氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、 氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 于楊+沈秋宇+趙建楠+任川+王帥Summary：氣象數(shù)據(jù)是預(yù)報(bào)、預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性至關(guān)重要。該文闡述了氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)采用的技術(shù)路線，目前該系統(tǒng)已經(jīng)在業(yè)務(wù)中得到廣泛應(yīng)用，對(duì)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(kāi)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(jìn)，氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性越來(lái)越得到廣泛關(guān)注，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控是保障數(shù)據(jù)時(shí)效性的有效手段。在以往的業(yè)務(wù)中，不同類(lèi)型的氣象數(shù)據(jù)獨(dú)立的分布在不同的監(jiān)控平臺(tái)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，需要逐一進(jìn)行查看，不僅耗時(shí)，而且可能存在漏查的情況，同時(shí)，一些監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)復(fù)雜，監(jiān)控結(jié)果顯示不直觀，需要進(jìn)入多級(jí)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(yàn)，開(kāi)發(fā)了氣象數(shù)據(jù)傳

4、輸監(jiān)控平臺(tái)，將多種重要?dú)庀髷?shù)據(jù)傳輸情況進(jìn)行整合，以可視化圖形方式進(jìn)行直觀的展示，并具有自動(dòng)報(bào)警功能，具有重要的業(yè)務(wù)應(yīng)用價(jià)值。2 氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控業(yè)務(wù)需求1）數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效監(jiān)控氣象數(shù)據(jù)傳輸要求具有高時(shí)效性，主要對(duì)國(guó)家自動(dòng)站數(shù)據(jù)、區(qū)域自動(dòng)站數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)等逐小時(shí)的到報(bào)率和完整性進(jìn)行監(jiān)控，保障數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效。2）網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控對(duì)省、市、縣三級(jí)局域網(wǎng)絡(luò)通訊情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)發(fā)出告警，第一時(shí)間解決網(wǎng)絡(luò)異常，保障各類(lèi)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(yù)報(bào)預(yù)測(cè)的重要資料，其時(shí)效性和數(shù)據(jù)完整性關(guān)系到預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。這里主要對(duì)Micaps（氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)）數(shù)據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)控，包括地面圖、高

5、空?qǐng)D、風(fēng)云資料、歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品等，保障氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品的完整性。3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1總體架構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用五層技術(shù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，從下至上依次為硬件設(shè)備層、存儲(chǔ)管理層、基礎(chǔ)平臺(tái)層、應(yīng)用組件層、應(yīng)用接口層（圖1）。整個(gè)架構(gòu)以硬件設(shè)備層為基礎(chǔ)支撐，以應(yīng)用組件層為核心，通過(guò)應(yīng)用接口層向用戶(hù)提供服務(wù)，各層次之間相互獨(dú)立，系統(tǒng)靈活，為系統(tǒng)日常運(yùn)行維護(hù)做好基礎(chǔ)。1）硬件設(shè)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(shè)備包括文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)防火墻等，為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的硬件支撐和安全防護(hù)。2）存儲(chǔ)管理層。本層中主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和文件庫(kù)存儲(chǔ)，其中數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的內(nèi)容包括自動(dòng)站、區(qū)域站、雷達(dá)實(shí)時(shí)數(shù)

6、據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以及網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；文件庫(kù)存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后Micaps文件。3）基礎(chǔ)平臺(tái)層。J2EE應(yīng)用服務(wù)器用于系統(tǒng)后臺(tái)核心開(kāi)發(fā)，WebGIS系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)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(wù)，SQLserver和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器分別對(duì)應(yīng)不同數(shù)據(jù)源。4）應(yīng)用組件層。應(yīng)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(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)品文件的處理、統(tǒng)計(jì)，傳輸監(jiān)控策略分析，與數(shù)據(jù)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，xCharts組件和easyPieChart組件主要用于可視化展示。5）應(yīng)用接口層。包括氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)的前端，以及日常系統(tǒng)維護(hù)等。用戶(hù)可以通過(guò)電腦和

