氣象數據傳輸監控平臺的設計與實現

于楊+沈秋宇+趙建楠+任川+王帥

摘要：氣象數據是預報、預測的基礎，數據傳輸的時效性至關重要。該文闡述了氣象數據傳輸監控平臺的結構設計、功能實現以及系統開發采用的技術路線，目前該系統已經在業務中得到廣泛應用，對保障氣象數據傳輸具有重要意義。

關鍵詞：氣象數據；傳輸監控；系統開發

中圖分類號：TP302.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）28-0113-02

Abstract： Meteorological data is the basis of prediction， forecasting. The timeliness of data transmission 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 meteorological data transmission.

Key words： meteorological data； transmission and monitor； system development

1 背景

隨著氣象信息化的不斷推進，氣象數據傳輸的時效性越來越得到廣泛關注，對數據進行實時監控是保障數據時效性的有效手段。在以往的業務中，不同類型的氣象數據獨立的分布在不同的監控平臺和業務系統中，在對數據進行監控時，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，一些監控平臺設計復雜，監控結果顯示不直觀，需要進入多級目錄才能查看，極大影響監控效率。本文綜合以往的數據傳輸監控經驗，開發了氣象數據傳輸監控平臺，將多種重要氣象數據傳輸情況進行整合，以可視化圖形方式進行直觀的展示，并具有自動報警功能，具有重要的業務應用價值。

2 氣象數據傳輸監控業務需求

1）數據傳輸時效監控

氣象數據傳輸要求具有高時效性，主要對國家自動站數據、區域自動站數據、雷達數據等逐小時的到報率和完整性進行監控，保障數據傳輸時效。

2）網絡通信監控

對省、市、縣三級局域網絡通訊情況進行實時監控，當發現網絡故障時發出告警，第一時間解決網絡異常，保障各類氣象數據的正常傳輸。

3）數據產品監控

氣象數據產品是氣象預報預測的重要資料，其時效性和數據完整性關系到預報準確性。這里主要對Micaps（氣象預報系統）數據產品進行監控，包括地面圖、高空圖、風云資料、歐洲數值預報產品等，保障氣象數據產品的完整性。

3 系統設計與實現

3.1總體架構設計

系統采用五層技術架構實現，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，系統靈活，為系統日常運行維護做好基礎。

1）硬件設備層。本系統部署在省氣象信息中心，利用現有的硬件設備包括文件服務器、數據庫服務器、路由器、網絡防火墻等，為系統提供基礎的硬件支撐和安全防護。

2）存儲管理層。本層中主要包括數據庫存儲和文件庫存儲，其中數據庫存儲的內容包括自動站、區域站、雷達實時數據和統計數據，以及網絡通訊實時數據；文件庫存儲經過數據處理后Micaps文件。

3）基礎平臺層。J2EE應用服務器用于系統后臺核心開發，WebGIS系統為網絡通訊監控模塊提供支持，Micaps系統為數據產品監控提供服務，SQLserver和Oracle數據庫服務器分別對應不同數據源。

4）應用組件層。應用組件層是系統的核心部分，本層中主要包括系統必要的組件和中間處理環節。包括對數據產品文件的處理、統計，傳輸監控策略分析，與數據之間的實時數據交互，xCharts組件和easyPieChart組件主要用于可視化展示。

5）應用接口層。包括氣象數據傳輸監控平臺的前端，以及日常系統維護等。用戶可以通過電腦和手機端進行訪問，實現實時傳輸監控。

3.2 功能實現

系統以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數據庫的訪問，實現數據獲取。利用ajax實現頁面實時動態更新。系統總共包括傳輸時效監控、網絡通訊監控、數據產品監控三個子功能模塊。

1）傳輸時效監控模塊

該模塊主要功能是對國家自動站、區域自動站、大喇叭數據、雷達數據逐小時的到報率進行實時監控，自動站站數據源來自SQLserver數據庫，雷達數據來自Oracle數據庫，統計各類數據的逐小時到報率，基于easyPieChart組件在前端顯示，5分鐘自動刷新一次。每種數據類型可以通過鏈接指向到明細查詢頁面（圖2）。

2）網絡通信監控模塊

該模塊主要對全省62個縣的網絡通訊狀況進行實時監控，基于WebGIS實現可視化展示，綠色原點表示網絡通暢，紅色紅點表示網絡異常，當出現網絡異常時，會同時發出聲音報警和短信報警，告知網絡維護人員第一時間進行處理，解決網絡問題。通過鏈接可以查詢詳細的網絡狀況。

3）數據產品監控模塊

該模塊主要實現對Micaps業務使用的數據產品完整性進行監控，包括高空、地面、衛星、數值預報產品等。為了不影響Micaps系統的效率，在進行數據統計時，不直接對Micaps文件進行操作，而是先將文件信息進行處理，錄入數據庫，然后再在數據庫中進行統計，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

本系統主要應用于氣象業務實時監控，在進行前臺UI設計時，以直觀、簡潔為基本原則，所有監控結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、可定制的數據驅動的JavaScript 圖表庫，使用HTML、CSS、SVG實現，xCharts 是一個動態的、流暢的、開放的和可定制化的庫，代碼托管在Github。本系統中傳輸時效監控模塊使用了easyPieChart，數據產品監控使用了xCharts。

4 結束語

氣象數據傳輸監控平臺的開發，實現了對多種數據的實時監控，將以往需要在多個平臺進行查詢的內容整合在一起，更加直觀的進行展示，便于日常業務監控和業務管理使用，系統具有自動報警功能，數據傳輸中出現的故障能夠第一時間得到解決，有效保障各類數據的時效性。

參考文獻：

[1] 裴翀， 宋連春， 吳可軍， 等. 我國綜合氣象觀測運行監控系統的設計與實踐[J]. 氣象， 2011， 37（2）： 213-218.

[2] 梁海河， 張沛源， 等. 全國天氣雷達數據處理系統[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字組網系統開發及應用[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研究[J]. 氣象， 2009， 35（2）： 106-110.

[5] 黎華， 王重華， 張勇. 基于J2EE和ArcGIS平臺的WebGIS設計與實現[J]. 計算機工程與設計， 2006， 6（27）： 966-969.

[6] 康玲， 付俊峰， 王懷清， 等. 基于ArcGIS Server的WebGIS應用系統開發[J]. 水電能源科學， 2007， 1（25）： 26-29.