气象地质灾害预报预警短信自动发送系统
气象预警系统开发报告
1 概况本文档是“国家级地质灾害气象预警预报”项目的工作报告，它给出了模块从需求分析、系统设计到系统的部署,操作的详细说明。
随着互联网技术的不断普及，通过网络获取信息的方式深入人心.而该系统将能够利用、在第一时间直接面向公众发布气象预警信息, 从而提高气象预警信息发布的有效性。
本文档具体包括以下几个方面：概况、需求分析、系统设计、数据库结构，模块开发与运行环境、操作手册、模块部署说明等。
2 需求分析“国家级地质灾害气象预警预报”的需求分析工作是软件开发的重要环节，由于数据（包含雨量和空间数据）是系统进行开发基础，因此我们先从气象数据入手，分析气象数据的构成及其特点，然后再论述模块的应用需求。
2.1国家级地质灾害气象预警预报系统数据的构成（1）空间数据类如图2-1（2）非空间数据：主要包括雨量实况数据和预报数据，雨量预报模版等。
格式主要为*.000,*.024,*.doc 等。
2.2国家级地质灾害气象预警业务需求在本系统中，首先依据日期从服务器上下载气象数据文件，然后把解析雨量数据文件，把解析结果导入到数据库中，同时生成预报雨量线。
数据导入数据库后，依据8点实况雨量，14点实况雨量，20点预报雨量数据进行站点预报计算，从而生成预报雨量等级图层。
数据导入数据库后，依据8点实况雨量，14点实况雨量，20点预报雨量数据，计算出累计雨量，利用预报雨量线生成一个区文件，然后利用区图层和潜势度图层做叠加分析，并给分析结果赋属性值，再结合累计雨量值进行区域地灾计算。
区域地灾计算的结果是生成了预报产品线，结合实际情况对预报产品线进行编辑，编辑结束后生成预报产品区。
利用预报产品线生成发布数据。
利用系统地图和生成的预报产品区生成300dpi的发布图片，并利用此图片，填写预报词，最终生成预警报告。
3 系统设计该系统是在MAPGIS K9 IGServer 平台基础上研发的BS系统。
因此MAPGIS K9 IGServer 的体系架构可以反映出本系统的体系。
地震预警信息快速发布系统研究
地震预警信息快速发布系统研究蔡寅;张明;赵瑞;尹玉振;李红【摘要】In order to provide the most accurate earthquake early warning information to the public with the minimum delay and the most convenient method, a framework of the earthquake early warning information rapid release system which based on Internet technology is proposed in this paper. By analyzing various types of data exchange methods, we proposed to use the data format of MQTT+JSON as the interaction mode between servers and clients. The earthquake early warning information rapid release system was realized by using key technologies such as LBS and GIS. A comprehensive test is carried out, the test results verified the advantages of the system in terms of real-time and reliability.%为了以最小的延时和最便捷的方式向公众提供最准确的地震预警信息,本文基于互联网技术,面向移动端及桌面端用户,提出了地震预警信息发布系统总体架构设计方案,对比分析了各类数据交换方式,推荐使用MQTT+JSON的数据格式作为服务端与客户端的交互方式,并利用LBS及GIS等关键技术实现了一体化地震预警信息发布系统.通过综合测试,验证了系统在实时性、可靠性等方面的优势.