張燕 魏邦憲 劉麗

摘要

隴南市是我國四大滑坡、泥石流集中高發(fā)區(qū)之一，境內(nèi)鐵路交通經(jīng)常受到暴雨（洪澇）、冰雹、大風、雷電等災(zāi)害性天氣影響。蘭渝鐵路隴南段氣象信息服務(wù)系統(tǒng)實現(xiàn)了隴南段鐵路沿線天氣實時監(jiān)測、信息共享、氣象預報預警等專業(yè)氣象服務(wù)，為隴南市鐵路部門積極應(yīng)對災(zāi)害性天氣事件，合理制定運營安全策略提供了有效的氣象服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】鐵路 氣象服務(wù) 系統(tǒng)設(shè)計 功能實現(xiàn)

1 引言

隴南市位于甘肅省東南部，區(qū)域內(nèi)地形地質(zhì)構(gòu)造復雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害分布廣泛，危害嚴重，是我國四大滑坡、泥石流集中高發(fā)區(qū)之一。由于地理環(huán)境因素，隴南市境內(nèi)鐵路經(jīng)常受暴雨、冰雹、雷電、大風等氣象災(zāi)害以及由此而引發(fā)的次生災(zāi)害如山洪、泥石流、滑坡、崩塌等影響，鐵路的連續(xù)安全運營受到嚴重威脅。

為了提前預防氣象災(zāi)害及其次生災(zāi)害對鐵路運營的影響，確保鐵路系統(tǒng)的安全運營，2017年隴南市氣象局與隴南市鐵路部門合作開展了氣象專業(yè)服務(wù)工作。通過調(diào)研其他地區(qū)鐵路交通氣象服務(wù)方式，隴南市氣象局設(shè)計開發(fā)了蘭渝鐵路隴南段氣象信息服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了蘭渝鐵路隴南段沿線天氣實況監(jiān)測、信息共享、氣象預報預警等專業(yè)氣象服務(wù)，為隴南市鐵路部門積極應(yīng)對災(zāi)害性天氣事件，合理制定運營安全策略提供了有效的氣象服務(wù)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

蘭渝鐵路隴南段氣象信息服務(wù)系統(tǒng)基于GIS技術(shù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用B/S架構(gòu)，軟件使用Silverlight、C#設(shè)計開發(fā)。在隴南市氣象局建立了系統(tǒng)服務(wù)器，鐵路部門通過瀏覽器能夠方便快捷的查詢、統(tǒng)計、分析蘭渝鐵路隴南段沿線相關(guān)站點雨量、溫度、大風等實時監(jiān)測資料和各類天氣預報、預警信息。系統(tǒng)服務(wù)器端由數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)組成。

2.1 數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器

數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器采用Oracle建立數(shù)據(jù)庫，作為蘭渝鐵路隴南段氣象信息服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類別的不同分別建立了基本信息數(shù)據(jù)庫、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、預報預警數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫四類數(shù)據(jù)庫。

基本信息數(shù)據(jù)庫建立了蘭渝鐵路隴南段沿線監(jiān)測站點信息、應(yīng)急管理人員信息、地質(zhì)災(zāi)害隱患點信息（滑坡、泥石流、坍塌等）及GIS信息等基本信息數(shù)據(jù)庫;實時監(jiān)測數(shù)據(jù)庫運用整合后統(tǒng)一的標準和格式存儲蘭渝鐵路隴南段沿線自動氣象站和雨量站實時監(jiān)測數(shù)據(jù)及衛(wèi)星云圖、天氣雷達等監(jiān)測數(shù)據(jù)。并由數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行自動整理，形成日、旬、月、年統(tǒng)計數(shù)據(jù)后存入歷史數(shù)據(jù)庫并長期儲存，以便于開展氣象災(zāi)害防御研究時使用;預報預警數(shù)據(jù)庫用于存儲蘭渝鐵路隴南段沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)預報、數(shù)值格點預報、中長期預報、災(zāi)害性天氣預警、專題服務(wù)材料等信息。

2.2 Web服務(wù)器

Web服務(wù)器使用IIS（Internet信息服務(wù)器）建立系統(tǒng)發(fā)布平臺。隴南鐵路部門使用瀏覽器通過公網(wǎng)IP訪問蘭渝鐵路隴南段氣象信息服務(wù)系統(tǒng)。為了Web服務(wù)器的運行安全，采取了設(shè)置安全策略、增加防火墻設(shè)備、劃分虛擬局域網(wǎng)等方式，加強Web服務(wù)器的安全防護。

2.3 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)采用GS架構(gòu)，服務(wù)器端軟件由C#設(shè)計，主要實現(xiàn)蘭渝鐵路隴南段氣象信息服務(wù)系統(tǒng)各類氣象數(shù)據(jù)的采集、檢驗、統(tǒng)計整理等工作。包括從隴南市氣象局不同的工作服務(wù)器中提取實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖、天氣雷達及各類預報預警數(shù)據(jù);對數(shù)據(jù)按照格式進行校驗、整理，形成統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并存入對應(yīng)類別數(shù)據(jù)庫;生成數(shù)據(jù)傳輸日志，對未完成提取的數(shù)據(jù)及時進行補傳，以確保數(shù)據(jù)的完整性。

