基于手機APP“氣象信息網絡”遠程監控系統的實現

王新清，哈斯塔木嘎

（內蒙古錫林郭勒盟氣象局，內蒙古錫林浩特026000）

0 引言

氣象信息網絡是氣象業務的重要組成部分，是各類氣象業務的基礎[1-2]。隨著氣象現代化建設目標實現，通過網絡處理、交換的業務數據量隨之爆炸式增長，網絡帶寬不斷加寬，節點數量不斷擴充，氣象信息網絡監控、故障排除、維修維護工作日益繁重且困難劇增[3-4]。利用現有技術條件如何提高氣象信息網絡管理效率及成效也成為業務工作的重要命題。現今網絡掃描技術向智能化技術方向發展[5-6]。利用現有技術建立氣象信息網絡管理系統意義重大[7-8]。張方等[9]基于GIS技術實現了氣象信息網絡綜合監控系統。李新慶等[10]利用開源軟件開發了氣象信息網絡監控系統。姚志平[11]基于WEB服務實現了氣象網絡監控系統。隨著移動網絡迅速發展和移動終端計算能力不斷提升，以手機終端為載體的氣象業務系統蓬勃發展，在氣象業務中起到重要作用[12-14]。而國內氣象信息網絡監控中使用手機APP平臺實屬鮮見，而移動網絡信號覆蓋廣、傳輸快，智能手機的應用也已普及，為實現氣象信息網絡監控提供了基礎。隨著氣象行業信息量呈指數增加，對于信息可靠、安全的傳輸環境提出苛刻要求，也為業務人員監控帶來巨大挑戰[15-16]。文中針對氣象信息網絡實時監控業務薄弱環節，在內網PC機實時監控網絡運行情況的基礎上，充分利用現有資源，通過物聯網技術手段“互聯網+氣象技術保障移動終端”，提出基于智能手機APP的“氣象信息網絡”遠程監控系統的建設思路，實現網絡故障脫離現場、遠程監控、第一時間發現、及時響應，加快推進技術保障現代氣象業務的發展，實現對氣象信息網絡業務運行狀態進行實時監控管理，使信息網絡運維保障信息化水平和運維保障能力得到進一步提高，提高網絡運維工作效率。同時減輕網絡管理工作負擔，提高了對突發事件的快速反應能力，面向臺站網絡管理員提供網絡狀態實時監控，以期為提高氣象信息網絡穩定運行提供有力支撐。

1 軟件系統設計

由于探測網空間分布廣且業務人員流動性大，提出了“一級部署、二級應用”的部署技術路線，其含義是指在市級部署后臺系統，為臺站、市局兩級用戶提供應用服務。根據這一設計思想，市級實為分布式部署，即多探測點同步探測數據，匯總于主服務器，形成市級和臺站級兩級模式的監控業務結構。

1.1 系統總體框架

基于MVC框架模式[17-19]。C層負責業務邏輯，運行核心業務邏輯，完成氣象信息設備探測智能化算法調度。V層面或稱表示出，利用Html5+技術，實現PC與智能終端用戶與系統交互功能，提供運行監控、錯誤報警、交互命令等多種服務。系統架構采用C/S與B/S相結合方式[20-21]。C/S部分主要指分布式后臺，每個獨立的探測后臺運行與氣象信息關鍵節點，負責節點網絡內設備狀態監控；B/S部分主要指用戶與系統后臺交互所開發的WebService和數據接口。M層負責數據，利用EntityFramework技術實現了其它核心模塊與數據庫交互的接口。整體后臺通過.net環境開發，實現了出高并發、低耦合、強伸縮、開放性、安全性軟件平臺。手機App通過Html5+Runtime技術[22-23]，解決了兼容性、擴展性、移植性等問題。

氣象信息網絡監控系統由信息網絡控制中心和遠程監控APP組成。系統業務結構見圖1。

圖1 系統結構圖

1.2 信息網絡控制中心

信息網絡控制中心是基于Windows平臺，主要由管理服務器、瀏覽器、計算機網絡連接設備等組成，通過運行的“錫林郭勒盟氣象技術保障綜合信息平臺”進行管理。

1.2.1 信息網絡控制中心結構 系統主要基于網絡技術，結合氣象信息設備功能特點，構建了盟市、旗縣兩級監控、預警系統。中心主要由虛擬數據服務器[24-25]、計算機網絡連接設備和氣象信息設備等組成。后臺運行方式為無人值守，智能化方式，所有信息最終通過顯示終端設備提供給用戶。后臺部署拓撲如圖2。

圖2 控制中心結構圖

1.2.2 氣象信息網絡控制中心功能 監控中心按網絡分類，對監控點實施24 h無間斷監控。實現局域網內氣象信息網絡運行監控，提高全盟信息網絡業務運行管理的時效性。由設備探測模塊、數據處理模塊、智能控制模塊組成。

（1）設備探測模塊。利用TCP/UDP編程，利用現有研究成果構建不同信息TCP/UDP報文，以并行執行方法同時探測同一設備或多種設備，在分布式部署環境中算法分布于各個節點運行，精度和效率同時提升。如圖3，設Pj代表某種探測報文，共有m種探測方式，所有的探測方法樣例可以表示為測試方法集(P1，P2，...，Pj，...，Pm)，Mi為目標主機，共有n種目標主機(M1，M2，...，Mi，...，Mn)；對應于i主機探測方法Pj的返回結果用μij表示，則可以用(μi1，μi2，...，μii，...，μin)表示i主機所有探測結果詳細信息。