【期刊名称】《震灾防御技术》【年(卷),期】2019(014)001【总页数】12页(P247-258)【关键词】地震预警;信息快速发布;安卓;地理信息系统;位置服务【作者】蔡寅;张明;赵瑞;尹玉振;李红【作者单位】中国地震局地球物理研究所,北京 100081;山东省地震局,济南250014;山东省地震局,济南 250014;山东省地震局,济南 250014;山东省地震局,济南 250014;山东省地震局,济南 250014【正文语种】中文引言现今，地震预报仍没有实现重大突破，地震预警系统（Earthquake Early Warning System，EEWS）是世界上公认的能够有效减轻地震灾害的新技术手段之一（Xu等，2017；Festa等，2018）。
地质灾害监测预警系统
地质灾害监测预警系统1.系统概述 (3)2.建设内容 (3)3.无线传感设备及视频监控系统（硬件） (5)3.1.系统功能特点 (6)3.2.设备技术指标 (7)4.地质灾害监测预测系统（软件） (7)4.1.系统结构框架 (7)4.2.系统功能特点 (8)4.3.主要功能模块介绍 (9)4.3.1.三维地理信息模块 (9)4.3.2.灾害数据管理模块 (9)4.3.3.信息浏览查询模块 (9)4.3.4.预警管理模块 (10)4.3.5.报表图表模块 (10)4.3.6.资料管理模块 (10)4.3.7.公文管理模块 (10)4.3.8.网上信息发布模块 (10)4.3.9.用户管理模块 (10)4.3.10.基础信息管理 (10)4.3.11.系统管理模块 (11)4.3.12.日志管理模块 (11)5.地质灾害监测预测系统的成功应用 (11)5.1.远程平台 (11)5.1.1.北斗监测 (11)5.2.会商平台 (11)5.2.1.会商监测 (11)1.系统概述地质灾害来源于自然和人为地质作用对地质环境的灾难性破坏，主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝等。
我国是世界上地质灾害频发的地区之一，近年来，关于滑坡、泥石流类灾害的研究是行业研究的重点。
地质灾害的防治常常因为工作的分散，造成标准化程度较差，资源共享较难的问题。
本系统基于遥感技术RS(Remote Sensing)、地理信息系统GIS（Geography Information System)和全球定位系统GPS(Global Positioning System)及地质灾害监测技术，以一定范围（区域）的滑坡、泥石流及崩塌等地质灾变体为监测对象，对其在时空域的变形破坏信息和灾变诱发因素信息实施动态监测（侧重于时间域动态信息的获取）。
通过对变形因素、相关因素及诱因因素信息的相关分析处理，对灾变体的稳定状态和变化趋势做出判断。
同时，揭示滑坡、泥石流、崩塌的空间分布规律，对未来可能发生灾害的地段（点）做出预测。
陕西降雨型地质灾害气象预报预警系统
ＧＩ Ｓ要 求 的数 据 格 式 将 数 据 推 送 给 ＧＩ Ｓ显 示 模
块 ，以图形方式 显示 。系统数 据 流程如 图 １ 示 。 所
图 １ 地 质灾 害气 象预 报 预警 业 务 平 台流 程
２ ２ 系统 模 块 ．
２ ２ ３ 乡镇 降水 量插 值 模 块 由于 目前 陕 西 已 ． ．
式中， 志表 示 站点 （ 国家 自动气 象观 测站 和乡 镇 雨量 观测 站 ） 号 ； （ ）为第 ｋ点降水 影 响系 序 是 数 ，是 与地质 、地 形地 貌 、水 文 、植 被 、气候 背 景 、社 会 经 济 及 人 口状 况 等 因 素 有关 的 量 ；Ｒ
（ ）为第 ｋ点 日综 合 降雨量 ［ ；Ｒ 点 志 １ ｆ（ ）为第 ｋ点 ］
Ｇ 足 一口 （ ）［ （ ） ＋Ｒ 正 。 ｆ（ ） 尺 ｋ ｔ（ ）
的临界 降雨量 。陕 西省气 象 部 门应 用 不同地 域 的
临界雨 量进行 预警 系统 的研 发Ｌ ，但 是仅 仅从 降 ８ ］ 水 角度 确定 临界雨 量 ，而没 有考虑 不 同地域 的地
质 灾 害发生 的风 险区划 。在 杜继 稳 等Ｉ 提 出的 降 １ 雨 型地 质灾 害气象 预报 预警模 型 的基础 上 ，综 合 考 虑气 象和地 质灾 害风 险的耦 合 ，建立 陕西 省 降 雨型地 质灾 害气象 预报 预警 系统 。
基 于 降雨观 测 ， 采用 数理 统计方 法 ， 研究 降雨 量 、
降雨强度 和 降雨 过程 与地质 灾害在 空 间分布 、时
