基于B/S架構(gòu)的寧夏綜合氣象觀測站網(wǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

薛箏箏，高英育，肖建輝，左湘文，黃玉學(xué)

(1.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，銀川 750002；2.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，銀川 750002；3.寧夏大氣探測技術(shù)保障中心，銀川 750002)

0 引言

寧夏綜合氣象觀測站網(wǎng)是支撐氣象預(yù)測預(yù)報(bào)服務(wù)的主體，在全區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、防災(zāi)減災(zāi)等方面發(fā)揮著重要作用。隨著氣象服務(wù)需求更為精細(xì)化、個(gè)性化，對各類專業(yè)氣象觀測的需求也越來越高，寧夏綜合氣象觀測站網(wǎng)種類、數(shù)量不斷增加，目前全區(qū)已建成天氣雷達(dá)站、高空氣象觀測站、國家氣象觀測站、交通站和農(nóng)田小氣候站等。然而，寧夏綜合氣象觀測站網(wǎng)信息管理較為混亂，沒有形成標(biāo)準(zhǔn)的站網(wǎng)信息源，為氣象工作者帶來很多不便，很多學(xué)者在站網(wǎng)信息化管理方面進(jìn)行研究[1-3]。李新慶[4]2015年設(shè)計(jì)開發(fā)的寧夏站網(wǎng)信息管理系統(tǒng)僅針對地面站，且缺乏站網(wǎng)信息動態(tài)管理。為推進(jìn)氣象觀測業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化，2018年中國氣象局發(fā)布了最新氣象觀測站分類及命名，2019-06-01寧夏完成了全區(qū)國家級氣象觀測站站名更新工作。

因此，為了規(guī)范全區(qū)綜合氣象觀測站網(wǎng)的信息化管理，亟需建立基于新站名錄的寧夏綜合氣象觀測站網(wǎng)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全區(qū)綜合氣象觀測站網(wǎng)信息從建站到遷站再到撤站的全生命周期管理，為區(qū)、市、縣三級用戶提供查詢、統(tǒng)計(jì)、臺站探測環(huán)境顯示和地圖展示等功能。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 框架設(shè)計(jì)

寧夏綜合氣象觀測站網(wǎng)管理系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，囊括了基準(zhǔn)氣候站、基本站氣象站、(常規(guī))氣象觀測站、天氣雷達(dá)站、高空氣象觀測站、應(yīng)用氣象觀測站(農(nóng)業(yè))、應(yīng)用氣象觀測站(交通)、應(yīng)用氣象觀測站(大氣成分)、省級氣象觀測站等13大類觀測站。

系統(tǒng)總體框架如圖1所示，由表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層3部分組成[5-7]。表示層采用ElementUI設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)與用戶交互，提供站網(wǎng)信息管理、用戶管理等功能，通過百度地圖、圖表等方式顯示查詢統(tǒng)計(jì)結(jié)果；業(yè)務(wù)邏輯層不僅提供了站網(wǎng)信息數(shù)據(jù)、用戶信息、審批信息的接口訪問，還提供對用戶操作日志管理服務(wù)；數(shù)據(jù)層直接與數(shù)據(jù)庫建立連接，實(shí)現(xiàn)用戶的各種請求，為系統(tǒng)提供氣象觀測站網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、遷站、升級和審批管理數(shù)據(jù)[8]。

圖1 系統(tǒng)總體框架

1.2 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)寧夏綜合氣象觀測站網(wǎng)從建站、使用、遷站、升級到撤站的全生命周期信息化管理，旨在為全區(qū)氣象部門提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的站網(wǎng)信息數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)全區(qū)各類氣象觀測站信息的管理、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、綜合顯示以及新建站點(diǎn)申請、審批等功能，詳細(xì)的系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)如下：

1)首頁。首頁是系統(tǒng)訪問的入口，基于百度地圖綜合展示不同類型站點(diǎn)分布及基本信息。

2)站網(wǎng)信息。主要包括查詢統(tǒng)計(jì)、信息管理和審批管理3大功能。

查詢統(tǒng)計(jì)功能可通過站號、站名、所屬地市、縣區(qū)、觀測要素、站距、遷站狀態(tài)、升級狀態(tài)等條件進(jìn)行查詢，并以圖形、列表和地圖的方式為用戶展示。通過圓心站號和半徑查詢在該范圍內(nèi)的站點(diǎn)，并計(jì)算站間距；可以查詢遷站信息、升級信息以及撤站信息。

信息管理包括站點(diǎn)基本信息、遷站信息、升級信息的編輯，以及撤站功能，其中市縣級用戶沒有撤站權(quán)限。

審批管理實(shí)現(xiàn)新建站點(diǎn)申請及審批流程信息化管理，提供申報(bào)流程的數(shù)據(jù)錄入和審核功能。同時(shí)，用戶可以對申報(bào)站點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行查詢。

3)用戶管理。不僅提供對用戶添加、修改、查詢和刪除功能，還提供了密碼修改和重置功能，根據(jù)不同權(quán)限建立不同級別的用戶。同時(shí)，建立了用戶操作日志，顯示操作類型、操作時(shí)間等。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 全生命周期管理流程

