網的交通氣象服務系統，但沒有考慮溫度對高速交通道路的影響且系統與用戶之間的交互性不強[4]。

本文基于移動端的高速氣象服務系統結合了智能客戶端、地理信息系統（GIS）、計算機遠程通信等技術，將高速氣象的數據進行整合集成做成可視化的移動端系統。本系統有著多要素、精細化、格點數據的支撐，結合精細化、網格化的地理數據信息能夠提供定時、定量、定點精準服務。本系統采用Android 開發語言，具有很強的跨平臺性、操作方便，交警只需要一部手機（刪除），極大提高了交警部門對惡劣氣象信息及預警的快速接收和處置能力，實現了道路交通現場和指揮中心的有效互動。

1 總體設計

系統架構符合面向服務的架構（Service-Oriented Architecture）基于移動端的高速氣象服務系統采用C/S 的開發架構SOA 理念，采用層次化的設計模式，保證了系統具有很強的可擴展性、可移植性、可維護性。系統的總體框架圖如圖1 所示，基于移動端的高速氣象服務系統系統總體框架包括戶層包括辦公PC、智能移動設備、指揮中心管理平臺。其中基礎支撐層提供基礎支撐，包括逐小時逐公里的精細化氣象預報、各類實況觀測資料、地理信息和其他基礎信息構成的綜合數據庫。業務服務層根據預報結果和最新實況資料，結合數學模型和經驗制作各類交通氣象服務產品和預警信息，并通過統一服務平臺向不同渠道發布。網絡接入層是溝通終端和服務平臺的橋梁，為用戶提供安全的網絡連接和通信。終端用戶層可以是移動互聯網中的智能設備，如手機、平板等，可以是辦公PC 及各類信息發布設備，也可以是用戶自有的系統接口。

2 關鍵技術

2.1 調度指令交互傳遞技術

利用基于位置的服務(Location Based Services，LBS)技術和無線通訊技術，實現高速交警調度指令上下交互?？蛻舳嗽O計了現場視頻、圖片等信息的實時上傳，以及指揮中心的指令廣播和單點下發等功能，滿足了高速交警日常業務中采集第一手現場信息的需求。此外客戶端還設計了基于自動定位功能的服務應用，如智能導航、電子簽到、在崗位置查看等，使其融入到高速交警的日常業務中去，增加用戶的使用頻率。

2.2 精準推送SDK實現消息通知（PUSH技術）

受限于Android 系統，APP 后臺存活時間一直受限制，用戶也不可能將應用放在前臺運行，從節約用戶手機電量和網絡流量角度考慮，也不可能采用輪詢的方式保持APP 和服務端的連接，因此采用PUSH 技術最佳方案。為保證預警和指令信息能及時發送到客戶端，IOS 版本采用了官方APNs 推送服務，因為Android 官方的推送服務GCM 在國內無法使用，因此Android 版本的APP 采用了第三方消息推送服務，客戶端只需要導入第三方提供的lib 庫，有第三方管理長連接，負責消息的接收/發送，同時對消息都有比較詳細的報表數據，可以用于做數據分析、挖掘，改善用戶體驗，有效解決了消息推送問題。

圖1：系統的總體框架圖

圖2：數據存儲結構圖

2.3 LBS基于位置的服務技術

基于位置的服務(Location Based Services，LBS)是將移動通信網絡和衛星定位系統結合起來，采用多種定位技術和數據處理技術交叉融合的信息服務模式，可以向終端用戶提供位置信息，集成各種與位置相關的業務。高速氣象安全衛士APP 通過實時獲取警員位置并同步到服務端，服務端根據位置信息自動推送周邊天氣實況和預警信息。指揮中心還可以根據位置信息準確掌握警力布置情況，實現電子簽到等功能。