间上 的对 应 关系 ，建立 滑坡 灾害 的时空 分布 与降 雨 过程 的统 计关 系 ，确定宏 观上 的统计关 系 ，以 达 到预 警 预 报 的 目的［ １ 。两 种 研 究 途 径 各 有 侧 重 ，前 者强 调地质 灾 害的机理 研究 ，后 者强 调地 质 灾 害受 外 界触 发 因素影响 的统计 学研究 。 杜继 稳 等［不 仅从 雨量 统计 和雨 强 的分 析来 １ ］ 预 报预警 地 质灾 害 ，还 将降 雨量和 雨强 同落 区的 地 质地貌 及 自然 生态环 境条 件结合起 来 ，建立 滑
地质灾害精细化气象临近预警系统的设计与实现
３ ３点对 点 实时预 警发布 技术 实现 ． 随着 通 讯 技 术 的 发 展 ， Ｃ ＭＡ， Ｓ 以 Ｄ Ｇ Ｍ／
ＧＲ Ｐ Ｓ网络 为 基 础 形 成 的数 据 服 务 ， 受 地 理 环 不
境 和天气 条件 的限 制 ， 资 和 运行 费 用 低 ， 据 投 数 传输 准确 ， 安全 可靠 性 高 ， 时效 性 和带 宽 满 足地 质灾 害预 警短信 的传 输 要求 。根 据地 质 灾 害预
２ ２２ Ｒ ． ． ｓ等 级 划 分
２ 预 警 模 型 的建 立
２ １临 界 降 雨 量 判 据 研 究 ． 根 据 有 关 研 究 积 累 和 历 史 经 验 ¨。 ， 坡 滑
短 时降雨 强度 是指 １ｈ ２ｈ ３ｈ和 ６ｈ的 ， ， 降雨 量 ， 系统 所 指 的短 时 降 雨 强 度 及 其 对 应 雨 量根 据经 验制 定 Ｉ级 到 Ｖ级 ， 具体 标准 见表 １ 。
Ａｒ Ｍ Ｉ ｃ Ｓ
应 用服 务器 （ 图、数 据、应 用） 地
二 二
图片 、数
据文件
Ｗ ＥＢ
二 二
ＷＡＰ
服务器
１ 总 体 思 路
降水是 滑坡 、 崩塌 、 泥石 流 等 突发 性 地质 灾
害 的 主 要 诱 因 ， 于 临 界 雨 量 开 展 地 质 灾 害 预 基
最 近 ５ｄ有 效 降水量 （ ） 短 时降雨 强度 （ ） 勘 、 ｓ 。
２２１ Ｒ ． ． ｖ计 算 方 法
能性依 次 增 大 ， 明确 响 应 预 警 等 级 的 防 范 对 并
策 建议 。在实 际 预 警发 布 中 ， １～２级 不 对 外 发 布预警 ， ３级 或 以上对 外 实时发 布 预警 。地 质 灾
气象灾害监测预警信息系统开发与应用
必需品， 通过手 机提 供 气 象 灾害 监 测 预警 服 务成 为
一
系统 使 用 Ｃ ／ Ｓ构 架 ， 以Ｓ Ｑ Ｌ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ及 Ａ Ｃ Ｃ Ｅ Ｓ Ｓ
种更 为便 捷 的方 式 。本 系 统 的 开 发 应 用 即是 基
为后台数据库 ， 以Ｄ ｅ Ｉ ｐ ｈ ｉ 为前台开发平 台， 结合 Ｓ Ｑ Ｌ 结构化查询语言 ， 以Ａ Ｐ Ｉ 数据库接 口方式进行数据 信息的推送。软件 以 自动执行 方式主动通过手机 短信 实现 及 时 报 警 、 预警 ， 并 能 接 收 用 户 的 短信 实 现互 动查 询 ， 可 服务 于气 象 服务 人 员 、 预报人员、 地 方 应急 部 门、 专 业 气 象 服 务 部 门 等 对 象 。 系 统 按 《 云南省气象灾害预警信号分级发布办法》 实现了 １
ｈ短历 时强 降水 预 警 、 ３ ｈ 、 ６ ｈ 、 １ ２ ｈ暴 雨 （ 高温、 寒 潮、 大风） 各 色预警 提示 及实况 通报 ， 每天 ２ ４ ｈ高温 （ 低温 、 降水 ） 排 行通报 、 监 测 站点 数 据缺 测 通报 、 监
测站 点维 护报 警 （ 电池 告 警 ） 、 注 册手 机 用 户信 息 维
ｌ 引言
移动通 信技 术 高速 发 展 ， 国内 的手 机普 及 率 差
不 多达 到了 ７ ５ ％， 成为人们 Ｆ ｔ 常生 活 中不 可 或缺 的
服务 ， 预警系统则按《 云南 省气象灾 害预 警信号分 级发布办法》 生成预警信息及接收用户互动信息并 反 馈气象 信息查 询 结果 ， 通过 Ａ Ｐ Ｉ 接 口服务 提 交 给
于移动 代理服 务器 ＭＡ Ｓ进行监 测预警 信 息发 布 ， 能 及时快 捷 的把 监 测 预 警 、 业务维护通报、 查 询 结 果
地震预警系统的使用说明
地震预警系统的使用说明地震是一种自然灾害，常常出现突然且破坏性极大。
