气象信息实时监测预警LED显示屏发布系统设计与实现

高燕+黄振+赵晓钰

摘 要： 简要概述大连气象部门LED电子显示屏发布系统的设计与实现，介绍LED屏的分类，屏幕使用过程中的操作步骤，二次开发工作需要注意事项的问题。系统发挥了现有设备的功能，解决业务应用部门实时资料监测显示中相关问题，具有很好的推广价值和业务使用价值。

关键词： LED显示屏； 气象信息； 监测预警； 信息发布系统

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）16?0062?03

Design and implementation of real?time monitoring and warning LED screen release system for weather information

GAO Yan1， HUANG Zhen2， ZHAO Xiao?yu1

（1. Meteorology Bureau of Pulandian City， Pulandian 116200， China； 2. Dalian Meteorological Bureau， Dalian 116001， China）

Abstract： The design and implementation of the LED electronic display release system in Dalian Meteorological Bureau is briefly outlined. The classification and operating steps of LED screens are described in this paper. The matters needing attention of second development are pointed out. By making use of the functions of existing equipments， the system solved the issues related to the display of real?time information monitoring of the business sector. It has a good promotional value.

Keywords： LED screen； meteorological information； monitoring and early warning； information release system

0 引 言

随着LED显示屏技术的不断发展和成熟，其越来越广泛地应用于教育机构、体育场馆、机场车站、娱乐场所等地的广告显示，发布信息中。而近年来，各地气象部门现代化建设工作不断开展，各种观测仪器设备不断投入运行使用，采集了大量宝贵的观测数据，如何充分有效地利用现有观测数据，提高预警预报服务水平，发挥其防灾减灾工作中的重要作用是当前各地政府以及气象部门面临的急需解决的问题。而LED电子显示屏作为一种显示文字、图像、二维和三维动画及电视、录像、VCD等视频信号的理想的公众显示媒体，可以全天候，长时间工作，其作为天气预报、预警信号发布媒体和渠道有着独特的优势。LED电子屏目前在气象部门使用主要有室内和室外两个方面：室内主要用于显示气象观测仪器设备采集的实时观测数据，根据天气情况显示各种预警信息；室外主要用于向公众发布预警信号、预报服务产品。经过对气象部门气象信息处理系统开发技术的调研[1?10]，结合大连地区气象部门现代化气象事业发展的现状，介绍了室内LED电子显示屏的应用，其气象业务人员掌握各种实况信息，提高业务工作效率和服务能力水平。

1 LED电子显示屏技术简介

LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；其不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点；LED显示屏具有亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等突出优点。LED电子显示屏有多种分类方法：

（1） 按颜色基色可以分为：单基色显示屏，单一颜色（红色或绿色）；双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度的全彩色显示屏，可以显示65 536种颜色；全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示1 600万种颜色。

（2） 按显示器件分类：数码显示屏，显示器件为7段数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏；点阵图文显示屏，显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。

（3） 按使用场合分类：室内显示屏，发光点较小，显示面积一般几平方米至十几平方米；室外显示屏，面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。

2 设计思路

LED电子显示屏采购后，通常情况下厂商都带有控制显示分析软件，用于LED显示屏的参数设定、维护以及发布信息等。但由于气象仪器设备采集到的观测实时数据不断处于更新中，难以用现有的软件显示实时更新的数据。需要通过使用厂家提供二次开发包自己开发软件解决数据更新的问题。本文主要基于大连市气象局现有的5块LED显示屏设备开发显示屏数据软件，分析研究一下LED显示屏数据发送系统的开发思路以及具体实现。

LED显示安装完成后，主要通过两种方式进行信息传输：串口和网络端口。需要在计算机上安装显示屏厂家提供控制软件，将计算机与显示屏通过网线或者串口线进行连接，通过控制软件配置LED屏各种参数（具体操作见软件说明），实现软件和LED屏的信息传输。通信成功建立后，后续操作根据几种不同厂商提供的产品使用的方法和过程总结具体操作流程如下：

