安徽省区域自动气象站运行监控系统设计与实现.pdf

第期气 象 水 文 海 洋 仪 器N o 年月M e t e o r o l o g i c a l,H y d r o l o g i c a l a n dM a r i n e I n s t r u m e n t sJ u n 收稿日期:作者简介:章超(),男,硕士,工程师主要从事气象装备保障、业务系统设计与研发工作安徽省区域自动气象站运行监控系统设计与实现章超,汪玮,赵宝义,黄晶(安徽省大气探测技术保障中心,合肥 )摘要:针对安徽省区域自动气象站装备保障业务的需要,文章设计并实现了安徽省区域自动气象站运行监控系统,详细介绍了系统的主要架构和功能,实现了站点运行状态监控、站点分钟数据查询、异常站点查询与告警的一体化管理,以期进一步提高区域站装备保障工作效率及运行监控信息化水平.关键词:区域自动气象站;运行监控;系统设计与实现中图分类号:T P 文献标识码:A文章编号:X()D e s i g na n dr e a l i z a t i o no fo p e r a t i o nm o n i t o r i n gs y s t e mf o rr e g i o n a l a u t o m a t i cm e t e o r o l o g i c a l s t a t i o n s i nA n h u iP r o v i n c eZ h a n gC h a o,W a n gW e i,Z h a oB a o y i,H u a n gJ i n g(A n h u iA t m o s p h e r i cD e t e c t i o nT e c h n o l o g yS u p p o r t i n gC e n t e r,H e f e i )A b s t r a c t:A i m i n ga t t h en e e d f o r r e g i o n a l a u t o m a t i cm e t e o r o l o g i c a l s t a t i o ne q u i p m e n t s u p p o r t i n go p e r a t i o n s i nA n h u iP r o v i n c e,t h i sp a p e rd e s i g n sa n dr e a l i z e st h er e g i o n a la u t o m a t i c m e t e o r o l o g i c a ls t a t i o no p e r a t i o nm o n i t o r i n gs y s t e mi nA n h u iP r o v i n c ea n di n t r o d u c e si nd e t a i l st h em a i nf r a m e w o r ka n df u n c t i o n so ft h es y s t e m A ni n t e g r a t e dm a n a g e m e n ti sa c h i e v e d,i n c l u d i n gs i t eo p e r a t i o ns t a t em o n i t o r i n g,s i t em i n u t ed a t aq u e r i e s,a b n o r m a l s i t eq u e r i e sa n dw a r m i n g,i no r d e r t of u r t h e re n h a n c et h es u p p o r t i n ge f f i c i e n c yo f r e g i o n a ls t a t i o ne q u i p m e n t a n d t h e i n f o r m a t i z a t i o n l e v e l o f o p e r a t i o nm o n i t o r i n g K e y w o r d s:r e g i o n a la u t o m a t i c m e t e o r o l o g i c a ls t a t i o n;o p e r a t i o n m o n i t o r i n g;s y s t e m d e s i g n a n dr e a l i z a t i o n引言气象观测是气象工作的基础,安徽省持续推进综合气象观测能力建设,全省综合气象观测站网初具规模.