3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

3.1 客戶端界面設(shè)計

蘭渝鐵路隴南段氣象信息服務(wù)系統(tǒng)客戶端由功能選擇按鈕、側(cè)邊欄、主顯示區(qū)三大部分組成。功能選擇按鈕包括實況監(jiān)測、氣象預報、預警查詢、數(shù)據(jù)查詢、系統(tǒng)管理。側(cè)邊欄根據(jù)不同功能選擇列出詳細的功能選項。主顯示區(qū)應(yīng)用ArcGIS Engine的嵌入式GIS組件庫和工具庫進行二次開發(fā)，采用“一張圖”模式，實現(xiàn)鐵路線分布、地質(zhì)信息分布與氣象信息監(jiān)測、預報預警信息的疊加顯示及地圖縮放和漫游等功能，便于快速查詢氣象災(zāi)害發(fā)生地的相關(guān)信息?？蛻舳酥鹘缑嫒鐖D1所示。

3.2 實況監(jiān)測

實況監(jiān)測包括氣象信息監(jiān)測（雨量監(jiān)測、溫度監(jiān)測、氣壓監(jiān)測、大風監(jiān)測、衛(wèi)星云圖、雷達回波）、鐵路線分布和地質(zhì)信息監(jiān)測（地質(zhì)災(zāi)害隱患點分布）。

氣象信息監(jiān)測采集分布在隴南段鐵路沿線自動氣象站數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雨量、溫度、氣壓、風向、風速實時監(jiān)測功能。設(shè)置不同鐵路段的報警閾值，當該段測站氣象監(jiān)測值超過閾值時，以音樂和圖像閃爍兩種方式進行報警，實現(xiàn)雨強、高溫、大風等報警功能。

衛(wèi)星云圖和雷達回波提供一小時一次的衛(wèi)星云圖和隴南多普勒天氣雷達圖播放功能，用于輔助鐵路工務(wù)段工作人員了解大范圍云量、天氣分布狀況及中小尺度天氣系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，提前掌握短時強對流天氣發(fā)生、發(fā)展情況。

地質(zhì)信息監(jiān)測標繪出了隴南段鐵路沿線地質(zhì)災(zāi)害隱患點（滑坡、泥石流、坍塌）分布情況，當出現(xiàn)較強降雨時，通過“一張圖”功能疊加地質(zhì)信息和雨量信息，便于及時了解強降雨地區(qū)地質(zhì)情況，通過設(shè)置的地質(zhì)災(zāi)害隱患點雨強報警閾值，實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害初步預警的目的。

3.3 氣象預報

氣象預報包括數(shù)值預報、鄉(xiāng)鎮(zhèn)預報、短期預報、氣候預測及其他服務(wù)材料。用于查詢、了解隴南段鐵路沿線未來天氣預報、氣候預測及隴南市氣象局發(fā)布的未來一周天氣、重要天氣專報、雨情信息等

3.4 預警查詢

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，影響隴南段鐵路安全的主要氣象災(zāi)害是暴雨（洪澇）、冰雹、大風、雷電等。系統(tǒng)能自動接收隴南市氣象局發(fā)布的氣象災(zāi)害預警信息，并以音樂和文字兩種方式進行報警。當系統(tǒng)發(fā)出氣象災(zāi)害警報時，通過預警查詢功能可以了解預警信息的詳細內(nèi)容，及時掌握氣象災(zāi)害的發(fā)生時間、地點，以便提前做好防范措施。

3.5 數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢主要實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計功能，包括單站資料查詢、多站正點查詢及多站降水統(tǒng)計等功能。便于掌握隴南段鐵路沿線天氣實況、降雨強度，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，開展氣象災(zāi)害防御研究等工作。

3.6 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)用戶管理、權(quán)限分配;實況監(jiān)測站點配置;氣象要素及地質(zhì)災(zāi)害報警閾值設(shè)置等管理功能。

4 結(jié)束語

蘭渝鐵路隴南段氣象信息服務(wù)系統(tǒng)是在認真分析隴南市鐵路部門對氣象服務(wù)信息需求的基礎(chǔ)上設(shè)計與開發(fā)的。本系統(tǒng)基于GIS技術(shù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用“一張圖”模式集成和展現(xiàn)了鐵路氣象服務(wù)產(chǎn)品，實現(xiàn)了蘭渝鐵路隴南段沿線相關(guān)站點雨量、溫度、大風等實時監(jiān)測和各類天氣預報、預警等信息的查詢。通過在隴南市鐵路部門的應(yīng)用，使鐵路維護保障人員及時了解了天氣過程對鐵路交通的影響，為提高鐵路交通風險防范能力和經(jīng)濟效益提供了具有一定應(yīng)用價值的氣象服務(wù)支撐。

參考文獻

[1]王志祿，張燕，孫暢.隴南地質(zhì)災(zāi)害氣象預報及預警技術(shù)研究[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護，2005（01）：105-110.

[2]薛冰，鹿業(yè)濤，渠寒花.鐵路交通氣象服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[J].電子測試，2013（20）：13-15.