贵州专业气象服务系统暨众创平台设计与实现

王加敏 彭波 陶勇 万超

摘 要：本論文提出了一种专业气象服务系统暨众创平台的技术路线。该系统通过数据采集与处理、系统架构设计、用户界面设计、功能模块实现、众创平台实现、系统测试与优化、上线和运维等步骤，实现了一个功能完善、稳定可靠的气象服务系统暨众创平台。用户可以通过该系统查询气象数据、进行预测和分析，并在众创平台上发布创意、组建团队、进行项目管理。系统采用分布式架构，支持响应式设计，提供直观友好的用户界面和个性化设置。通过数据可视化技术，将气象数据以图表、地图等形式展示给用户。系统还提供统计分析、空间分析等功能，并支持用户之间的协作和交流。经过测试和优化，该系统具有良好的性能和稳定性，能够满足用户的气象数据需求，并为气象领域的创新活动提供便捷的平台。

关键词：专业气象服务；众创平台；系统设计

Design and Implementation of Professional Meteorological Service System and Innovation Platform in Guizhou

Wang Jiamin1  Peng Bo2  Tao Yong1  Wan Chao1

1. Guizhou New Meteorological Technology Co.， Ltd.   GuizhouGuiyang  550001； 2. Guizhou Ecological Meteorology and Satellite Remote Sensing Center   GuizhouGuiyang   550001

Abstract： This paper proposes a technical roadmap for a professional meteorological service system and innovation platform. The system achieves a comprehensive and stable meteorological service system and innovation platform through steps such as data collection and processing， system architecture design， user interface design， functional module implementation， innovation platform implementation， system testing and optimization， and deployment and maintenance. Users can query meteorological data， conduct prediction and analysis， and publish ideas， form teams， and manage projects on the innovation platform. The system adopts a distributed architecture， supports responsive design， and provides a user-friendly interface with personalized settings. Through data visualization technology， meteorological data is presented to users in the form of charts， maps， and more. The system also provides functions such as statistical analysis， spatial analysis， and supports collaboration and communication among users. After testing and optimization， the system has good performance and stability， meeting users' meteorological data needs， and providing a convenient platform for innovation activities in the meteorological field.

Keywords： professional meteorological service， innovation platform， system design

1 概述

当前贵州省专业气象服务能力建设滞后、科技支撑薄弱等问题仍然突出，与发展现代气象业务的要求不适应，需要不断加强气象服务业务系统建设、为气象服务提供有力科技支撑，提升贵州省专业气象服务能力[1]。专业气象服务涉及的服务行业和服务单位越来越多，需要的专业服务产品越来越丰富，用户在内容、时效、手段上要求高，之前专业气象产品少，质量低；产品制作周期长、难度大、劳动强度大[2]；存在客户资料发布或发送遗漏，管理落后[3]；在拓展新用户后需要人工修改程序或添加功能才能满足要求。实际访问大时，系统无法实时响应，甚至导致服务器崩溃，无法满足实际需要[4]。同时，为了促进科研成果转化应用，走创新驱动发展道路，激发群众智慧和创造力进一步促进专业气象服务发展。推出全新的贵州省专业气象服务系统暨众创平台提供多元化的、针对性强的、适用的各类专业专项服务产品[6]，使气象资源利用尽可能最大化，能不断拓宽服务领域，寻求新的气象服务增长点[7]。

2 系统设计

2.1设计原则

（1）统一规划、分层设计。合理地划分功能系统是确保用户功能需求实现的基础，根据系统的建设目标，将贵州省专业气象服务系统设计为3个系统，即众创平台子系统，专业气象服务平台子系统和专业气象服务产品制作子系统。

（2）标准先进、体系统一。系统的设计和开发需遵循统一的标准规范体系和安全保障体系。气象信息标准化体系包括气候信息处理与分析系统操作规范、信息资源编码规范、元数据规范、数据交换规范、信息分类规范、数据模型规范、数据管理规范、系统维护规范和系统实施规范等，与应用系统设计和开发相关的标准规范则包括术语、符号名命名规则、应用软件开发规范、系统安全要求、工作目录命名规范、服务目录接口规范、监视日志文件定义规范、监视信息采集规范、业务流程定义规范、业务流程控制规范、系统应急处理与管理办法等。安全保障体系在各层面为气候信息处理与分析系统提供机密性、完整性、可用性、鉴别等安全服务，除了能够实现基础安全体系（如防火墙、防病毒、存储备份等），还要控制用户访问安全性、数据整合的安全性及完整性、数据查询的准确性、授权信息的安全性、应用的安全性、数据备份及恢复完整性等。