（1） 通过屏控制软件，在需要进行控制的屏上建立节目，节目建立过程中可以根据需要进行节目的播放模式，如顺序播放，定时定长播放等参数设定。

（2） 在建立的节目中，建立各种节目对象，如字幕区域，用以显示文本文件；图文区域，用以显示带格式的文本、图形图像等信息；动画区域，用以显示动画；表盘区域，用以显示模拟时钟；还有其他几种区域。节目中需要建立的对象根据自己的需要进行定制。在针对各种节目对象的参数设定过程中可以对对象的显示方式、显示区域，字体大小，颜色等信息进行配置。

（3） 对节目以及节目对象进行设定后，可以通过控制软件的预览功能显示查看制作的节目显示效果。如发现问题，可结束预览命令返回编辑状态，继续修改节目对象；修改完成后，继续进行预览至用户对显示效果满意为止。

（4） 如需要建立多个节目，可重复操作步骤（2）、（3）。

（5） 针对用户设备节目信息，发送数据至显示屏。

在整个操作步骤中，操作最繁琐的为步骤（2），需要通过不断地测试，来确定屏幕显示内容以及显示方式。对大连气象部门现有的几块电子显示屏而言，都有一个共同的特点主要长度都远大于宽度，这需要对屏幕显示的内容进行合理的布局，从而保证尽量科学地运用电子屏的现有显示区域显示更多的内容，同时保证显示的美观，用户获取信息的便捷性。虽然显示屏幕提供可以滚动显示，翻屏显示功能，太频繁的翻屏操作使用户在翻屏过程难以掌握的显示数据提供的信息，需要在显示内容和美观布局上面做一个平衡，从而保证最大限度的发挥观测数据和显示屏的功能。

通过控制软件掌握LED电子显示屏发布信息的流程以及显示内容和布局后，二次开发的任务和功能就是通过调用显示屏二次开发库，实现自动获取实时资料观测数据信息，发送至显示屏更新显示数据。

3 系统功能及实现

气象部门当前所获取的观测数据包括自动气象站观测的风向、风速、雨量、温度等常规气象要素，同时也有能见度仪观测得到的能见度数据，多普勒雷达、卫星等多种非常规观测数据。大连气象业务部门现有5块LED显示屏安装在市、县气象台，安装在室内，受限于屏幕的种类，主要为单色屏和双基色显示屏，以及屏幕的尺寸大小，显示雷达，卫星云图等数据没有太大优势，主要用来显示能见度观测仪，自动气象站观测常规要素。在发送数据至显示屏前必须先从数据库获取观测数据信息，在获取数据信息时必须考虑数据获取的及时性，同时也需要考虑数据库承受的压力，不能太过于频繁的进行数据库检索查询，过于频繁的操作数据库，加大数据库服务器压力会影响运行在数据库服务器上的其他业务。因为需要对分布在不同地区的5个LED显示进行信息发布操作，系统开发前考虑过给每个LED屏制定单独的工作程序，独立获取数据、发布数据，但考虑过数据库服务负载状况后，决定放弃这种操作方式改用由统一的信息处理加工程序获取数据库更新数据，发送至5个不同LED信息发布端（见图1），发送方式采用格式化文本进行信息进行更新，发布端通过扫描监控目录文件信息是否更改来确定是否重新发布数据，通过读入制定目录下文本文件发送至LED屏。信息加工程序发布更新信息时，因为数据库信息更新存在滞后，也不是所有的站点数据都能在同一时间进行更新，在扫描当前时刻数据时如果没有超过50%的站点数据更新的状况下，不对数据文件进行更新，从而避免LED显示屏上过多站点出现显示空白现象。

