氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺的設計與實現(xiàn)

1、 氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺的設計與實現(xiàn) 于楊+沈秋宇+趙建楠+任川+王帥Summary：氣象數(shù)據(jù)是預報、預測的基礎，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性至關重要。該文闡述了氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺的結(jié)構設計、功能實現(xiàn)以及系統(tǒng)開發(fā)采用的技術路線，目前該系統(tǒng)已經(jīng)在業(yè)務中得到廣泛應用，對保障氣象數(shù)據(jù)傳輸具有重要意義。Key：氣象數(shù)據(jù)；傳輸監(jiān)控；系統(tǒng)開發(fā)：TP302.1 ：A ：1009-3044（2016）28-0113-02Abstract： Meteorological data is the basis of prediction， forecasting. The timeliness of data transmis

2、sion is very important. This paper expounds the structural design of meteorological monitoring data transmission platform， function realization， and adopts the technical route of system development.The system has been widely used in the business， it is of great significance to guarantee meteorologic

3、al data transmission.Key words： meteorological data； transmission and monitor； system development1 背景隨著氣象信息化的不斷推進，氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性越來越得到廣泛關注，對數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控是保障數(shù)據(jù)時效性的有效手段。在以往的業(yè)務中，不同類型的氣象數(shù)據(jù)獨立的分布在不同的監(jiān)控平臺和業(yè)務系統(tǒng)中，在對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控時，需要逐一進行查看，不僅耗時，而且可能存在漏查的情況，同時，一些監(jiān)控平臺設計復雜，監(jiān)控結(jié)果顯示不直觀，需要進入多級目錄才能查看，極大影響監(jiān)控效率。本文綜合以往的數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控經(jīng)驗，開發(fā)了氣象數(shù)據(jù)傳

4、輸監(jiān)控平臺，將多種重要氣象數(shù)據(jù)傳輸情況進行整合，以可視化圖形方式進行直觀的展示，并具有自動報警功能，具有重要的業(yè)務應用價值。2 氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控業(yè)務需求1）數(shù)據(jù)傳輸時效監(jiān)控氣象數(shù)據(jù)傳輸要求具有高時效性，主要對國家自動站數(shù)據(jù)、區(qū)域自動站數(shù)據(jù)、雷達數(shù)據(jù)等逐小時的到報率和完整性進行監(jiān)控，保障數(shù)據(jù)傳輸時效。2）網(wǎng)絡通信監(jiān)控對省、市、縣三級局域網(wǎng)絡通訊情況進行實時監(jiān)控，當發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡故障時發(fā)出告警，第一時間解決網(wǎng)絡異常，保障各類氣象數(shù)據(jù)的正常傳輸。3）數(shù)據(jù)產(chǎn)品監(jiān)控氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品是氣象預報預測的重要資料，其時效性和數(shù)據(jù)完整性關系到預報準確性。這里主要對Micaps（氣象預報系統(tǒng)）數(shù)據(jù)產(chǎn)品進行監(jiān)控，包括地面圖、高

5、空圖、風云資料、歐洲數(shù)值預報產(chǎn)品等，保障氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品的完整性。3 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)3.1總體架構設計系統(tǒng)采用五層技術架構實現(xiàn)，從下至上依次為硬件設備層、存儲管理層、基礎平臺層、應用組件層、應用接口層（圖1）。整個架構以硬件設備層為基礎支撐，以應用組件層為核心，通過應用接口層向用戶提供服務，各層次之間相互獨立，系統(tǒng)靈活，為系統(tǒng)日常運行維護做好基礎。1）硬件設備層。本系統(tǒng)部署在省氣象信息中心，利用現(xiàn)有的硬件設備包括文件服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、路由器、網(wǎng)絡防火墻等，為系統(tǒng)提供基礎的硬件支撐和安全防護。2）存儲管理層。本層中主要包括數(shù)據(jù)庫存儲和文件庫存儲，其中數(shù)據(jù)庫存儲的內(nèi)容包括自動站、區(qū)域站、雷達實時數(shù)

6、據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以及網(wǎng)絡通訊實時數(shù)據(jù)；文件庫存儲經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后Micaps文件。3）基礎平臺層。J2EE應用服務器用于系統(tǒng)后臺核心開發(fā)，WebGIS系統(tǒng)為網(wǎng)絡通訊監(jiān)控模塊提供支持，Micaps系統(tǒng)為數(shù)據(jù)產(chǎn)品監(jiān)控提供服務，SQLserver和Oracle數(shù)據(jù)庫服務器分別對應不同數(shù)據(jù)源。4）應用組件層。應用組件層是系統(tǒng)的核心部分，本層中主要包括系統(tǒng)必要的組件和中間處理環(huán)節(jié)。包括對數(shù)據(jù)產(chǎn)品文件的處理、統(tǒng)計，傳輸監(jiān)控策略分析，與數(shù)據(jù)之間的實時數(shù)據(jù)交互，xCharts組件和easyPieChart組件主要用于可視化展示。5）應用接口層。包括氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺的前端，以及日常系統(tǒng)維護等。用戶可以通過電腦和

