省市县一体化短临预警业务系统设计与实现*

赵 璐 赵 放 陈 列 孔照林 黄 娟 王语卉

(浙江省气象台，浙江 杭州 310017)

0 引 言

按照现代气象预报业务发展的部署，合理布局各级预报业务，实现气象预报业务体系集约化发展。初步建立了国家、省两级业务指导和市、县两级综合应用的集约化业务布局，基本建立了预报实时共享流程和省、市、县3级短临业务一体化流程。加强短时强降水、雷暴大风、冰雹等强对流天气和台风风雨、大雾等灾害性天气短时临近精细预警预报业务能力，发展分类灾害性天气短时概率预报业务。气象影响预报及风险预警业务向国家级和省级集约，强化省-市县灾害性天气和气象灾害实时监测和临近预警上下协同的一体化业务，加快建设市县级综合气象业务，构建国家-省-市县三级预报业务布局。逐步建成国家-省两级天气监测分析、短临预警、中短期预报、专业预报、气候监测预测、业务检验等应用系统及省市县一体化预报预警系统。

目前全国气象部门还未有省直接指导到县(市)集约化扁平化系统或者业务经验可以借鉴，而“两级集约、三级布局”的业务要求越来越迫切，为进一步推动省市县3级天气预报业务合理分工布局和集约化发展，最大限度避免重复劳动，根据《现代气象预报业务发展规划》和《省市县三级天气预报业务集约化布局指导意见》，结合已开展的天气预报业务集约化试验所积累的经验，针对省市县3级开展的短临监测预警业务，浙江气象部门于2013年初开始探索“省—县”集约化、扁平化系统的建设，2014年底投入业务，经过不断建设和改进，到2015年底取得良好的成果，得到了国家级、省级气象部门领导和专家的一致肯定。

2016年6月，中国气象局制定业务要求，进一步规范基层台站突发气象灾害临近预警服务业务工作，要求各地区于2017年建设完成具有设置突发气象灾害阈值并自动报警等功能的省市县一体化短临预警业务系统。因此本系统的成功经验对全国推开此项业务以及业务系统的开发均有较高的推广价值。

1 概 述

该系统的主要目标是取代原有的雷达联防制度，建立上级指导、属地负责的气象灾害预警指导机制，实现了“平台一体化、业务集约化、岗位多责化”等综合业务功能，供省、市、县3级部门调用，实现省级监测、短临预警产品对县市的直接指导，在短临监测预警业务上较好地做到集约化、扁平化。

通过该平台实现了省级监测、预报预警产品对县市的直接指导，同时县市的预报服务情况快速便捷的向上级汇报，实现了省气象台同时对多个县市进行短临雷达联防，实现了全省24 h实时监测和及时预警。以气象业务上下游需求为纽带，通过版块间有机融合，实现了气象业务的一体化“无缝衔接”，体现了气象业务组织“一体化、集约化、精细化”。通过设置阈值实现了特殊数据的全省共享显示，提醒预报员需特殊注意的信息，缩短了查看资料的时间，加快了短临预报预警发布的速度。实现24 h监控和多种报警方式，可以防止夜间突发灾害性天气的漏报，给预报员夜间值班增加了又一道保险。实现自动检验和实时评分，有助于总结经验，提高预警正确率。

2 系统架构和流程设计

本系统既需要长时间的后台自动运行，也需要供全省各级预报员使用，单一的架构无法满足需要，因此本系统采用B/S、C/S综合架构，对广泛使用的人工交互功能采用B/S架构实现，包括日常的业务功能操作和系统的配置处理功能。对后台自动运行功能采用C/S架构，包括数据自动采集和处理，包括各区域状态检测入库；信息提示发布接口，包括短信、电话语音等。对极少数情况下使用的基础管理功能采用C/S架构，主要是基础数据预处理。系统总体结构如见图1。

图1 系统总体结构

本系统在综合处理雷达、自动站等多源探测资料和客观、主观预报数据的基础上，和预先设定的阈值比对，判定所属县市当前或未来一段时间的工作状态，工作响应状态依据突发灾害性天气可能造成的影响严重程度和时间紧迫程度，分为预警、警戒和普通3个等级工作状态，当某地到达预警或者警戒状态时，市县值班电脑、值班手机和其他相关人员的手机接收到报警提醒，省台值班电话会收到语音提醒。

系统将影响区域依次分为关注区、警戒区和预警区，实行分级管理。关注区是指本行政区(含所辖海域)外延50 km区域，以上外延距离为最低距离，各级气象台根据业务实际情况延伸。警戒区是指本行政区(含所辖海域)外延30 km区域，以上外延距离为最低距离，各级气象台根据业务实际情况延伸。预警区通常指各级气象台的预报责任区，即气象台所在的行政区域及本级行政区所管辖的海域。关注区域内的状态一般只进行关注提醒，不涉及到工作状态提醒，而进入了警戒区，就会按照相应的工作状态进行不同形式的提醒，进入了预警区则会发出各类预警提醒。

系统集成了短时强降水、雷电、雷雨大风、冰雹、浓雾和重霾6类灾害性天气。同时该系统还具备自动定位：根据IP自动定位所属县市的预警、警戒和关注区域，自动设定打开平台电脑的操作权限，防止非预报人员误操作和预报员重复操作；实时检验：统计检验指定时段内的报警次数、服务次数、预报提前量、网站使用情况等等；产品快速规范制作、一键式发布、全流程监控、留痕管理等功能。