图1 LED显示屏发布系统流程

4 应用效果

大连气象信息实时监测预警LED显示屏发布系统自建成以来就一直在大连市气象台、专业气象台、金州、庄河、普兰店等气象部门使用，取得很好的效果。系统建成前，LED所在地部门对LED电子显示屏的使用仅限于发布一些通知信息，以及领导工作到访的欢迎等信息，对LED电子屏的使用没能完全发挥出屏的价值。通过本套系统程序的开发部署，可以显示实时气象观测资料（见图2），使业务工作人员能够方便、快捷地掌握实时气象信息，大大提高了工作效率，使现代化建设的投入更多地转化为业务服务的应用能力，产生了服务效益。

图2 系统显示效果图

5 结 语

该系统的建立为业务工作人员掌握实时观测资料信息提供了一个很好的途径，同时针对LED电子显示屏的二次开发工作也给后续继续开展工作奠定了很好的基础。如何在后续工作中充分挖掘LED显示屏在业务工作中的应用潜力，是后续工作中仍需解决的问题。

本文针对LED显示屏在气象部门发布实时监控气象信息的二次开发应用上，对系统开发的流程、步骤以及开发过程中需要注意的事项进行了总结，对兄弟单位开展同类型的工作有一定参考价值，但仍需在实际工作中根据实际工作不断完善系统，以便能更好的发挥系统的功能效果。

参考文献

[1] 李大为，隋东，黄振.沈阳天气预报业务自动化平台的开发研究[J].气象与环境学报，2006，22（2）：69?71.

[2] 刘涛，楼兴华.SQL数据系统开发实例导航[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[3] 李集明，王国复.气象数据库系统总体设计综述[J].气象科技，2007，35（z1）：1?5.

[4] 黄振，宋煜，黄艇.大连地区大气成分信息平台系统设计思路及其实现[J].气象科技，2009，37（6）：687?692.

[5] 黄振，王囝囝，邹善勇.大连地区自动站数据处理分析系统设计思路及其实现[J].安徽农业科学，2011，39（2）：1008?1011.

[6] 黄振，梁宏，黄艇.大连地区地基GPS水汽自动处理系统设计[J].气象科技，2013，41（1）：83?87.

[7] 赵峰，戴连君，聂志锋，等.GPS水汽含量自动处理系统的研究及应用[J].测绘科学，2006，31（6）：63?64.

[8] 陶元红，杜世晔，蓝天飞.基于GPRS网络LED屏气象信息发布系统[J].气象科技，2012，40（1）：46?51.

[9] 姚日升，丁烨毅，王焱.电子显示屏气象信息发布技术[J].气象科技，2012，40（6）：922?927.

[10] 李集明，沈文海，王国复.气象信息共享平台及其关键技术研究[J].应用气象学报，2006，17（5）：621?628.

（1） 通过屏控制软件，在需要进行控制的屏上建立节目，节目建立过程中可以根据需要进行节目的播放模式，如顺序播放，定时定长播放等参数设定。

（2） 在建立的节目中，建立各种节目对象，如字幕区域，用以显示文本文件；图文区域，用以显示带格式的文本、图形图像等信息；动画区域，用以显示动画；表盘区域，用以显示模拟时钟；还有其他几种区域。节目中需要建立的对象根据自己的需要进行定制。在针对各种节目对象的参数设定过程中可以对对象的显示方式、显示区域，字体大小，颜色等信息进行配置。

（3） 对节目以及节目对象进行设定后，可以通过控制软件的预览功能显示查看制作的节目显示效果。如发现问题，可结束预览命令返回编辑状态，继续修改节目对象；修改完成后，继续进行预览至用户对显示效果满意为止。

