浙江省“智慧高速”气象数据交互网络设计与实现

李 建 马琰钢

(浙江省气象服务中心，浙江，杭州310017)

0 引言

2013年春运期间，浙江省“智慧高速”已进入项目实施的“过渡期”。“过渡期”在杭州彭埠的高速公路路网中心建立了指挥中心，并设立了高速公路气象服务专岗，为“智慧高速”提供灾害性天气期间的气象决策服务。要实现“智慧高速”指挥中心气象信息的现场决策服务，必须实现气象数据和路网中心各条高速公路视频数据的接入、共享。

1 系统间信息交互需求

1.1 气象决策平台信息需求

气象决策平台是部署在“智慧高速”指挥中心，需要显示的地理信息数据包括全省高速公路、高速公路服务区、高速公路进出口、行政区划、山脉、湖泊、河流、正射遥感影像图等;显示的气象信息内容包括全省2000多个气象自动站实时监测信息、卫星云图、全省雷达格点资料、台风信息、高速公路气象监测站信息［2］、全省5 km×5 km的格点预报信息等，并对相关的气象信息结合交通气象服务指标进行分析，如对各气象实况要素进行5 km×5 km的格点插值，提取高速公路地理信息数据并对照高速公路预警指标对各气象要素数据进行等级划分，最终将全省高速公路各要素实况气象的预警等级用不同的颜色标注在三维的高速公路路段上，对于预报的数据分析也相类似。以上数据都需要连接到气象业务内网的数据库服务器、Gis地图服务器［2］、气象产品库等不同网段的服务器实时调取，而气象业务内网是气象部门的内部专网无法通过Internet网络进入。同时在气象决策平台还需要调用“智慧高速”系统平台内的各高速路段实时视频监控数据。

1.2 “智慧高速”系统平台信息需求

“智慧高速”系统平台是一个高速服务的综合平台，系统平台集合了路政部门、高速交警、公安系统、气象部门等一路多方的相关信息。路政部门信息包括路政巡逻车实时定位信息、高速公路道路施工信息、道路视频监控信息［3］、道路流量监控数据等;高速交警信息包括道路封道信息、交通事故信息、交通巡逻车实时定位信息等;气象部门目前提供的是舟山跨海大桥实时气象自动监测站信息、全省67个市县5天天气预报信息及部分信息专报如春运气象专题等，并随着“智慧高速”气象业务的不断拓展，提供的气象服务数据将越来越丰富。

1.3 气象与指挥中心视频会商需求

随着“智慧高速”气象服务的不断推进，在灾害性天气期间指挥中心和气象部门之间需要建立视频会商机制。指挥中心必须建立一套视频会商网络和系统接入现有气象部门内部的会商系统网络［4］，可实现指挥中心和全省各市县气象部门及国家气象局进行点对点或共同的视频会商。

2 系统间信息安全需求

2.1 气象内网系统安全需求

气象监测数据按照相关要求是保密数据，不能给相关部门提供原始数据［5］，对外部门的网络接入也必须做相应的控制。由于“智慧高速”指挥中心的气象工作平台使用方为气象工作人员，因此指挥中心的气象网络接入必须控制到气象工作平台的工作机，其他任何设备接入该网络都无权访问和获取气象业务内网数据。

2.2 “智慧高速”系统网络安全需求

“智慧高速”系统网络是一个依托全省高速公路建立的一个光纤环网，该网络不仅负责传输全省高速公路1000多路视频监控数据，还接入了路政、交警、公安等部门的敏感数据，因此该网络对各接入部门的安全要求也是有限制的，其中对气象工作平台和气象业务内容目前开放全省高速公路的视频监控数据［6］。

3 网络架构设计

3.1 相关硬件设备配置

通过“智慧高速”指挥中心和气象部门内部对现有数据交互及未来部分需求的分析，在指挥中心和气象之间需要搭建一条100 M传输速率的专用网络来保障数据传输的安全和稳定。其中10 M带宽划分用于指挥中心和气象之间的高清视频会商，70 M带宽用于高速公路视频监控信息的传输，另外20 M带宽用户气象数据的远程调用。

网络设备方面，气象部门方需要一台带有3层交换功能的路由器，“智慧高速”指挥中心需要一台两层交换机、一台3层交换机和一台网闸［7］。另外要建设视频会商系统需增加视频会商设备，接入现有气象会商系统。

3.2 网络链接配置

在气象部门和“智慧高速”路网中心建立网络专线的前提下，在气象方的核心交换机及“智慧高速”指挥中心的交换机都需做访问权限控制，双方网络互通的结构图如图1。首先在专线两端设置一个专用网段。

为满足气象席位工作机能访问气象业务内网各类数据，在气象方的核心交换机上进行权限控制，将IP与工作机的Mac地址进行绑定，只允许工作机IP地址能经过核心交换机对气象业务数据进行访问。同时气象席位工作机设置双网卡，设置一个与“智慧高速”指挥中心视频流媒体服务器同网段的IP并接入视频核心交换机，从而实现即能调用到气象部门业务内网的气象数据又能获取视频监控数据的功能。

“智慧高速”指挥中心通过网闸对网内的数据进行过滤和控制，通过网闸的端口设置只允许访问流媒体服务的端口，从而进行访问权限控制，并在专线接入路由器上设置高速监控视频流媒体服务器地址到专线网段的访问路由，因此在气象方的服务器上只要设置了专线IP网络的地址就可调用到监控视频。由于在“智慧高速”指挥中心的WEB服务器需要调用气象的部分数据［8］，为满足该要求气象方在专线网段设置了一台气象数据中转服务器，在该服务器建立FTP将智慧中心WEB服务器使用的气象数据推送到此服务器，指挥中心的网闸开放FTP端口，WEB服务器通过网闸开通的FTP端口获取所需的气象数据［9－10］。

视频会商系统建立，通过双方在专线网段各放置一台视频会商服务器及设备，气象方另增加一台MCU视频数据交换设备，将视频流接入现有的气象会商网络即可实现会商功能。

图1 “智慧高速”气象网络互通结构图

4 结语

浙江省“智慧高速”气象数据交互网络是开展“智慧高速”气象服务的基础条件，该网络的访问效率及安全性设计直接影响到气象部门和“智慧高速”指挥中心之间的业务开展。“智慧高速”作为浙江省政府首批启动的“智慧浙江”的13个试点项目之一，具有较大的影响力，而气象作为“智慧高速”不可分割的一部分，与气象部门之间建立一个畅通的网络才能在灾害性天气期间提供强有力的气象数据支撑。

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