具体的业务流程如图2所示。

图2 业务流程图

3 系统界面和技术实现

3.1 系统界面设计

本系统属于规定流程运行为主、主观操作为辅的业务软件，大部分功能都有相关的数据内容、图形显示和相应操作。根据登录IP地址自动识别区域，展示对应区域的内容，提供对应区域的操作功能。系统登录成功后，主页面根据IP地址锁定该电脑所属的县(市)，页面地图以该县(市)关注区为中心展示，并判定该县(市)当前和未来1 h的工作状态，将超过阈值的气象要素信息和近期的响应、服务动作显示在地图上，如图3、4所示。

3.2 关键技术实现

通用数据集成预警判别技术：传统实现方法是针对某类预警规则专门定制判别程序，独立访问原始数据，硬编码相应规则，无论是扩充指标还是调整规则工作量都很大，本项目通过数据环境平台软件对原分散存储的各类自动站、雷达等监测资料和数值预报、雷达分析等预报资料进行统一管理接入，在此基础上通过定制的配置化预警引擎，只要简单的编制少量XML文本，即可实现一条规则；规则引擎支持单点数值规则(大于，小于，介于)、综合统计规则(最大值、最小值、平均值；绝对数量、相对比例)等判别条件以及时间(月份)、空间(站点周边多少距离内的格点等)等约束条件，各单一规则通过逻辑组合规则(或、与)，可方便的形成复杂的判别条件，为实现预警的有效性建立了扎实的基础。

图3 省级主界面

图4 市级主界面

综合GIS层次化显示技术：多区域管理GIS是必须应用的， 传统的预警GIS直接显示超标站点/范围，有大的天气过程时，显示内容过多，造成混乱；本项目采用分层交互展示技术、固定显示区域级别、预警类别图标、提醒及反馈情况，只有在鼠标移到相应类别图标时，才显示对应的超标具体信息，解决了混乱问题。

多网页交互联动技术：传统的监测预警软件以C/S桌面系统为主，实现多节点交互方便，但是大范围的发布更新相对困难，本项目涉及全省3级近百个气象部门，采用B/S架构十分必要，但传统的B/S应用采用单纯拉方式，服务器很难主动推送资料，只能采用定时轮询机制，对服务器的负荷大；新的HTML5提供了相应支持，但对浏览器约束大，2013年时还很少支持；为此本项目采用基于Silverlight的多网页交互联动技术，建立省服务器统一控制下的省、市、县3级联动机制，预警的产生和反馈都通过消息机制针对性的发送，实现了高实时性与低负荷的统一；后期还将此技术应用于同一级气象部门，实现了监测平台和现实平台的地图交互联动。

层次化多渠道提醒反馈跟踪技术：传统的常规媒体自动化发送手段仅有短信，电话仅能自动拨号或播放固定语音，并且无法获取用户反馈；本项目引入了集成多渠道提醒平台，除了集成短信外，还实现了4路电话合成自动呼叫反馈系统，一旦有需要可同时给多个地区播放根据情况合成的语音。由于电话网的全数字化和彩铃技术的出现，常规的电话摘机检测功能已经失效，本项目改为通过播放语音提示对方按键来确认的确人工听到提醒。

4 业务化情况与效果

受副热带高压边缘影响，高温积聚能量释放，2015年7月29日午后到夜里浙江省自南而北出现局地冰雹、雷雨大风、强雷电和短时强降水的强对流天气，临海、瑞安、衢州、仙居、东阳、义乌、永康、诸暨、遂昌等地先后出现冰雹，冰雹直径一般在1～2 cm。

以29日永康站为例， 12:46系统预报未来1 h有强降水，并向永康预设IP地址值班电脑点对点进行声音报警，同时向预设的永康站手机发送短信提醒；由于此前永康站预报员没有做出响应， 12:56拨打值班电话再次进行报警； 12:57永康站预报员查看报警信息并于 13:05制作服务材料； 13:54永康站实况出现强降水； 15:50系统预报未来1 h有冰雹； 16:04永康站发布黄色预警信号； 16:47永康站实况出现冰雹； 18:20系统预报未来1 h有强雷电； 18:45实况出现强雷电； 18:59过程结束，永康站解除黄色预警信号，预警信息过程如图5所示。

从这次服务过程来看，监测、预报预警产品直接指导县市、提高时效性，其中强降水和冰雹提前约1 h，雷电提前25 min；通过电脑声音、短信、电话多种方式报警防止了遗漏；省县动作一张图，简单明了，高效地实现了短临雷达联防。

图5 预警信息过程图

5 结 语

1) 首次建立了省—县扁平化短临业务平台。省台通过该平台直接对县级气象台提供实况监测和预报预警信息，一旦达到阈值，省台即刻向县级台站发出报警，并指导预警级别和提出工作状态建议，并能监控县台的反应动作，县台完成响应后向省级反馈。实现了省级监测、预报预警产品对县市的直接指导，同时县市的预报服务情况快速便捷的向上级汇报，实现了省气象台同时可对多个县市进行短临雷达联防，实现了全省24 h实时监测和及时预警。

2)该平台以气象业务上下游需求为纽带，通过版块间有机融合，实现了气象业务的一体化“无缝衔接”，体现了气象业务组织“一体化、集约化、精细化”。通过设置阈值实现了特殊数据的全省共享显示，提醒预报员需特殊注意的信息，缩短了查看资料的时间，加快了短临预报预警发布的速度。

3)平台24 h监控和多种报警方式，可以防止夜间突发灾害性天气的漏报，给预报员夜间值班增加了一道保险。报警包含直接显示报警信息、发出电脑报警声音、自动发布短信和拨打电话，确保能通知到市县值班预报人员。

4)各类操作自动入库，自动评分。各类监测、预报预警数据以及各类操作自动收集入库，自动进行短临预报服务评分，有助于总结经验，提高预警正确率，同时方便业务管理部门检查县台响应省台指导和预报预警发布情况。

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