为了提前预警，减少地震造成的伤亡和损失，地震预警系统应运而生。
地震预警系统是一种通过监测地震波在地下的传播速度和地震波前沿参数来预测地震强度和到达时间的系统。
本文将着重介绍地震预警系统的使用说明。
一、订阅和安装1. 定购地震预警系统：地震预警系统可以在各大科技公司或相关机构中订购。
用户可以选择适合自己需求的地震预警系统进行购买。
2. 安装设备：在获取地震预警系统后，用户需要将设备安装在地震频发地区的适当位置。
安装前请阅读使用手册，确保正确安装设备。
二、设置和调试1. 电源接入：将地震预警系统与电源连接，确保正常供电。
2. 设置参数：按照地震预警系统的用户手册，设置合适的参数，如地震等级、距离和时间等指标。
可以根据用户的需求，灵活调整系统的参数设置。
3. 运行自检：地震预警系统会自动进行自检，用户可以观察系统是否正常运行，确保各个部件正常工作。
4. 联网调试：地震预警系统需要和地震监测中心进行联网，以获取实时的地震监测数据。
用户需要确保设备已连接上网络，并通过设备提供的接口将设备与地震监测中心进行联通。
三、接受预警1. 预警信号：当地震预警系统监测到地震发生时，会通过声音、闪光灯、手机短信等方式发送预警信号。
用户需要确保这些预警信号正常工作，并对于不同的预警信号有所了解。
2. 接收预警：当用户接收到地震预警信号时，需要立即采取行动。
预警信号可以提前几秒到几十秒发出，这段时间可以给人们逃生和防护提供宝贵的时间。
四、应急行动1. 指导原则：在接受到地震预警信号后，用户应根据预警信息采取相应的应急行动。
常见的应急行动包括躲避、撤离、寻找安全避难点等。
2. 靠窗躲避：在接收到地震预警信号后，用户应尽量避免位于建筑物的外墙、窗户和玻璃等靠近地震波传播路径的区域。
若无法及时撤离，可以选择躲避在桌子下、床下等坚固的家具或结构物下。
3. 安全撤离：如果地震预警系统给出的预警信息表明地震将会达到较大的震级，用户应立即按照预定的撤离路线撤离到安全的地方。
灾害应急预警系统
国际合作与交流
加强国际间的合作与交流，共同研发 和改进预警系统，提高全多种渠道和平台，如社交媒体、 广播、电视等，更快速、更广泛地传 播预警信息。
公众教育和培训
加强公众教育和培训，提高公众对灾 害预警的认知和应对能力，减少灾害 造成的人员伤亡和财产损失。
技术创新与改进
蓝色、黄色、红色等。
预警决策
03
基于风险评估和预警级别划分，制定相应的预警决策，包括发
布预警、启动应急响应等。
预警信息的发布与响应
预警信息发布
通过广播、电视、手机短信、社交媒体等多种渠道，向公 众发布预警信息。
01
应急响应启动
根据预警级别和实际情况，启动相应的 应急响应措施，如疏散群众、抢险救援 等。
02
03
资源调度与协调
协调各方资源，包括人力、物资、设 备等，确保应急响应的及时性和有效 性。
04
灾害应急预警系统的应用与案例
系统应用范围
自然灾害预警
用于监测地震、洪水、台风等自然灾害，及时 发布预警信息，减少灾害损失。
公共安全预警
用于监测疫情、恐怖袭击等公共安全事件，及 时发布预警信息，保障公共安全。
环境监测预警
用于监测空气质量、水质污染等环境问题，及时发布预警信息，保护生态环境 。
系统应用案例
地震预警系统
在地震发生时，通过监测数据及时发布预警 信息，为公众提供逃生时间，减少人员伤亡 和财产损失。
洪水预警系统
在洪水发生前，通过监测水位、降雨量等数据及时 发布预警信息，提醒公众采取防范措施，降低灾害 风险。
提升应急响应效率
预警系统能够快速响应灾害事件，为应急救援提供有力支持，提 高应急响应效率。
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地质灾害气象预警短信自动发送系统
本系统在充分利用现有平台并且不影响原有业务的基础上，搭建起了基于GIS 的地质灾害气象预警短信系统。
采取机器自动分析发送，有效地解决了暴雨等地质灾害气象预警信息漏发误发的问题，同时由于集成了地理信息系统，能够提高地质灾害气象预警短信发送的针对性，同时提高了地质灾害气象预警短信的时效性。
1、系统设计与实现
本系统是在充分利用现有移动代理服务器以及气象资料观测网络的前提下进行的二次开发。
硬件主要由气象信息服务器、信息处理服务器以及移动代理服务器3 部分组成（图1 ）。