（3）成熟、稳定的中间件。在设计过程中充分利用已有的中间件技术，提高系统稳定性、兼容性和可扩展性，在整个系统中，使用了多语言混编技术，选择好的中间件或者开发库是系统成败的关键，系统根据各模块特点，选用相应的技术。

（4）组件化、模块化设计。组件具有软件重用、互操作性、可扩展性等优势，采用组件化设计思想，可以从结构上保障系统的可扩展性和可维护性，同时便于开发和测试工作。根据业务需求，合理划分组件，将通用功能以组件的形式进行开发，再根据不同的业务应用需求进行定制。各个组件间相互独立，以适应更加细微的需求变化，并保持组件开发和部署的相对独立性，增加组件的复用性。

2.2 总体框架设计

系统的总体框架自下而上主要包括基础层、数据层、应用层和表现层，采用B/S架构模式开发。总体架构如图1所示。

基础设施层主要是对气象服務系统提供最基本的基础支撑，包括提供主机、存储、网络等硬件设施和操作系统支撑。

数据层为系统提供提供基本的数据支持，如实时气象信息、专业信息、预警预报产品、地理背景信息、知识库等。

应用层连接表现层和数据层，承担了数据的计算任务和应用服务。主要包括专业气象预警预报模型，数据模型，GIS应用和服务。调用专业气象预警预报各种模型得到各种处理数据，最终把数据提交给表现层展示。此外，通过GIS组件为实况监测子系统提供矢量地图服务，为服务子系统提供瓦片地图服务。此外，系统实时获取后台数据实例化数据模型，并进行各种处理如报警判断等，把数据和处理结果展示给表现层。

表现层位于最上层，负责人机交互的，接受用户请求，返回处理结果，这部分主要包括三个子系统的界面，产品制作系统界面、专业气象服务网站和众创平台界面。

3 系统功能

贵州专业气象服务暨气象科技众创平台是一套集约化平台软件，包括专业气象服务平台、专业气象服务产品制作平台和气象科技众创平台三大部分。

3.1专业气象服务平台

贵州省专业气象服务网是专业气象服务客户获取服务产品的主要渠道，应适用用户多样化等特点，需要做到界面简洁化、专业化、个性化[5]；信息获取可以采取自由复制、查询下载的便捷方式；功能模块以灵活变通性为原则，为设计制作维护人员提供一个自主更新维护的同台空间和发挥余地。

功能模块如图3所示，包括实况产品制作、预报产品制作、专题产品制作和系统管理。

（1）实况数据的可视化综合展示：通过WEBGIS地图显示，可查看所选站点的实况信息悬浮显示；对于单站实况数据，采用时序图、表格等方式展示数据。

（2）预报服务产品：通过制作平台制作的预报产品显示，以文字、图片、表格、天气日历等方式为用户提供服务，包括精细化预报产品、专项预报服务产品等等在内的多种气象服务产品。

（3）个性化展示：50%以上产品可以图、表、文字多种方式展示，提供一键查询、下载功能。对于用户区域内的气象服务信息需要叠加GIS（用户需要的区域进行高亮突出显示，贵州省地图以50%透明图显示）。

3.2 专业气象服务产品制作系统

专业气象服务产品制作平台基于C/S架构研发，包括实况产品制作模块、数值预报产品检验及制作模块、短期预报产品制作模块、中长期预报产品制作模块、专项产品制作模块以及平台管理模块。专业气象服务产品制作系统集制作、显示、订正、监视（监视网站中实况数据，预报产品都要为最新资料，业务人员能够随时查看监视动态。）、管理为一体。

功能模块如图4所示，包括实况监测、预报产品、专题服务和系统管理。

（1）实况产品模块：包括自动站观测数据、灾害性天气等实时监测产品数据处理、FTP推送。灾害性天气日报等实况文本、图片类产品生成。具有产品路径配置功能；实况产品实现自动化制作；一旦出现产品无法生成，要提供出故障报告，说明是因数据未到或者服务器故障或者制作系统本身等哪个环节出现问题，实现方便排错功能。