7、手機(jī)端進(jìn)行訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)控。3.2 功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)以J2EE技術(shù)為核心，各功能模塊基于J2EE搭建，核心應(yīng)用部署在J2EE環(huán)境中運(yùn)行，以B/S模式為用戶(hù)提供電腦和手機(jī)端的服務(wù)。通過(guò)與SQLserver和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取。利用ajax實(shí)現(xiàn)頁(yè)面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新。系統(tǒng)總共包括傳輸時(shí)效監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)通訊監(jiān)控、數(shù)據(jù)產(chǎn)品監(jiān)控三個(gè)子功能模塊。1）傳輸時(shí)效監(jiān)控模塊該模塊主要功能是對(duì)國(guó)家自動(dòng)站、區(qū)域自動(dòng)站、大喇叭數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)逐小時(shí)的到報(bào)率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)站站數(shù)據(jù)源來(lái)自SQLserver數(shù)據(jù)庫(kù)，雷達(dá)數(shù)據(jù)來(lái)自O(shè)racle數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)計(jì)各類(lèi)數(shù)據(jù)的逐小時(shí)到報(bào)率，基于easyPieChart組件在前端

8、顯示，5分鐘自動(dòng)刷新一次。每種數(shù)據(jù)類(lèi)型可以通過(guò)鏈接指向到明細(xì)查詢(xún)頁(yè)面（圖2）。2）網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控模塊該模塊主要對(duì)全省62個(gè)縣的網(wǎng)絡(luò)通訊狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，基于WebGIS實(shí)現(xiàn)可視化展示，綠色原點(diǎn)表示網(wǎng)絡(luò)通暢，紅色紅點(diǎn)表示網(wǎng)絡(luò)異常，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)，會(huì)同時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警和短信報(bào)警，告知網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員第一時(shí)間進(jìn)行處理，解決網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。通過(guò)鏈接可以查詢(xún)?cè)敿?xì)的網(wǎng)絡(luò)狀況。 3）數(shù)據(jù)產(chǎn)品監(jiān)控模塊該模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)Micaps業(yè)務(wù)使用的數(shù)據(jù)產(chǎn)品完整性進(jìn)行監(jiān)控，包括高空、地面、衛(wèi)星、數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品等。為了不影響Micaps系統(tǒng)的效率，在進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)，不直接對(duì)Micaps文件進(jìn)行操作，而是先將文件信息進(jìn)行處理，錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，

9、然后再在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以提高效率。前臺(tái)界面基于xChatrs組件進(jìn)行顯示，5分鐘自動(dòng)刷新一次。3.3 UI設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要應(yīng)用于氣象業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，在進(jìn)行前臺(tái)UI設(shè)計(jì)時(shí)，以直觀、簡(jiǎn)潔為基本原則，所有監(jiān)控結(jié)果以可視化圖形效果進(jìn)行顯示，一目了然，無(wú)需逐級(jí)點(diǎn)擊查看結(jié)果，減少人工操作。為使界面可視化效果更強(qiáng)，引用了easyPieChart和xCharts組件。easyPieChart主要是用來(lái)統(tǒng)計(jì)新的訪問(wèn)、跳出率、服務(wù)器負(fù)載、使用的RAM等，功能很強(qiáng)大，帶有HTML5的動(dòng)畫(huà)效果，顯示效果明顯； xCharts是一個(gè)使用D3.js來(lái)構(gòu)建漂亮的、可定制的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的JavaScript 圖表庫(kù)，使用HTM

10、L、CSS、SVG實(shí)現(xiàn)，xCharts 是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、流暢的、開(kāi)放的和可定制化的庫(kù)，代碼托管在Github。本系統(tǒng)中傳輸時(shí)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(yǔ)氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，將以往需要在多個(gè)平臺(tái)進(jìn)行查詢(xún)的內(nèi)容整合在一起，更加直觀的進(jìn)行展示，便于日常業(yè)務(wù)監(jiān)控和業(yè)務(wù)管理使用，系統(tǒng)具有自動(dòng)報(bào)警功能，數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)的故障能夠第一時(shí)間得到解決，有效保障各類(lèi)數(shù)據(jù)的時(shí)效性。Reference：1 裴翀， 宋連春， 吳可軍， 等. 我國(guó)綜合氣象觀測(cè)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐J. 氣象， 2011， 37（2）： 213-218.2 梁海河， 張沛源， 等. 全國(guó)天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)J. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)， 2002， 6（13）： 749-754.3 王紅艷， 劉黎平， 王改利， 等. 多普勒天氣雷達(dá)三維數(shù)字組網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用J. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)， 2009， 2（20）： 214-224.4 呂文華， 趙文芳. 地面氣象觀測(cè)站自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)研究J. 氣象， 2009， 35（2）：