基于CIMISS的災害性天氣監測預警平臺＊

李淑靜 王錫良 王李萌 謝凱

1.黑水縣氣象局；2.汶川縣氣象局

為了實現對黑水縣境內的災害性天氣進行監測，以CIMISS 平臺作為數據源，采用C#語言，結合Quartz.NET 開發了黑水縣災害性天氣監測預警業務平臺。結果表明，該平臺能對黑水縣境內的大風、強降水和雷電等災害性天氣信息進行實時監測，在實況數據達到一定的閾值時，通過自動播放聲音、界面展示和發送手機短信等方式，及時對氣象、決策、電力等部門的相關工作人員進行災害性天氣預警。極大地減輕了工作人員的勞動強度，提高了工作效率，在氣象服務和防災減災工作中發揮了重要作用。

黑水縣位于阿壩藏族羌族自治州中部、青藏高原東南緣橫斷山脈中段北端的岷江上游，岷山與邛崍山脈交匯處，以境內黑水河得名。縣域地勢由西北向東南傾斜，地形主要為高山峽谷地貌，高程由1500 ～4000m。黑水縣屬季風高原型氣候，旱、雨季分明，日照充足，氣溫年較差較小，日較差較大[1-5]。獨特的地形造就了明顯的立體性氣候，大風、強降水、雷電等災害性天氣頻發，災害性天氣及其帶來的山洪、泥石流、山體滑坡等次生災害嚴重危及人民群眾的生命財產安全。為了避免或減輕災害性天氣造成的危害，除了需要準確和可靠的天氣預報，還要對天氣發展、演變過程中的信息進行監測，當天氣實況數據達到一定的閾值，可能會造成災害時，及時對相關人員進行預警，以采取一切必要的防范措施。基于這一需求，以CIMISS 為數據源，選用C#開發語言，結合Quartz.NET 開發黑水縣災害性天氣監測預警業務平臺，實現對黑水縣境內的天氣實況信息進行不間斷的可靠監測。當滿足一定的條件時，通過播放告警聲音、軟件界面顯示和發送手機短信進行預警。及時的災害性天氣預警信息為決策部門的決策部署提供了客觀參考，為防災減災贏得寶貴時間。

1 系統總體架構

為了實現對天氣信息進行監測，本平臺以全國綜合氣象信息共享系統CIMISS 作為數據來源，以Quartz.NET 作為.NET 平臺下的作業調度系統，以實現連續、穩定和可靠的作業調度。系統運行時，Quartz.NET 調度各個作業每隔5min 對CIMISS 分布式數據環境中屬于黑水縣境內的1h 強降水、3h 強降水、大風和雷電數據進行監測，當監測到實況數據達到一定的閾值時，立即以播放告警聲音、界面顯示和發送手機短信等方式進行預警。如圖1所示。

圖1 系統總體架構圖Fig.1 Overall architecture diagram of the system

1.1 數據基礎平臺

全國綜合氣象信息共享平臺（China Integrated Meteorological Information Service System，簡稱CIMISS)由中國氣象局設計、研發。集氣象數據收集、加工處理、存儲管理和共享服務于一體，由收集與分發模塊CTS、數據加工處理模塊DPC、數據存儲管理模塊SOD、綜合業務監控模塊MCP、數據共享服務模塊GDS 五個功能模塊組成，分別部署在國家和各省級氣象數據中心。提供包含l4 類147 種實時、歷史數據的在線存儲服務。在全國推行統一的技術架構、數據處理流程、數據處理標準、數據存儲規格和服務規范，為氣象業務和科研用戶提供快捷、便利的數據應用環境。

1.2 Quartz.NET

Quartz.NET 是一個功能強大的、開源、輕量的作業調度框架，是Java 作業調度系統Quartz 在.NET 平臺的實現，可用于WinForm 和ASP.NET 應用中。可以用它來為執行一個作業而創建簡單的或復雜的調度，從小型應用到大型企業級系統都能適用。其核心元素包括調度器Scheduler，觸發器Trigger 和作業Job。其中Scheduler由SchedulerFactor 創建，是實際執行調度的控制器，管理Quartz.NET 應用運行時環境。Trigger 和Job 是任務調度的元數據，Trigger 用于定義任務調度的時間觸發規則，即按照什么時間規則去執行任務。Job 是作業的類型，描述了作業是如何執行的。JobDetail 是Job 的實例，它包含了該實例的執行所需要的數據。一個Job 可以關聯多個Trigger，但是一個Trigger 只能關聯一個Job。一個調度容器Scheduler中可以注冊多個JobDetail 和Trigger。當Trigger 與JobDetail 組合，就可以被Scheduler 容器調度了。

2 監測預警平臺開發步驟及關鍵代碼

建立.NET 項目，在工程中添加對Quartz.DLL 文件的引用，并引入命名空間：

using Quartz；

Quartz.NET 采用了基于多線程的架構。程序啟動時，框架初始化一套Worker 線程，這些線程被調度器用來執行預定的作業。作業是一個執行任務的.NET 類，需要實現Quartz.IJob 接口和IJob 接口中包含的唯一的Execute()方法，作業從這里開始執行，Execute()方法內就是定時執行的工作代碼。下面以監測強降水為例，進行說明。