其中气象信息服务器用于实时收集和储存气象信息数据；信息处理服务器用于储存地理信息资料和用户，同时对气象信息进行分析和处理，生成气象预警短信；移动代理服务器用于发送手机短信，通过开放接口与信息处理服务器对接。
2 . 1 移动代理服务器
移动代理服务器（MAS ）是针对集团客户设计开发的产品，其将软硬件一体化封装，只需要有稳定的电源及网络便能正常工作，在同一网络中其他PC 机可通过浏览器访问MAS 。
由于其接口开放，其他程序可方便地通过MAS 进行短信发送等操作。
2 . 2 信息处理服务器
系统运行在信息处理服务器上，主要由地质灾害气象预警信息生成子系统以及短信发送子系统组成。
地质灾害气象预警信息生成子系统负责监控实时气象实况资料以及雷达外推等预报资料，根据设定的闽值并生成带有地理信息的预警信息。
短信发送子系统负责将带有地理信息的预警信息与用户资料数据库联合分析，生成手机短信，通过开放接口提交到移动代理服务器，最终发送到用户手上。
3 系统实现原理
气象观测网络上建有气象信息服务器，气象观测资料存储在Microsoft SQL Serve ：数据库内。
移动代理服务器内部使用MySQL 数据库，支持通过数据库接口或API 接口等方式提交短信发送请求，本系统直接使用数据库接口。
为了方便后期维护和二次开发，系统采用C ＃作为开发语言。
由于Microsoft . NET Framework 本身已经集成了Microsoft SQL Serve ：操作类，因此只需把MySQL 的动态链接库包含在内即能正常运行（图2 ）。
3 . 1 服务需求分析
将现有气象服务通讯录进行需求划分，添加乡镇信息，同时将乡镇内气象站与乡镇进行关联。
例如国土资源局承担着全市的地质灾害防治任务，对气象信息要求较高，因此将国土资源局人员设置为所有气象站信息均发送；各乡镇镇长及地质灾害巡查员对所管辖区域的气象信息较为敏感，遇突发状况时及时指挥乡镇人员作出相关应急措施，所以只发送相对应乡镇的气象信息；各大户也是仅发送所在地的气象信息。
3 . 2 实时数据查询
气象观测数据均为定时生成，例如中尺度自动站为10 min 上传1 次数据。
实时资料采集、统计、人库，后台定时对资料进行及时处理，实现实时资料的迅速获取，气象预警信息生成子系统采用定时查询的方式，在没有人工干预的情况下，每5 min 查询1 次数据库，统计辖区内各个自动站的1 , 3 , 6 和12h 雨量等数据。
3 . 3 预警信息生成
综合实际应用情况以及日常对于小雨、中雨、大雨、暴雨的量值划分，闽值优先情况示表l 。
优先等级从表1 上到下、从左到右逐渐增加，实际执行时将实况值按照从下到上，从左到右与闽值比较，达到闽值范围时自动生成预警信息。
生成预警信息时会根据相应的经纬度，通过查询地理信息系统中的行政边界资料，计算出超过闽值的数据出现在哪个乡镇甚至是哪个村。
最后将带有区域信息的预警信息提交到短信发送子系统中。
发送短信时标注发送时间，如果超过前1 次预警短信时效，或本次闽值优先级更高，则考虑再次发送。
3 .
4 预警短信的分区、分类发送
用户资料数据库中每个用户均包含了区域信息，包含县市区、乡镇、村社区三级，因此短信发送子系统在气象预警信息生成子系统提交预警信息后，可以根据用户资料数据库自动分析出预警信息指定区域内的用户。
同时为了进一步优化服务，用户资料数据库还包含了警报类型信息，如大风、高温、降水等，可以指定用户接收其中的一种信息或者多种信息。
在确定了接收用户和内容后，短信发送子系统会
将用户号码和手机短信内容提交到移动代理服务器上，实现方法为将短信号码和内容写人到数据库对应的发送队列表中。
4 系统实用性分析
传统的短信发送采取人工方式，需要人工监控气象资料，根据资料编写短信内容，选择接收用户，这个过程耗时长，而且容易输人错误数据或者选错发送对象，在使用新系统后能有效解决上述问题。
由于本地紧急异常短信服务用户数超过2000 个，如果某次发送选择了发送到全部用户，尽管提交到移动代理服务器的速度较快，但是通过测试发现，全部发送到用户手上需要30 min ，在连续发送多条短信时，队列后面的短信发出时间相应累加，导致部分短信失去时效性。
在使用此系统后，因为明确了某个镇、村（社区）以及相关部门发送对象，该组短信服务用户数在200 个以内，能有效缩短短信发送时间。