（4） 如需要建立多个节目，可重复操作步骤（2）、（3）。

（5） 针对用户设备节目信息，发送数据至显示屏。

在整个操作步骤中，操作最繁琐的为步骤（2），需要通过不断地测试，来确定屏幕显示内容以及显示方式。对大连气象部门现有的几块电子显示屏而言，都有一个共同的特点主要长度都远大于宽度，这需要对屏幕显示的内容进行合理的布局，从而保证尽量科学地运用电子屏的现有显示区域显示更多的内容，同时保证显示的美观，用户获取信息的便捷性。虽然显示屏幕提供可以滚动显示，翻屏显示功能，太频繁的翻屏操作使用户在翻屏过程难以掌握的显示数据提供的信息，需要在显示内容和美观布局上面做一个平衡，从而保证最大限度的发挥观测数据和显示屏的功能。

通过控制软件掌握LED电子显示屏发布信息的流程以及显示内容和布局后，二次开发的任务和功能就是通过调用显示屏二次开发库，实现自动获取实时资料观测数据信息，发送至显示屏更新显示数据。

3 系统功能及实现

气象部门当前所获取的观测数据包括自动气象站观测的风向、风速、雨量、温度等常规气象要素，同时也有能见度仪观测得到的能见度数据，多普勒雷达、卫星等多种非常规观测数据。大连气象业务部门现有5块LED显示屏安装在市、县气象台，安装在室内，受限于屏幕的种类，主要为单色屏和双基色显示屏，以及屏幕的尺寸大小，显示雷达，卫星云图等数据没有太大优势，主要用来显示能见度观测仪，自动气象站观测常规要素。在发送数据至显示屏前必须先从数据库获取观测数据信息，在获取数据信息时必须考虑数据获取的及时性，同时也需要考虑数据库承受的压力，不能太过于频繁的进行数据库检索查询，过于频繁的操作数据库，加大数据库服务器压力会影响运行在数据库服务器上的其他业务。因为需要对分布在不同地区的5个LED显示进行信息发布操作，系统开发前考虑过给每个LED屏制定单独的工作程序，独立获取数据、发布数据，但考虑过数据库服务负载状况后，决定放弃这种操作方式改用由统一的信息处理加工程序获取数据库更新数据，发送至5个不同LED信息发布端（见图1），发送方式采用格式化文本进行信息进行更新，发布端通过扫描监控目录文件信息是否更改来确定是否重新发布数据，通过读入制定目录下文本文件发送至LED屏。信息加工程序发布更新信息时，因为数据库信息更新存在滞后，也不是所有的站点数据都能在同一时间进行更新，在扫描当前时刻数据时如果没有超过50%的站点数据更新的状况下，不对数据文件进行更新，从而避免LED显示屏上过多站点出现显示空白现象。

图1 LED显示屏发布系统流程

4 应用效果

大连气象信息实时监测预警LED显示屏发布系统自建成以来就一直在大连市气象台、专业气象台、金州、庄河、普兰店等气象部门使用，取得很好的效果。系统建成前，LED所在地部门对LED电子显示屏的使用仅限于发布一些通知信息，以及领导工作到访的欢迎等信息，对LED电子屏的使用没能完全发挥出屏的价值。通过本套系统程序的开发部署，可以显示实时气象观测资料（见图2），使业务工作人员能够方便、快捷地掌握实时气象信息，大大提高了工作效率，使现代化建设的投入更多地转化为业务服务的应用能力，产生了服务效益。

图2 系统显示效果图

5 结 语

该系统的建立为业务工作人员掌握实时观测资料信息提供了一个很好的途径，同时针对LED电子显示屏的二次开发工作也给后续继续开展工作奠定了很好的基础。如何在后续工作中充分挖掘LED显示屏在业务工作中的应用潜力，是后续工作中仍需解决的问题。

本文针对LED显示屏在气象部门发布实时监控气象信息的二次开发应用上，对系统开发的流程、步骤以及开发过程中需要注意的事项进行了总结，对兄弟单位开展同类型的工作有一定参考价值，但仍需在实际工作中根据实际工作不断完善系统，以便能更好的发挥系统的功能效果。

参考文献

[1] 李大为，隋东，黄振.沈阳天气预报业务自动化平台的开发研究[J].气象与环境学报，2006，22（2）：69?71.