（2）数值预报产品检验及制作模块：基于几类高分辨率数值预报产品，检验一段时间相关数值预报的指定气象要素，逐日给出检验报告，供预报员制作预报时参考，根据检验结果选定气象要素的参考模式[8]。再对选取的数值预报模式进行计算、订正、制作、发布，形成基于数值预报的常规客观预报产品和临时预报服务产品。具有产品数据读取路径、产品存放路径、产品名称可配置以及自动排错功能。

a.常规客观数值预报产品。提供一段时间内多种数值预报产品检验结果，可以图、表形式显示指定时长、指定站点、指定区域的要素统计检验结果。提供选择参考数值预报产品功能，直观显示预报要素，并方便预报员加工订正功能（可对指定气象要素整体或指定范围增减某一数值，并具有保存、分发、入库功能），实现专业预报常规格点预报制作和发布。

b.不定时数值预报产品制作。为满足临时专业预报服务需求，在数值预报检验结果的基础上，提供数值预报起止时间、要素选择、统计计算（累加、平均、最高、最低等）及图形编辑功能，产品格式有分布图、柱状图、曲线图等，分布图可按照不同用户指定范围（底图库）制作出图，实现图形保存及分发。

1. 短期预报产品制作模块：a.未来一周形势预报，增加手工制作形势预报功能，预报员绘制未来一周逐24小时天空状况、雨量、灾害性天气等要素预报，系统自动生成所有用户的独立形势预报产品，具有调入显示、查错、保存、分发、入库功能。b.24小时特殊天气预报（雾、霜、大风、雷电、凝冻、冰雹等），在预报员绘制未来24小时灾害性天气的基础上，叠加显示数值预报的各灾害性天气预报，经预报员订正后保存，系统自动生成格点预报和站点预报以及矢量图，内容及范围满足不同用户的需求自动提取；

c .24小时逐时气温、逐时湿度预报自动制作，系统自动与精细化站点预报的最高最低气温进行分析（逐时最高气温不能高于日最高气温、逐时最低气温不能低于日最低气温），具备显示、订正、保存功能，内容及范围满足不同用户的需求自动提取；d.120小时站点预报（天气现象、降雨量、最低气温、最高气温、特殊天气、风速风向）自动读取精细化预报产品，具备显示、订正、保存功能，内容及范围满足不同用户的需求自动提取；e.森林火险、凝冻指数预报等专题产品制作入库；f .短信产品制作、发送。

（4）中长期预报产品制作及专项产品制作模块：中长期预报产品（旬报、月报、季报、年报及相关专题预报）及专项产品制作模块要实现一次制作，完成不同用户的不同产品。

（5）产品制作日历：根据产品发布时间，可用多种选择对日历进行设定（如每月、每周），根据日历对制作人员进行产品制作提醒。

（6）分用户产品：根据不同用户，设定不同文档模板、图片底图等制作要求：a.制图部分：以分布图形式显示气候背景资料、EC预报等参考信息，进行绘制等值线圖，保存图形后，形成不同用户对应不同底图的多张图片。b.文字部分：读取原始产品（多为文档类），提取文字，不用户具有不同界面、不同模板，制作人员在原始文字产品上根据不同用户要求逐一进行文字加工，并保存。c.上传和修改：一键上传每期的所有产品，自动分发到不同用户文件夹，并上传到专业网站。

（7）平台管理模块：预报管理：管理员可根据需要为预报员配置用户名和密码，值班预报员登陆后才能加工制作气象服务产品，值班预报员可修改自己的密码，同时值班预报员默认为气象服务产品的制作人，每月1日生成上个月预报员值班记录表及产品制作发布记录。

（8）产品管理：产品制作任务管理，到规定时间还没完成制作，需具有提醒功能；产品制作完成后，可调入相应产品，同时具备检查、订正、保存、分发、入库功能；所有产品发现出错后，可调入修改错误内容，再上传（自动覆盖原产品）；同时监视产品的制作、分发、入库状态。产品原始数据读取路径，产品存放路径、产品名称、制作时间等都可设定。建立专业气象服务预报服务知识库，后台自动检索实况数据，如与已设定知识库的阈值或相关条件相符，则弹出相应的服务提醒功能。