Dictionary＜string，List＜RainInfo＞＞ dict_cur =new Dictionary＜string，List＜RainInfo＞＞()；

List＜RainInfo＞ lstShow = new List＜RainInfo＞()；

CimissHelper cimissHelper = new CimissHelper()；

foreach (string curTimeRange in cimissHelper.strLstRainRangetime)

{

List＜RainInfo＞ lstRet = new List＜RainInfo＞()；

dict_cur.Clear()；

if (curTimeRange == "OneHourRange")

{

//從CIMISS 獲取時間段1 小時內的降水合計

dict_cur = cimissHelper.getRainFromCimiss(cimissHelper.strTimeRange_callRain_oneHour，"OneHourRange")；

//處理從cimiss 返回的1 小時降水數據，發送手機預警短信，返回應該被顯示的數據列表。

if (dict_cur.Count ＞ 1)

{

lstShow = ProcessReturn_Rain(dict_cur，dict_old_rain_oneHour，"OneHourRange")；

//把數據更新到界面的對應grid

FrmMain.ShowRainData(lstShow，curTimeRange)；

}

}

else if (curTimeRange == "ThreeHoursRange")

{

（以下代碼與上雷同，略）

}

}

實現從CIMISS 中獲取降水數據的代碼如下：

public Dictionary＜string，List＜RainInfo＞＞getRainFromCimiss(string curTimeRange，string strCurTimeRange)

{

string statEleValueRanges = ""；//降水統計值范圍

Dictionary＜string，List＜RainInfo＞＞ dictTime_rainData = new Dictionary＜string，List＜RainInfo＞＞()；//雨的時間及其對應的數據列表

string domainName = "http：//10.194.89.55/cimiss-web/api？"；

string userId = "userId=BCCD_****_****"+"&"；

string pwd = "pwd=****"+"&"；

//statSurfEleInRegion：按時間段、地區統計地面數據要素

string interfaceId = "interfaceId=statSurfEleInReg ion"+"&"；

//降水從“中國地面分鐘降水資料” 中讀取

string dataCode = "dataCode=SURF_CHN_PRE_MIN"+"&"；

string elements = "elements="+"Station_Name，Cnty，Lat，Lon，Alti&statEles=SUM_PRE"+"&"；

string timeRange = "timeRange="+curTimeRange+"&"；

string adminCodes = "adminCodes="+"513228"+"&"； //黑水縣的行政編碼：513228

if (strCurTimeRange == "OneHourRange")

// 統計降水量：一小時降水超過10 毫米

statEleValueRanges = "statEleValueRanges="+"SUM_PRE：[10，999]"+"&"；

else if(strCurTimeRange == "ThreeHoursRange")

// 統計降水量：三小時降水超過25 毫米

statEleValueRanges = "statEleValueRanges="+"SUM_PRE：[25，999]"+"&"；

string orderBy = "orderBy=SUM_PRE：asc"+"&"； //以降水統計字段升序排序

string dataFormat = "dataFormat="+"json"；

string url = domainName+userId+pwd+interfaceId+dataCode+elements+timeRange+adminCodes+statEleValueRanges+orderBy+dataFormat；

//返回json 格式的字符串

string strRstJson = HttpUitls.GetHttpResponse(url)；

JObject jsonObj = JObject.Parse(strRstJson)；

//查詢成功，并且有數據返回

if ((int)jsonObj["returnCode"]== 0 && (int)jsonObj["rowCount"]＞ 0)

//處理從cimiss 返回的json 格式的數據

dictTime_rainData = ProcessRetText_rain(jsonObj，strCurTimeRange)；

return dictTime_rainData；

當有滿足條件的降水數據時，調用通信公司的短信發送接口發送預警短信。代碼如下：

string Content = strContent；

string PhoneNumbersReceive = ""；//接收預警信息的手機號碼

string SignName = ""； //短信簽名

SignName = "[黑水氣象 黑水應急]"；

PhoneNumbersReceive = GetPhoneNumbersFrome Cfg("rain")；

StringBuilder sb = new StringBuilder()；

sb.Append("LoginName=").Append("AB***")//賬號

.Append("&pwd=").Append("AB***")//密碼

.Append("&Mobile=").Append(PhoneNumbersReceive)

.Append("&Content=").Append(Content) //短信內容

.Append("&SignName=").Append(SignName)//短信簽名

.Append("&FeeType=").Append("2")//套餐類型

.Append("&TimingDate=&ExtCode=")；//其他參數

string url = "https：//sdkulink.domain.com：8082/Api/SendSms"；

string reuslt = CimissHelper.PostSMS(url，sb.ToString())； //以post 方式提交

......

3 結語

基于CIMISS 的災害性天氣監測預警平臺在黑水縣氣象局投入業務運行后，系統能以5min 的時間間隔對黑水縣境內的強降水、大風和雷電的發生發展情況進行連續監測，在實況數據達到一定的閾值時，通過自動發送手機短信等方式，及時對氣象、決策、電力等部門的相關工作人員進行災害性天氣預警，極大地減輕了工作人員的勞動強度，提高了工作效率。該平臺還可以根據實際的工作需要，對其功能進行擴展開發，對更多的實況氣象數據進行監測，以進一步發揮其自動、及時、高效的優勢在氣象服務工作中的作用。