[2] 刘涛，楼兴华.SQL数据系统开发实例导航[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[3] 李集明，王国复.气象数据库系统总体设计综述[J].气象科技，2007，35（z1）：1?5.

[4] 黄振，宋煜，黄艇.大连地区大气成分信息平台系统设计思路及其实现[J].气象科技，2009，37（6）：687?692.

[5] 黄振，王囝囝，邹善勇.大连地区自动站数据处理分析系统设计思路及其实现[J].安徽农业科学，2011，39（2）：1008?1011.

[6] 黄振，梁宏，黄艇.大连地区地基GPS水汽自动处理系统设计[J].气象科技，2013，41（1）：83?87.

[7] 赵峰，戴连君，聂志锋，等.GPS水汽含量自动处理系统的研究及应用[J].测绘科学，2006，31（6）：63?64.

[8] 陶元红，杜世晔，蓝天飞.基于GPRS网络LED屏气象信息发布系统[J].气象科技，2012，40（1）：46?51.

[9] 姚日升，丁烨毅，王焱.电子显示屏气象信息发布技术[J].气象科技，2012，40（6）：922?927.

[10] 李集明，沈文海，王国复.气象信息共享平台及其关键技术研究[J].应用气象学报，2006，17（5）：621?628.

（1） 通过屏控制软件，在需要进行控制的屏上建立节目，节目建立过程中可以根据需要进行节目的播放模式，如顺序播放，定时定长播放等参数设定。

（2） 在建立的节目中，建立各种节目对象，如字幕区域，用以显示文本文件；图文区域，用以显示带格式的文本、图形图像等信息；动画区域，用以显示动画；表盘区域，用以显示模拟时钟；还有其他几种区域。节目中需要建立的对象根据自己的需要进行定制。在针对各种节目对象的参数设定过程中可以对对象的显示方式、显示区域，字体大小，颜色等信息进行配置。

（3） 对节目以及节目对象进行设定后，可以通过控制软件的预览功能显示查看制作的节目显示效果。如发现问题，可结束预览命令返回编辑状态，继续修改节目对象；修改完成后，继续进行预览至用户对显示效果满意为止。

（4） 如需要建立多个节目，可重复操作步骤（2）、（3）。

（5） 针对用户设备节目信息，发送数据至显示屏。

在整个操作步骤中，操作最繁琐的为步骤（2），需要通过不断地测试，来确定屏幕显示内容以及显示方式。对大连气象部门现有的几块电子显示屏而言，都有一个共同的特点主要长度都远大于宽度，这需要对屏幕显示的内容进行合理的布局，从而保证尽量科学地运用电子屏的现有显示区域显示更多的内容，同时保证显示的美观，用户获取信息的便捷性。虽然显示屏幕提供可以滚动显示，翻屏显示功能，太频繁的翻屏操作使用户在翻屏过程难以掌握的显示数据提供的信息，需要在显示内容和美观布局上面做一个平衡，从而保证最大限度的发挥观测数据和显示屏的功能。

通过控制软件掌握LED电子显示屏发布信息的流程以及显示内容和布局后，二次开发的任务和功能就是通过调用显示屏二次开发库，实现自动获取实时资料观测数据信息，发送至显示屏更新显示数据。