（9）用户管理：可设定用户及对应的中长期产品，可增加产品，对模板、底图进行修改、增加等。

3.3众创平台

3.3.1气象科技众创平台对外网页显示主要包括以下功能

招投标项目相关信息展示，提供参与竞标功能、留言咨询功能、增加已完成项目展示区、信息公告发布区。

会员中心模块：会员注册、登录、会员信息管理、订单管理、留言与评价、自荐产品上传管理、投标进程管理、专家库、人才库申请、项目进程回应、评价查看。项目管理（显示所有参与的项目信息，竞标人根据自己的条件申请竞标，显示该项目的进度情况，双方签订电子合同，由公司作为中间人作为项目进度、项目资金监督管理）

创客空间：个人用户注册登录后，能够将自己制作的服务产品上传到网站进行展示，如果有其他用户对此服务产品感兴趣，能够与发布人进一步交流，最后采纳的话，支付一定酬劳费。

会员星级排行、项目关注排行、专家库、人才库展示功能。

3.3.2气象科技众创平台对内管理主要包括以下功能

项目（需求）管理：发布、撤销、跟进、查看参与、需求应答、发布评论、组织会议、验收、成果推荐展示等。

会员信息管理：会员申请审核（包括会员类别——公司、个人、等级审定——人才库、专家库等）、基础信息查看、会员录入、专家或人才邀请、推荐等。

成果管理：会员上传科技成果审核、发布、推荐展示、拍价、签约等商务流程。4应用效果

平台于2022年5月开始上线，截止2023年4月，普通用户达到500多人，注册用户有近300人，其中包括南方电网贵州电网有限责任公司、中国华电集团贵州乌江水电开发有限责任公司、中国华电集团贵州黔源电力股份有限公司、国家电投集团贵州金元股份有限公司等多家大型国有企业。近一年来，平台运行稳定、数据提供及时权威、产品丰富并具有针对性、功能完善、操作简便，得到很多用户的一致好评。

结语

本论文提出了一种专业气象服务系统暨众创平台的技术路线，通过系统的设计、实现和优化，实现了一个功能完善、稳定可靠的气象服务系统暨众创平台。该系统通过数据采集与处理、系统架构设计、用户界面设计、功能模块实现、众创平台实现等步骤，满足用户对气象数据的需求，并提供了创新活动的平台。通过系统的测试和优化，保证了系统的性能和稳定性，同时通过用户反馈的收集和改进，不断提升系统的功能和用户体验。

本系统的实现对于气象领域的发展具有重要意义。用户可以通过该系统获取准确、实时的气象数据，进行预测和分析，并在众创平台上展示自己的创意和项目。专业导师和专家的支持，为用户提供了宝贵的指导和帮助。同时，该系统采用了先进的技术，如分布式架构和数据可视化技术，提供了直观友好的用户界面和个性化设置，提升了用户的使用体验。

然而，本系统仍有一些改进的空间。例如，可以进一步优化系统的性能，提高数据的采集和处理速度；加强系统的安全性，保护用户的隐私和数据安全；增加更多的功能模块，满足不同用户的需求。

通过本论文提出的技术路线，实现了一个功能完善、稳定可靠的专业气象服务系统暨众创平台。该系统将为气象领域的发展提供便捷的平台，促进创新活动的开展。未来，我们将不断改进和完善系统，以更好地满足用户的需求，推动气象领域的发展。

参考文献：

[1]陆晨，戴莉萍.大城市专业气象服务产品及规范[J].气象科技，2002（06）：369-372.[2]陈亮，苗卫东，张天圣，等.通用性的专业气象产品服务系统的设计与应用[J].计算机技术与发展，2019（01）：168-172.[3]耿大伟，耿蔷，王鹏.气象服务产品制作与一键式发布系统的研究实现[J].安徽农业科学，2015（26）：229-233.[4]刘茜茜，孙亚琴，吕翔，等.基于WebGIS的气象信息服务系统的设计与实现[J].计算机工程与设计，2014（01）：322-326.[5]邵小娟.基于区域的信息推送服务模式探讨[J].情报探索，2011（09）：36-38.[6]黄运旺.专业气象服务的市场前景[J].广西气象，1999（03）：59-63.[7]徐强.专业气象服务面临的难点和发展对策[J].甘肃气象，1996（04）：50-54.[8]秦华锋，周军.基于Web數值模式交互显示系统设计[J].气象科技，2018（01）：194-199.作者简介：王加敏（1990—  ），男，汉族，广西人，本科，助理工程师，研究方向为气象服务。