广东山洪灾害预警信息发布关键技术研究与实现

林奕霖,欧阳显良,陈亮雄,李昼阳

(广东省水利水电科学研究院,河口水利技术国家地方联合工程实验室,广东 广州 510635)

广东山洪灾害预警信息发布关键技术研究与实现

林奕霖,欧阳显良,陈亮雄,李昼阳

(广东省水利水电科学研究院,河口水利技术国家地方联合工程实验室,广东 广州 510635)

该文阐述了当前广东山洪灾害预警信息发布的现状和不足,介绍了采用短信网关技术实现信息发送的功能需求、建设思路和系统测试,实现了在移动号码正常的情况下,150 条/s的发送能力和100%的到达率。

山洪灾害;预警;短信;网关

近年来,台风暴雨洪涝灾害造成的社会经济损失和人员伤亡已成为影响社会安定和制约经济发展的重要因素,加强对台风暴雨洪涝灾害的监测、预报、预警、事前预防和事后应急处置也成为各级政府高度重视和大力支持的重要工作之一。

在本平台建设之前,广东省防汛防旱防风总指挥部办公室和地市预警信息发布主要是采用短信猫、MAS等短信发送技术,发送速度在60条/min左右,其到达率、实时性和区域预警联动能力等方面存在一些先天不足。目前,面对全省10万数量级的三防责任人发送短信的时效性需求,该技术已远远无法满足实际操作需要,同时暴露出很多问题：如短信数据包丢失频繁,预警信息严重延时,短时发送大量短信被运营商当作垃圾短信处理,导致绝大部分地市的预警短信号码被运营商封锁等情况。所以,利用短信网关发送技术建立一套高效、稳定、安全的新一代预警信息发布平台是十分必要,也是意义重大的。

1 功能需求

根据预警信息发布的实际情况,总体上,新一代的山洪灾害预警信息平台短信发送需满足以下几个方面需求,才能确保短信发布的有序性、合理性、高效性、稳定性和可扩展性。

①采用图形化界面设计,为省、市、县、镇四级三防预警人员提供预警短信网关群发功能。

②满足全省各市、县、镇各级三防责任人共43万人(目前数据,着眼业务发展,建议规模为100万人)的预警信息推送需求。

③建设150条/s发送能力的短信发送平台,并接入移动、电信和联通3家运营商短信网关通道。

④号码正常情况下,系统发送成功率100%,并具备长短信发送能力。

2 关键技术

2.1SMGP

SMGP(Short Message Gateway Protocol)：该协议中国电信短信网关协议,是服务提供商SP与短消息网关SMG,以及短消息网关与短消息网关之间的通信协议,利用该协议可以接入电信短信网关通道,实现中国电信移动短信的网关推送功能[1]。

2.2SGIP

SGIP(Short Message Gateway Interface Protocol)：该协议是中国联通短消息网关系统接口协议,通过本协议,服务提供商SP可以接入到短消息网关SMG,实现SP应用的一点接入、全网服务；SMG可以通过SGIP协议,实现消息在不同SMG之间的路由和转发,进而实现中国联通的短信网关推送功能[2]。

2.3CMPP

CMPP(China Mobile Peer to Peer )：该协议中国移动短信网关接口协议,是中国移动梦网内部各短消息参与节点相互交换短消息的官方协议,通过实现该协议,才能完成中国移动的网关接入,实现短信网关推送功能[3]。

3 功能建设

3.1网络拓扑图

根据广东水利三防预警信息发布的业务需要,山洪灾害预警信息发布平台的设计须充分满足省、市、县、镇4级应用,业务发送能力方面,平台与中国移动、电信和联通3大运营商网关互联独立发送。平台网络拓扑图见图1。

图1 平台网络拓扑图示意

其中,各服务器的作用如下所述：

①核心应用服务器：主要负责与3大运营商的短信网关等基础能力平台对接,实现短信的实时上/下行交互和发送状态数据的处理；

②数据库服务器：用于存储系统数据,采用双机热备方式,提高系统稳定性；

③WEB应用服务器：布置于DMZ区,用于部署预警信息发布平台和相关业务应用系统,使用户通过互联网能访问系统,其目的是把敏感的内部网络和其他提供访问服务的网络分开,阻止内网和外网直接通信,以保证内网安全。

3.2功能结构图

短信网关发送功能结构见图2。

图2 短信网关发送功能结构示意

如图2短信网关发送功能结构图所示,该应用提供基础的短信发送和配套管理功能,主要包括短信群发,模板短信发送、发送任务管控、短信清单管理和上行短信管理等功能。

① 短信群发：该功能主要是利用移动、电信和联通三家运营商的短信网关通道来实现短信的群发功能,提供短信的发送能力和过滤能力,满足山洪灾害预警需求。

② 模板短信发送：模板短信是提供一种短信模板与号码参数自动匹配的群发方式,可以满足个性化短信群发需求。

③ 发送任务管控：任务管控包括任务暂停、任务恢复、任务中止、任务优先级调控和调整发送时间等功能。

④ 短信清单管理：系统可提供短信发送清单页面查询、统计等功能。

⑤ 上行短信管理：能够对用户上行短信进行智能处理,具备3大运营商短信上行接收和按账号分发能力。用户登录系统后,可查看所有回复给自己的短信,并可进行回复、转发、导出等操作。