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了綜合氣象觀測站網(wǎng)信息從建站、使用、遷站、升級到撤站的全生命周期管理，具體流程為：首先提交新建站點(diǎn)申請，包括基本信息、八方位圖、申請理由、建站申請表和站址勘察表等的錄入；其次新建站點(diǎn)審批通過后，在查詢統(tǒng)計(jì)和信息管理模塊中生成新建站點(diǎn)信息，可進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)、信息編輯等；如發(fā)生遷站或升級，須填寫遷站或升級信息，查詢統(tǒng)計(jì)和信息管理模塊中生成最新站點(diǎn)信息，同時(shí)存儲原站點(diǎn)信息、遷站時(shí)間或升級時(shí)間，從查詢統(tǒng)計(jì)模塊中查看歷史遷站或升級信息；最后提交撤站申請，審批通過后刪除信息管理模塊中的站點(diǎn)信息，同時(shí)存儲該站點(diǎn)所有信息，從查詢統(tǒng)計(jì)模塊中查看撤銷站點(diǎn)信息。

2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

以SQLite3數(shù)據(jù)庫為開發(fā)平臺，構(gòu)建氣象觀測站網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)如表1所示，包括19個(gè)數(shù)據(jù)表，分別存儲站點(diǎn)基礎(chǔ)信息、站點(diǎn)八方位圖片、站點(diǎn)類型、審批記錄、用戶操作記錄、遷站升級信息、用戶信息等，其中站點(diǎn)基礎(chǔ)信息表需要存儲站號、站名、經(jīng)度、緯度、海拔高度、建站日期、現(xiàn)址啟用日期、觀測任務(wù)、生產(chǎn)廠家、儀器型號、考核等級等信息，審批記錄表需要存儲審批站號、申請日期、申請人用戶、申請人姓名、審批日期、審批人用戶名、審批人姓名、申請類型、申請狀態(tài)、申請事由等信息。

表1 數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)

2.3 服務(wù)端實(shí)現(xiàn)

利用HttpListener實(shí)現(xiàn)多線程Web服務(wù)程序，利用C#實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫讀寫等操作，并根據(jù)需要進(jìn)行用戶登錄控制、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)運(yùn)算等操作。針對用戶的具體操作，采用Axios完成AJAX請求，為表示層返回所需的JSON封裝數(shù)據(jù)。

2.4 前端模塊及技術(shù)

系統(tǒng)前端采用VUE結(jié)合ElementUI的框架，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)信息查詢統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示及管理等服務(wù)。該框架相對比較靈活，管理系統(tǒng)使用的組件齊全，適合中小型項(xiàng)目的快速開發(fā)。主要模塊及功能如下：

1)地圖顯示模塊

調(diào)用百度地圖接口，顯示不同類型站點(diǎn)的分布及基本信息，當(dāng)鼠標(biāo)懸停在站點(diǎn)上時(shí)，會彈出站點(diǎn)基本信息窗口；通過勾選不同站點(diǎn)類型或查詢統(tǒng)計(jì)，可方便查看站點(diǎn)的分布情況。

2)查詢統(tǒng)計(jì)模塊

查詢范圍包括所有站點(diǎn)類型，查詢結(jié)果以列表和地圖的方式顯示，方便查詢站點(diǎn)周圍一定范圍內(nèi)站點(diǎn)的個(gè)數(shù)、距離及分布情況；同時(shí)查詢的結(jié)果會按照不同市、縣、要素?cái)?shù)、生產(chǎn)廠家進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以柱狀圖和餅狀圖的形式顯示站數(shù)及比例；并以查詢結(jié)果為基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)各市、縣站網(wǎng)密度，結(jié)果以柱狀圖的方式展示。為今后寧夏綜合氣象觀測站網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)備選型等提供支撐。

3)審批管理模塊

市縣級提交新建氣象觀測站的申請，由區(qū)級審核批準(zhǔn)，同時(shí)可以查詢審批狀態(tài)；審批通過后在查詢統(tǒng)計(jì)和信息管理模塊生成新建站點(diǎn)信息。氣象觀測站點(diǎn)申請錄入界面包括基本信息的錄入，站點(diǎn)八方位圖、站址勘查表和建站申請表的上傳。

3 結(jié)束語

寧夏綜合氣象觀測站網(wǎng)管理系統(tǒng)提供了全區(qū)綜合氣象觀測站網(wǎng)從建站、使用、遷站、升級到撤站全過程信息，實(shí)現(xiàn)了氣象觀測站網(wǎng)全生命周期管理，進(jìn)一步加強(qiáng)了全區(qū)氣象觀測站網(wǎng)的管理工作。同時(shí)，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確及時(shí)地提供任意類型站點(diǎn)的空間分布、數(shù)量、站網(wǎng)密度等信息，為今后寧夏綜合氣象觀測站網(wǎng)日常管理、規(guī)劃、設(shè)備選型等工作提供支撐。目前該系統(tǒng)已在寧夏氣象部門投入業(yè)務(wù)試運(yùn)行，且能夠滿足區(qū)市縣三級業(yè)務(wù)人員對站網(wǎng)管理的需求。