2.4 數據管理

基于移動端的高速氣象服務系統數據庫有基礎地理數據庫、綜合氣象數據庫、交通氣象專題數據庫和業務支撐數據庫，其中數據類型分為結構化數據、半結構化數據和非結構化數據三大類型?；A地理數據庫和業務支撐數據庫中的自動站氣象站各種氣象要素的實時和歷史數據、交通部門的站點數據等屬于結構化數據?；A地理數據庫中的云圖、雷達以及模式預報的輸出的柵格數據及綜合氣象數據庫中的各種氣象要素的網格數據屬于半結構化和非結構化數據。本系統針對氣象數據類型的特點，從實際需求出發，設計出一套基于云分布式存儲技術的數據存儲方法，結構圖見圖2。

3 功能設計與實現

高速氣象安全衛士APP 按功能類型的不同大致可分為5 大個功能模塊，總體功能如圖3 所示。分別是實況數據查看、預報信息接收、服務材料查看、拍照上傳、用戶設置。

3.1 實況數據查看

實況數據查看功能融合了MLS(移動位置服務)[5]和GIS 系統技術。采用MLS(移動位置服務)以電子地圖的形式實時顯示用戶的位置，保留了GIS 系統的基本地圖操作，如：拖移、放大、縮小、全圖、羅盤導航、圖層控制等[6]?；谝苿佣说母咚贇庀蠓障到y可以根據用戶所在位置或設置的關心路段和站點，實時顯示周邊范圍內交通氣象站的觀測資料，點擊圖標可顯示該自動站當前觀測信息。

3.2 預報信息接收

預報信息接收功能顯示預報預警信息，分為短期天氣預報、大霧監測預警、路面濕滑指數預報、橫風風險預警、爆胎指數預警。預報為全省概況每天更新三次；預警為0-6 小時短時預警和0-30 分鐘臨近預警，不定時發布。

3.3 服務材料查看

服務材料查看功能顯示“高速公路氣象服務日報、旬報、月報，預評估報告和交通氣象服務專報5 類服務材料。每類材料默認顯示最新的10 條，點擊查看時程序會檢查是否已下載或者緩存文件是否存在，有則顯示本地文件，沒有則從服務端下載。

3.4 信息上傳及指令功能

該功能實現了警員和指揮中心之間實時信息互動，用戶可以拍攝現場照片、視頻或選擇照片、視頻等實時上傳到指揮中心，上傳信息中自動添加了經緯度信息。指揮中心能夠第一時間掌握現場情況，滿足了交警指揮中心采集現場信息的需求，從而可以更好地進行指揮調度。同時通過指令功能，指揮中心可以批量或單獨對APP下達指令信息，實現了日常業務管理信息的有效互動。

3.5 用戶自定義設置

用戶設置功能可以實現賬號信息可以對賬號進行修改注冊，維護個人信息。提醒設置可以設置聲音提醒的方式。針對于能見度、溫度、雨量、風速設置提醒閾值。路段設置可以設置需要提醒的路段，實現了“分區、分眾”的個性化交通氣象服務。檢查更新及數據維護可以實現數據的更新，具有可維護性。

4 創新點

高速氣象安全衛士APP 針對高速交通氣象管理部門量身定做，以智能移動終端為載體，將交通氣象服務延伸了每個管理人員手中，實現了“服務內容按需定制、氣象信息精準推送、應急指令交互傳遞”，在2015年度“工商銀行杯”安徽省信息十件大事評選中被評為信息化創新產品。

圖3：系統總體功能圖

5 結論與展望

基于移動端的高速氣象服務系統可以以自主配置的形式向高速交警提供高速公路沿線自動站監測數據、預報預警信息、氣象服務產品的個性化定制，減少了群發信息造成的干擾，同時客戶端根據消息啟動數據下載、告警等動作行為，降低了客戶端程序對手機資源和網絡流量的消耗，提升了用戶體驗，實現了精細化、人性化服務。客戶端能實現現場視頻、圖片等信息的實時上傳，以及指揮中心的指令廣播和單點下發等功能，有效的提高了交警隊惡劣天氣的有效應對和快速處置能力。基于移動端的高速氣象服務系統定義了高效的數據存儲及傳輸規范和統一的調用接口，易于移植推廣，只需簡單的數據適配即可無縫應用到其他省市和地區的交通氣象服務業務中，客戶端的架構和設計理念也可應用到其他專業氣象服務中，具有廣闊的應用前景和較高的推廣價值。