新一代天气预警显示系统功能实现及其研究

新一代天气预警显示系统功能实现及其研究

黄本峰，武强，潘旭光，杨琳，白国栋，袁海豹，周志波

山东省气象防灾减灾重点实验室，山东 济南 250031，烟台市气象局，山东 烟台 264003

摘要：本文介绍了烟台新一代天气预警显示系统的功能实现和技术改进措施。系统旨在提高气象预警信息的有效传递，增强信息的多样性与展示形式，从而更好地服务于公众和决策部门。通过对原有LED显示屏进行升级，实现了内容自动化发布、气象信息点播显示、与用户共享显示屏等功能，提升了系统的实用性和用户体验。

关键词：气象预警, 显示屏, 自动化发布, 内容点播, 用户共享

引言:气象灾害预警是防灾减灾的关键环节。随着科技的发展，气象预警信息的发布方式也在不断进步。烟台地区原有的LED显示屏存在诸多局限性，如内容单一、形式固定、维护不便等，影响了预警信息的有效传递。为此，本研究对新一代显示屏进行了改进，旨在解决上述问题，提高气象服务的质量。

1. 系统概况

1.1 研究背景与意义

气象灾害预警分为监测、制作预警产品和发布预警信息三个步骤。预警信息的有效传递至关重要，特别是在最后一公里的信息传递上。烟台地区采用多种方式发布预警信息，通过多媒体方式发布是一种重要的方式，但原有LED显示屏存在局限性。

1.2研究方法

本研究采用的技术方案包括但不限于：硬件选择与配置选用北京某公司生产的电子显示屏作为硬件基础，确保了系统的稳定性和显示效果。软件开发通过PHP网络编程实现数据的自动化处理和推送，利用数据库技术进行数据存储和检索。模板设计根据不同用户的需求，设计了多种服务模板，以满足不同场景下的气象信息展示需求。用户交互实现了用户通过遥控器点播显示的功能，提高了系统的互动性和用户体验。

数据收集是本研究的基础。我们从多个来源获取数据，包括烟台气象局的实时气象数据、历史气象记录以及用户反馈。数据的收集遵循了严格的标准和协议，确保了数据的准确性和完整性。

系统采用了模块化的设计，将系统分为数据采集、处理、发布和用户交互四个主要模块。每个模块都有明确的功能和接口，便于维护和升级。

2 系统设计与实现

2.1 内容的自动化分拣

厂家提供的内容发布平台对内容的更新主要包括以下内容：三个字幕区、六个图片区、一个视频区，对每项内容可针对相关的分组内容进行修改和提交（见图1）。这种信息提交的方式比较利于信息的分级管理，增强了内容发布的安全性。但这种提交模式存在以下弊端：

1）人力成本较高，如多分组情况时，则更新工作极其繁重；

2）不适合实时信息的发布；

3）图片仅能更新显示单幅。

（a）                                 （b）

图1 显示屏分区及实例图

（a为正常显示界面，b为显示界面结构图）

如果实现内容的自动处理，增加处理的灵活性必须对发布模式进行了解。通过研究，系统在处理文字区内容时冠以“t1”、“t2”…文件夹存放更换内容，图片区域冠以“p1”、“p2”…，视频区域冠以“v”文件夹存放，然后自动分拣各分组中的文字、图片以及视频文件夹下的文件。这样，就可在模板设计完毕后，对从数据服务器的数据形成文本或图片进行对应区域的推送。数据的自动化发布流程见下图：

图2 信息的自动化设计流程

自动发布后的显示屏界面如下，以此作为基本服务模板对用户进行了服务，其中的内容及其实现如下：

表1 信息自动化设计分区细节表

2.2 图片的循环播放

气象服务产品中，像云图、雷达图类以图片形式存放的产品，其他的气象数据如能以图片形式提供则更加形象、直观，这就要求发布环节要对图片类提供更有效的支持，显然厂家提供的图片提交的方式无法应对气象要素的实时变化，而对图片的滚动显示更加困难。

业务应用中，根据前述发布规律，将图片及时推送到相应分组的图片文件夹下即完成了实时图片的更新。云图、雷达的动画显示是很有意义的，因此我们做了进一步研究。我们利用系统可同时分拣多个文件的功能，将按时间序列排列的图片文件一并进行推送，并保持新数据的加入，这样就完成了数据推送，系统分拣后在屏幕端的对应图片区域即实现了循环播放。在基本服务模板中以图片循环显示的内容有：