3 系统功能及实现

气象部门当前所获取的观测数据包括自动气象站观测的风向、风速、雨量、温度等常规气象要素，同时也有能见度仪观测得到的能见度数据，多普勒雷达、卫星等多种非常规观测数据。大连气象业务部门现有5块LED显示屏安装在市、县气象台，安装在室内，受限于屏幕的种类，主要为单色屏和双基色显示屏，以及屏幕的尺寸大小，显示雷达，卫星云图等数据没有太大优势，主要用来显示能见度观测仪，自动气象站观测常规要素。在发送数据至显示屏前必须先从数据库获取观测数据信息，在获取数据信息时必须考虑数据获取的及时性，同时也需要考虑数据库承受的压力，不能太过于频繁的进行数据库检索查询，过于频繁的操作数据库，加大数据库服务器压力会影响运行在数据库服务器上的其他业务。因为需要对分布在不同地区的5个LED显示进行信息发布操作，系统开发前考虑过给每个LED屏制定单独的工作程序，独立获取数据、发布数据，但考虑过数据库服务负载状况后，决定放弃这种操作方式改用由统一的信息处理加工程序获取数据库更新数据，发送至5个不同LED信息发布端（见图1），发送方式采用格式化文本进行信息进行更新，发布端通过扫描监控目录文件信息是否更改来确定是否重新发布数据，通过读入制定目录下文本文件发送至LED屏。信息加工程序发布更新信息时，因为数据库信息更新存在滞后，也不是所有的站点数据都能在同一时间进行更新，在扫描当前时刻数据时如果没有超过50%的站点数据更新的状况下，不对数据文件进行更新，从而避免LED显示屏上过多站点出现显示空白现象。

图1 LED显示屏发布系统流程

4 应用效果

大连气象信息实时监测预警LED显示屏发布系统自建成以来就一直在大连市气象台、专业气象台、金州、庄河、普兰店等气象部门使用，取得很好的效果。系统建成前，LED所在地部门对LED电子显示屏的使用仅限于发布一些通知信息，以及领导工作到访的欢迎等信息，对LED电子屏的使用没能完全发挥出屏的价值。通过本套系统程序的开发部署，可以显示实时气象观测资料（见图2），使业务工作人员能够方便、快捷地掌握实时气象信息，大大提高了工作效率，使现代化建设的投入更多地转化为业务服务的应用能力，产生了服务效益。

图2 系统显示效果图

5 结 语

该系统的建立为业务工作人员掌握实时观测资料信息提供了一个很好的途径，同时针对LED电子显示屏的二次开发工作也给后续继续开展工作奠定了很好的基础。如何在后续工作中充分挖掘LED显示屏在业务工作中的应用潜力，是后续工作中仍需解决的问题。

本文针对LED显示屏在气象部门发布实时监控气象信息的二次开发应用上，对系统开发的流程、步骤以及开发过程中需要注意的事项进行了总结，对兄弟单位开展同类型的工作有一定参考价值，但仍需在实际工作中根据实际工作不断完善系统，以便能更好的发挥系统的功能效果。

参考文献

[1] 李大为，隋东，黄振.沈阳天气预报业务自动化平台的开发研究[J].气象与环境学报，2006，22（2）：69?71.

[2] 刘涛，楼兴华.SQL数据系统开发实例导航[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[3] 李集明，王国复.气象数据库系统总体设计综述[J].气象科技，2007，35（z1）：1?5.

[4] 黄振，宋煜，黄艇.大连地区大气成分信息平台系统设计思路及其实现[J].气象科技，2009，37（6）：687?692.

[5] 黄振，王囝囝，邹善勇.大连地区自动站数据处理分析系统设计思路及其实现[J].安徽农业科学，2011，39（2）：1008?1011.

[6] 黄振，梁宏，黄艇.大连地区地基GPS水汽自动处理系统设计[J].气象科技，2013，41（1）：83?87.

[7] 赵峰，戴连君，聂志锋，等.GPS水汽含量自动处理系统的研究及应用[J].测绘科学，2006，31（6）：63?64.

[8] 陶元红，杜世晔，蓝天飞.基于GPRS网络LED屏气象信息发布系统[J].气象科技，2012，40（1）：46?51.

[9] 姚日升，丁烨毅，王焱.电子显示屏气象信息发布技术[J].气象科技，2012，40（6）：922?927.

[10] 李集明，沈文海，王国复.气象信息共享平台及其关键技术研究[J].应用气象学报，2006，17（5）：621?628.