氣象探測設備信息管理數字化方法研究及實現

左湘文，李成陽，薛箏箏，劉曉磊

(寧夏大氣探測技術保障中心，寧夏銀川，750002)

關鍵字：探測設備；信息管理；數字化；數據庫

0 引言

隨著大氣探測裝備技術的快速發展，投入業務使用的大氣探測裝備越來越多，自動化程度越來越高，對氣象儀器的管理使用也提出了更高的要求。目前我區的維修保障信息管理、檢定管理、裝備信息管理主要采用紙質件，紙質件零散不便于保存，沒有形成統一的管理模式，對設備檢定信息、裝備信息、維修技術保障檔案及臺站信息管理效率低，管理方式較為落后，管理人員工作量大，查詢檢索困難。為了解決存在的問題，實現對全區儀器裝備的分布情況、使用狀態、計量檢定、運行狀況、維修過程等內容進行自動化管理，進行氣象探測設備信息數字化工作十分有必要。

1 研究內容

開展氣象探測設備信息數字化管理方法研究，對寧夏氣象探測設備信息（設備檢定信息、裝備信息、維修技術保障檔案、臺站信息）進行信息化編碼，并建立探測設備信息數據庫及數字化信息管理平臺，將歷史信息按編碼規則輸入數據庫，實現氣象探測設備信息的數字化管理。

2 總體設計方案

2.1 技術思路

探測設備信息化編碼是氣象裝備數據庫建設的關鍵，通過查閱關于氣象裝備的分類標準資料,并根據國家氣象局的分類標準和寧夏本區實際的應用分類方法，確立統一的信息化編碼標準和規范。在氣象裝備數據庫設計上,以大型數據庫系統MS SQL Server 構架為底層數據庫管理系統和存儲模式，建立標準統一、規范、信息完整的寧夏氣象裝備數據庫。建立B/S 結構的氣象探測設備信息化管理系統，利用C#開發信息化管理系統，實現對數據庫數據的查詢、編輯等基本操縱功能及氣象信息網絡中氣象裝備數據的自動收集和數據庫自動更新功能，數據庫數據的載入、轉儲、恢復和數據字典的維護功能等。采用SQL Server 數據源建立與氣象裝備數據庫的連接，保持管理系統與數據庫之間的獨立性。

2.2 系統技術框架

氣象探測技術保障信息化系統體系結構圖如圖1，分為三層。分別是數據層、服務接口層、表示層。第一層是數據層，該層為系統提供基礎數據訪問和二次加工數據的存儲底層服務，是系統的基礎[1]。數據層的基數據主要有：結構化數據—臺站信息、裝備信息、巡檢信息、維修信息，這些數據存儲在SQL Sever 數據庫中。非結構化數據—臺站方位照片、衛星地圖瓦片等，這些數據存儲以文件的形式存儲在文件管理系統中。第二層是服務接口層，該層起到“承上啟下”作用，即為表示層提供接口化服務，也是數據層的直接使用者。服務接口層主要任務有GIS 數據柵格化、氣象探測技術保障信息檢索、設備故障情況分析處理、檢定信息離線同步。第三層是表示層，該層通過調用服務接口層的服務，經過本層處理，實現與業務人員的交互。該層主要的任務有：維修信息管理、故障次數統計、單站故障分析、全站故障分析、檢定信息管理、檢定信息查詢、臺站基礎信息管理、臺站裝備管理等功能。

圖1 系統體系結構圖

2.3 關鍵技術

2.3.1 系統數據庫訪問組件設計

數據庫訪問組件要遵循“向上統一，向下分離”的原則[2-5]。所有的數據訪問操作皆通過統一的數據庫訪問接口來提供服務。上層程序只需指定數據源、要查詢的數據結果，不需要考慮數據庫類型訪問差異。數據庫的類型訪問差異問題由數據庫訪問組件來解決，這樣可以提高程序運行效率，并實現了數據可訪問的功能性封裝，便于移植和二次開發。

2.3.2 臺站信息GIS 地圖實現方法

為節省開發時間和開發效率，臺站信息衛星地圖采用百度高清衛星地圖服務。并使用百度地圖API 組件實現了對特定站點周圍（10KM 內）站點布局情況，特定區域面積、距離自動計算功能。為站點布局提供空間依據。通過采用第三方服務的方案縮短了開發周期，提高了開發效率。