系统预警信息发送界面如图3所示。

图3 预警信息发送界面示意

3.3业务流程

预警信息发布平台的短信发布业务流程如图4所示,具体流程包括以下内容：

① 编辑短信内容,新建预警发送任务。

② 选择预警对象,获取责任人号码信息。

③ 生成发布内容；选择相关审核人员；审核不通过,则结束本次发送任何申请,审核通过则发送预警信息。

④ 预警信息成功传达至相关三防责任人,本次发送任务结束。

图4 预警短信发布流程示意

3.4设计分析

1) 短信基础能力分析

依据2013年底官方资料统计,目前3大运营商用户占比为6∶2∶2,同时,依据推送与过滤匹配原则,系统过滤能力应该为短信推送数据的2倍,因此,可推算出平台高峰期运营商短信网关需提供的业务能力见表1。

表1 短信基础处理能力 条/s

2) 短信网关专用链路需求

系统需通过专用链路与3大运营商短信网关进行对接,实现对全省三防责任人和相关管理人员的预警信息推送。运营商对用户提供的短信网关接入采用公网(INTERNET)和专线2种方式。考虑到预警信息发布平台数据量大、稳定性要求高的特点,故采用运营商提供的标准数据专用链路进行接入。经过同类平台测算,平台与单个运营商网关接入专线带宽为2 M,共需3条专线分别与3家运营商网关对接。

3) 系统数据存储需求

根据分析,平台大数据量存储内容包括：统一推送日志文件和推送内容保存为1 a,过滤存储为2个月,假设系统每天推送10 h,依据同类平台经验,平均每5 000条短信为1个推送任务(相同内容),系统占用空间计算见表2。

表2 推送任务系统占用空间计算

在以上基础上,系统存储需考虑三防责任人基础数据(规划目标用户为100万人,每用户基础数据2 M)、推送内容数据(200 M)等。参考以上计算,考虑今后业务发展需要建议系统采用磁盘整列存储方式,具体存储空间以2倍冗余,具体可采购12块600 GB 15 K SAS10 000 rpm硬盘,采用raid 5设置,实际存储大于5 T 可满足系统存储要求。

4 发送能力测试

根据短信网关发送功能的需求,系统需满足全省43万三防责任人的预警信息推送需求,而且要实现150条/s的短信发送能力,并接入移动、电信和联通3家运营商短信网关通道。据此目标,平台按照60万个三防责任人号码的数据量来进行性能测试,其中移动号码占80%,联通号码占10%,电信号码占10%。测试的结果为：总发送耗时约44 min,其中3家运营商移动号码发送耗时情况见表3。

表3 3家运营商移动号码发送耗时情况

面对3家运营商共60万个移动号码的短信发送测试,系统的短信发送速率达到227条/s,满足了平台150条/s的短信发送能力要求,大大提高了预警信息发布的高效性、稳定性和安全性。

5 应用成效及推广应用

系统自2015年5月正式进入试运行阶段,截至2016年9月,系统当前用户超过2 300人,其中登陆使用人数情况超过12万人,所有账号用户已成功登陆使用系统功能。其中,相关三防责任人数超53万,已发7 434多批次,已发送超13 543 400多条短信,成功发送超13 339 000条,发送成功率约为98.5%,其中接近1%的发送失败原因为移动号码不正常或错误,剩下的0.5%为未知错误,可能由于网络中断或设备故障引发的。

采用短信网关技术发布山洪灾害预警信息,可以避免短信猫、MAS等短信发送技术的先天不足,确保预警信息及时有效送达。该短信推送技术具有非常高的稳定性和到达率,在网络良好和移动号码正常的情况下,到达率可以达到100%,目前已广泛应用于企业短信、银行短信通知、呼叫中心和地震预警等领域,未来更多的会被应用到各种增值业务、市场推广和身份验证等服务上,具有很高的应用价值,值得我们推广和学习。

6 结语

目前,平台已建设完成,测试和试运行结果表明系统性能稳定、操作方便,且短信的发送能力达到了预期的要求和水平。

平台的投入使用,一方面可以避免各地市预警信息发布的重复建设,开启资源共享,减少浪费；另一方面,提高预警短信的发送能力,根据性能测试报告,发送率可达到227条/s,相当于每分钟可发送短信超过1万条。同时,通过短信网关技术实现短信发送,在移动号码正常的情况下,到达率可以达到100%,确保预警重要信息及时送至相关三防责任人,以便做到险情早发现、早控制、早排除,全力避免人员伤亡,最大限度减少灾害损失。

[1] 江铁成.基于SMGP协议的短信息平台系统实现[J].景德镇学院学报,2006(3):33-36.

[2] 廖峰.基于SGIP协议的短信网关客户端API应用程序接口的设计和开发[J].计算技术与信息发展,2009(8):44-45.

[3] 王晓年,潘永湘,张迎春,等.基于CMPP协议短消息收发的实现[J].计算机应用研究,2012(9):148-150.

(本文责任编辑 马克俊)

Research and Implementation of Key Technologies in Guangdong Flash Flood Disaster Warning Information Release Platform

LIN Yilin, OUYANG Xianliang, CHEN Liangxiong, LI Zhouyang

(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower，National Engineering Laboratory of Estuary Hydropower Technology，Guangzhou 510635，China)

In this paper, the current situation and shortcomings of Guangdong Flood Disaster Warning Information Release Platform are described. Moreover, the functional requirements, construction ideas and system testing of the new platform constructed by the short message gateway technology are introduced. In the case of sending message to the right mobile number, the system will achieve the transmission capacity of 150/S and the arrival rate of 100%.

flash flood disaster; early warning; short message; gateway

2016-09-25;

2016-10-11

林奕霖(1984),男,硕士,高级工程师,从事水利信息化工作

TV877；TN929.5