表2 循环显示部分信息表

2.3 气象信息的点播显示

显示屏上的内容分静态或动态两种。如果版面设计简单，均为静态文字或图片，基本能够满足日常需求。但如果提供内容丰富，如有循环显示图片，或在同一区域有多项服务内容，或有滚动字幕，使用者若想立即了解某项内容或某张图片内容，则十分困难。

我们对原系统提供的视频点播功能进行了改造，通过修改文件demo.xml，利用其预览图功能实现对图片产品的支持，并增加了节目源选项的控制。由此设计了用户在云图、雷达图、专业服务、气象影视栏目的检索。这样用户通过遥控器即可全屏实现逐个图片或视频的点播显示。

2.4 功能性的拓展

为扩大显示屏的应用范围，我们尝试推广将用户业务亦纳入显示内容，共同使用显示屏，提高使用价值。

1）开发了对方重要通知的随时发送功能。通过显示屏发布平台的“内容插播”功能，在主显示区紧急插播对方通知等信息，既保证了主显示区域天气预报内容的常态播出，又实现了对方的业务需求。

2）时钟及日期时间的显示。显示屏放置于业务大厅，在保证显示常规内容的同时，若有日期时间的显示，这样应用面更广，也更符合对方的需求。由于常规内容提交或自动推送模式无法实现时间的变化，我们在模板制作中利用LUA语言代码，编程实现时间的自动更新。

另外我们还针对性提供了节气、节假日等温馨提醒。显示屏被应用便民大厅、业务值班室，成为其工作的一个亮点。

2.5 对专业服务提供支撑

在显示屏对专业用户的推广上，若只有常规内容是不行的，如何发挥其优势，实现专业内容的传递，也成为研究的内容之一。我们通过对气象数据的处理，通过图片、文字等形式，力求服务形象化、专业化。例如在港口的实况服务、救助部门的船舶自动站实况服务、海事部门的烟台到大连航线气象服务等。

2.6 对大型气象保障的支持和服务

在第三届亚洲沙滩运动会上，我们利用显示屏特点有针对性开发了实况、预报、综合、中英文等多个模板，进行大容量、专业化，分场地、多角度服务，并实现了专项预报和天气实况的中英文同屏显示，同时在书面材料的显示和服务、天气预警信息的紧急插播等应用方面实现突破。显示屏服务成为亚沙气象保障的一大亮点，得到了组织部门以及教练员、运动员的认可和肯定。图3为综合模板显示和中英文模板显示结果。

（a）                                     （b）

图3 显示屏在亚沙会保障界面设计

（a为专项保障界面，b为专项保障英文版界面）

3. 效果及探讨

研究从实际工作需求出发，挖掘气象资源，提高了服务质量和用户体验。产品在涉海部门得到推广，且在重大活动中发挥了重要作用，取得了良好的社会效益和经济效益。

本研究在实际应用中显示出了明显的优势，但也存在一些需要改进的地方：系统稳定性方面在高负载情况下，系统的稳定性和响应速度需要进一步优化。用户定制化方面虽然已经实现了一定程度的定制化服务，但用户需求的多样性要求系统提供更加灵活的定制选项。

另外在数据同步问题、图片处理效率以及用户界面的响应速度，以及用户需求分析、系统优化方面都有需要改进的地方。

4. 结论

本研究成功开发了新一代天气预警显示系统，该系统通过技术革新，显著提升了气象预警信息的传递效率和可用性。系统自动化发布、图片循环显示、点播显示和用户共用等功能的实现，不仅提高了气象服务的实时性和互动性，而且增强了用户获取信息的便捷性和个性化体验。此外，系统在亚沙会等大型气象保障活动中的成功应用，证明了其在实际气象服务中的有效性和可靠性。该系统的推广应用，对于提升烟台市乃至更广泛地区的气象服务水平具有重要意义。

基金项目：山东省气象局气象科学研究项目（2022sdqxz14）资助

作者：黄本峰（1975-），高工，长期从事气象服务工作。Email：pdfz75@126.com