7、手機端進行訪問，實現(xiàn)實時傳輸監(jiān)控。3.2 功能實現(xiàn)系統(tǒng)以J2EE技術為核心，各功能模塊基于J2EE搭建，核心應用部署在J2EE環(huán)境中運行，以B/S模式為用戶提供電腦和手機端的服務。通過與SQLserver和Oracle數(shù)據(jù)庫的訪問，實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取。利用ajax實現(xiàn)頁面實時動態(tài)更新。系統(tǒng)總共包括傳輸時效監(jiān)控、網(wǎng)絡通訊監(jiān)控、數(shù)據(jù)產(chǎn)品監(jiān)控三個子功能模塊。1）傳輸時效監(jiān)控模塊該模塊主要功能是對國家自動站、區(qū)域自動站、大喇叭數(shù)據(jù)、雷達數(shù)據(jù)逐小時的到報率進行實時監(jiān)控，自動站站數(shù)據(jù)源來自SQLserver數(shù)據(jù)庫，雷達數(shù)據(jù)來自Oracle數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計各類數(shù)據(jù)的逐小時到報率，基于easyPieChart組件在前端

8、顯示，5分鐘自動刷新一次。每種數(shù)據(jù)類型可以通過鏈接指向到明細查詢頁面（圖2）。2）網(wǎng)絡通信監(jiān)控模塊該模塊主要對全省62個縣的網(wǎng)絡通訊狀況進行實時監(jiān)控，基于WebGIS實現(xiàn)可視化展示，綠色原點表示網(wǎng)絡通暢，紅色紅點表示網(wǎng)絡異常，當出現(xiàn)網(wǎng)絡異常時，會同時發(fā)出聲音報警和短信報警，告知網(wǎng)絡維護人員第一時間進行處理，解決網(wǎng)絡問題。通過鏈接可以查詢詳細的網(wǎng)絡狀況。 3）數(shù)據(jù)產(chǎn)品監(jiān)控模塊該模塊主要實現(xiàn)對Micaps業(yè)務使用的數(shù)據(jù)產(chǎn)品完整性進行監(jiān)控，包括高空、地面、衛(wèi)星、數(shù)值預報產(chǎn)品等。為了不影響Micaps系統(tǒng)的效率，在進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計時，不直接對Micaps文件進行操作，而是先將文件信息進行處理，錄入數(shù)據(jù)庫，

9、然后再在數(shù)據(jù)庫中進行統(tǒng)計，可以提高效率。前臺界面基于xChatrs組件進行顯示，5分鐘自動刷新一次。3.3 UI設計本系統(tǒng)主要應用于氣象業(yè)務實時監(jiān)控，在進行前臺UI設計時，以直觀、簡潔為基本原則，所有監(jiān)控結(jié)果以可視化圖形效果進行顯示，一目了然，無需逐級點擊查看結(jié)果，減少人工操作。為使界面可視化效果更強，引用了easyPieChart和xCharts組件。easyPieChart主要是用來統(tǒng)計新的訪問、跳出率、服務器負載、使用的RAM等，功能很強大，帶有HTML5的動畫效果，顯示效果明顯； xCharts是一個使用D3.js來構建漂亮的、可定制的數(shù)據(jù)驅(qū)動的JavaScript 圖表庫，使用HTM

10、L、CSS、SVG實現(xiàn)，xCharts 是一個動態(tài)的、流暢的、開放的和可定制化的庫，代碼托管在Github。本系統(tǒng)中傳輸時效監(jiān)控模塊使用了easyPieChart，數(shù)據(jù)產(chǎn)品監(jiān)控使用了xCharts。4 結(jié)束語氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺的開發(fā)，實現(xiàn)了對多種數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，將以往需要在多個平臺進行查詢的內(nèi)容整合在一起，更加直觀的進行展示，便于日常業(yè)務監(jiān)控和業(yè)務管理使用，系統(tǒng)具有自動報警功能，數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)的故障能夠第一時間得到解決，有效保障各類數(shù)據(jù)的時效性。Reference：1 裴翀， 宋連春， 吳可軍， 等. 我國綜合氣象觀測運行監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實踐J. 氣象， 2011， 37（2）： 213-218.2 梁海河， 張沛源， 等. 全國天氣雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)J. 應用氣象學報， 2002， 6（13）： 749-754.3 王紅艷， 劉黎平， 王改利， 等. 多普勒天氣雷達三維數(shù)字組網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)及應用J. 應用氣象學報， 2009， 2（20）： 214-224.4 呂文華， 趙文芳. 地面氣象觀測站自動檢測系統(tǒng)研究J. 氣象， 2009， 35（2）：