2.3.3 氣象探測設備信息化數據庫建設

以大型數據庫系統MS SQL Server構架為底層數據庫管理系統和存儲模式開展數據庫建設[6-8]。數據庫共包含數據表包含臺站基礎信息表、臺站裝備信息表、巡檢信息表、用戶信息表、設備維修保障信息表、編碼字典表及其輔助表12個，臺站照片等非結構化數據采用文件系統存儲。數據庫關系示意圖2 如下。

2.4 系統功能布局

探測技術保障信息化系統主要有4個大功能模塊和9 個小功能模塊，具體情況如圖所示：

3 系統功能實現

3.1 維修保障模塊

維修保障模塊主要的功能有對各種裝備維修記錄的數字化管理、利用數字化管理技術對維修信息的進一步發掘和分析、各臺站故障次數的統計、各個分系統和各個部件的故障率統計、對全區每種設備總體故障情況的分析等功能，為氣象信數字化管理更加標準化、制度化、科學化，做好了氣象服務的基礎保障，為維護人員提供了技術參考。

3.2 計量檢定

計量檢定功能模塊主要針對臺站巡檢信息收集而設計，實現了對紛繁復雜的設備現場檢定工作的流程數字化、信息數字化。該模塊巡檢信息管理和巡檢信息查詢量部分組成。巡檢信息管理采用離線的C/S 結構軟件實現。這樣保證在戶外網絡的環境也能完成巡檢信息的錄入，在軟件接入網絡后再將信息上傳。

圖4 巡檢信息管理軟件

3.3 臺站信息管理

臺站信息管理實現了對臺站基礎信息及臺站裝備信息的數字化管理。另外借助第三方GIS 服務，實現了對臺站周邊地形地貌以及周邊（10KM 內）臺站分布情況的展示。在裝備信息管理方面實現了與動態裝備管理系統的對接，能夠對各臺站裝備的全壽命跟蹤。

3.4 系統管理

為了進一步方便用戶使用本系統，用戶權限劃分采用IP檢測的方式來實現對用戶登錄的控制，免去了輸用戶名密碼的步驟，提供的系統訪問效率。

4 系統測試

4.1 功能性

系統實現了通過數據字典管理基礎數據庫的功能，能夠在多用戶操作（20 個用戶同時在線）的情況下保證數據交換正常。軟件與基礎數據庫連接較為良好，各個功能模塊經過漏洞修復后，達到了業務試運行要求。

4.2 易用性

對數據庫操作時，實現了提示信息的一致性和可理解性；整合后的界面易于操作，具有較好的可操作性。

4.3 可靠性

總體滿足需求，歷經兩個月左右的測試過程中發現1 次死機現象，經檢查時因為斷電引起，與軟件無關。

4.4 兼容性

系統在Windows2008R2、Windows2003下各運行61天，沒有因軟件引起的系統或殺毒軟件報錯現象，數據庫在Windows2008R2 系統中運行60 天，未發現異常顯現。

為了系統的穩定性和可靠性，測試小組分別從軟件的功能性、易用性、可靠性以及兼容性四個方面進行了為期兩個月左右的測試。測試功能點21 個，執行了129 個功能用例，發現軟件漏洞48 個，解決修復了39 個軟件漏洞，其余9 個軟件漏洞因系統功能修改而丟棄。系統實現了通過數據字典管理基礎數據庫的功能，能夠在多用戶操作（20 個用戶同時在線）的情況下保證數據交換正常。軟件與基礎數據庫連接較為良好，各個功能模塊經過漏洞修復后，達到了業務試運行要求。

5 總結

本系統采用標準化的裝備編碼方案為依據，建立的符合實際業務需求的氣象探測技術保障信息數據庫，并實現了對數據統一的、安全的、規范的訪問，體現了系統設計理念的科學性。另外，該系統的建立開辟了我區在氣象探測技術保障信息數字化管理方面的先河，具有一定的先進性。提高了寧夏氣象探測設備管理統一性、完成性，信息的維護成本將進一步下降，大幅度降低工作人員的勞動強度。為進一步挖掘氣象探測設備的信息的數據挖掘和數據研究打下了基礎。