圖3 探測方法及目標主機

（2）數據處理模塊。定義統一的數據表達格式，整理原始數據，根據系統控制模塊調度與其他模塊交互網絡類型數據，并按照定義存取數據。

（3）智能控制模塊。智能化調度探測模塊對節點設備進行24 h無間斷探測，并保證網絡負載，時間和精度，與數據處理模塊進行數據交互。分為網絡信息掃描和網絡監控兩個功能。圖4所示網絡掃描程序定期運行一次（為避免不必要網絡堵塞周期定為1天），通過探測方法集合{Pj}探測并記錄主機Mi網絡信息；網絡監控則智能監控網絡的通斷等運行情況。實際運行時程序由一個或多個副本組成，視網絡情況可以部署于多個網絡節點，程序分布于不同網絡中自動探測網絡并把結果同步到數據處理模塊；整個網絡中一個副本可以正常運行，但節點眾多時可能引起網絡堵塞，多個復雜網絡建議部署多個副本。

1.3 遠程監控APP

氣象信息網絡遠程監控APP是基于移動互聯網平臺而研發的基于客戶服務器模式架構的手機客戶端APP，命名為“通訊寶”。用戶通過手機客戶端APP對全盟網絡運行最新情況進行監控。

“通訊寶”不受時間地點的限制，對信息網絡運行進行監控，網絡故障告警通知，網絡管理員及時響應及時排除。同時減少工作人員頻繁出入機房進行維護管理次數，減少因此而帶來的機房安全隱患。其主要功能如下：

（1）網絡運行狀態實時監控：通過移動終端實現對全盟廣域網、盟級局域網、縣級局域網、服務器組等運行情況的監控，實現對機房設備狀態、環境安全情況的直接監控。

（2）網絡運行故障實時通知：故障實現網絡故障脫離現場、遠程監控、第一時間發現、及時排除，提高網絡運維工作效率。同時為網絡管理人員提供了先進便利的管理手段，實時的管理網絡運行信息，減少差錯，減輕工作負擔，提高了對突發事件的快速反應能力。

（3）手機APP實現隨時隨地遠程實時監控。實時隨地監控全盟氣象地面信息網絡運行狀態，包括到國家局地面寬帶網絡、到自治區地面寬帶網絡、到15個旗縣地面寬帶網絡。又包括盟級局域網、縣級局域網的實時監控。還包括盟局核心服務器、業務平臺，縣級自動站、業務平臺等重要業務節點。

圖4 探測調度流程圖

2 系統優點及應用情況

2.1 安裝應用廣泛便捷

客戶端-通訊寶應用安裝通過智能手機掃描二維碼圖形，下載安裝應用。①安裝完成后，通過控制中心記錄用戶帳戶信息，進行用戶的合法性檢測。有賬號的用戶可輸入用戶名和密碼登錄即可，沒有賬號的用戶可先輸入用戶名和密碼進行注冊，然后登錄即可。使得手機監控更加安全可靠；②應用場合廣泛，滿足單位內和單位外的不同需求。網絡管理員用戶外出期間，不用擔心網絡運行安全狀況，可以隨時隨地查看單位網絡運行情況；③信息網絡故障時，系統會將異常情況在第一時間發送到你的手機，隨時提醒，給你親臨現場的感覺。

2.2 網絡環境不受限制

隨著互聯網4G通信全覆蓋應用，網絡健全，覆蓋面廣，幾乎無處不在。使用手機監控，幾乎不受區域限制。①目前中國移動的GPRS網絡、中國聯通的CDMA網絡以及城市內的4G網絡全覆蓋。客戶端-通訊寶依托運營商手機4G數據網絡信號，只要是有手機數據網絡的地方就能隨時隨地實現實時的網絡監控；②隨著智慧城市建設，城市公共網絡資源WiFi全覆蓋。客戶端-通訊寶依托公共網絡資源WiFi信號，只要是有公共網絡資源WiFi的地方，手機自動切換場景聯網達到隨時隨地實現實時的網絡監控；③接入互聯網降費提速，物聯卡應用、固定免費流量等。客戶端-通訊寶以4G數據網絡上網為主，當手機檢測到有公共網絡資源WiFi信號時，自動切換到公共網絡。當手機檢測不到公共網絡資源WiFi信號時，自動切換到4G數據網絡。保證遠程監控的可靠性。

2.3 運行環境安全穩定

目前智能手機產品全覆蓋應用，只要會用手機，就可實現手機監控。局域網內用戶端通過瀏覽器Web訪問實現網絡監控。通過智能手機客戶端-通訊寶進行網絡監控操作簡便。控制中心運行環境安全穩定，數據服務器、管理服務器后臺業務運行穩定。

3 結論

“氣象信息網絡遠程監控”系統的實施，實現了全盟信息網絡運行的實時監控，實現信息網絡業務的客觀化、自動化、科學化的管理。提升了全盟信息網絡業務的綜合保障能力。經過近幾年的設計開發和應用，完善了氣象信息網絡監控業務，系統功能逐步完善提高，受到網絡保障業務人員同行專家好評。但隨著氣象業務量激增，信息網絡所承載業務量及內容也日新月異，給日常維護工作不斷提出新的挑戰。現有功能還需更新完善，網絡探測算法智能程度有待深度開發，而且監控平臺只是技術裝備業務體系中的一個環節，應與其他氣象業務工作緊密銜接，很多細節仍需完善。