区域自动气象站作为地面气象观测的重要组成部分以及国家级自动气象观测站的重要补充,具有覆盖广、规模大的特点.截至 年初,安徽省区域自动气象站数量已达 余套,站点类型包括单雨量站、单能见度站、要素自动气象站、要素自动气象站和专业气象观测站,有效提高了灾害性气象监测能力,在气象防灾减灾、保障人民生命财产安全方面发挥了重要作用.然而,数量庞大的区域自动气象站网也带来了繁重的站点维护保障工作,站点故障定位往往涉及多个设备环节的反复调试,以及多次实时观测数据查询,系统逐小时的观测数据更新频次远远不能满足气象装备保障工作对于高频实时查看站点原始观测数据的需求,影响了装备保障效率、耗散了保障用户的精力、降低了维修维护有效性与及时性.文章设计的区域自动气象站运行监控系统面向省级气象装备保障业务,主要内容包括系统技术架构、数据库表结构和主要功能等.系统通过高频调第期章超,等:安徽省区域自动气象站运行监控系统设计与实现用区域站报文资料和站点基础信息,滚动存储至数据服务器,实现了站点观测数据的分钟级查询功能,通过站点报文数据解译、分析,以及加工处理,结合报文识别算法进行设备状态监控,判断站点报文错误及异常,对异常站点进行故障告警;用户交互界面具有站点运行状态监控展示、逐分钟级数据查询、异常站点查询、异常报文查询、站点信息同步和用户管理等功能.系统架构设计 系统技术架构区域自动气象站运行监控系统可实现站点设备运行状态监控、站点分钟数据查询、异常报文查询,以及异常站点查询与告警功能,主要面向维护保障人员业务 .系统自下而上分为层,分别为数据资源层、数据支撑层、业务逻辑层、控制层和用户交互层.数据资源层主要完成省级站点基础信息、区域自动气象站报文数据的调用入库和解译.数据资源层主体为区域自动气象站运行监控平台数据库(M o n g o D B分布式数据库)及其软硬件环境,系统每隔s读取并存储区域自动气象站统一数据收集平台数据库的站点原始报文数据,根据安徽省区域自动气象站通信传输协议内容,对报文进行解译,将站点信息、要素类型、观测值、原始报文、入库时间和到报时间存储至系统数据库表中.同时,系统基于W e b S e r v i c e接口,调用安徽气象观测站网信息管理系统中的区域站点基础信息,定期更新本系统站点信息库.业务逻辑层作为核心业务处理层采用S p r i n g开发框架,实现了站点运行监控多流程管理,主要包括站点运行状态标记、异常站点标记、异常报文标记和站点异常告警等功能.该功能模块基于站点报文和解译数据,开展数据加工、分析、处理等工作,识别报文内容、计算站点统计指标、监控站点和报文运行状态,开展异常站点故障告警工作.用户交互层采用L a y u i开发框架,是提供区域站运行监控平台的交互式操作界面,包含站点运行状态监控、站点数据分钟级查询、异常站点查询和异常报文查询等界面操作功能,支持站点状态和观测数据导出.数据库表结构安徽省区域自动气象站运行监控系统数据库在满足实际需求的基础上,充分考虑可靠性、可扩展性和可维护性,库表结构包括站点基础信息表、站点报文表、站点分钟数据表、用户信息表和异常报文表等.站点基础信息表和站点报文表分别存储从区域自动气象站统一数据收集平台数据库和安徽气象观测站网信息管理系统调用的站点基础信息和报文数据,经过解译、处理、存储后形成站点分钟数据库表;用户信息表和用户单位表分别存储用户的基本信息和单位信息;异常报文表存储未能成功解译的站点报文数据.系统采用M o n g o D B数据库,该数据库具有高性能、可扩展、易部署、易使用和易储数据等特点,可满足面向区域站运行监控的数据处理量大、存储量大、站点报文调用间隔时间短等需求.系统通过高频访问中心站数据库和站网系统接口,实现安徽省区域站点数据的实时存储,依据安徽省区域自动气象站通信传输协议,将数据解译成分钟数据,根据报文数据的筛选和诊断分析结果,将站点分钟观测数据和诊断分析结果存储至分钟数据表,若存在异常报文,则存至异常报文表中,系统根据站点状态数据,对异常站点进行故障告警.系统主要功能安徽省区域自动气象站运行监控系统包含站点运行 监 控、异 常 站 点 告 警,以 及 用 户 管 理 功能.运行监控包含站点运行状态显示、站点数据查询、异常站点查询和异常报文查询功能;异常站点告警包含告警规则和告警对象管理功能;用户管理包含用户信息管理和用户权限管理功能.运行监控 站点运行状态监控站点运行状态监控功能主要通过交互界面向各用户实时显示所辖区域自动气象站的运行状况,重点展示异常站点数量,根据用户权限、分站点类型和考核级别实时显示站点运行情况.站点运行状态监控模块每隔 m i n检索站点分钟数据库,并更新站点状态.站点数据查询站点数据查询功能及交互界面充分考虑装备保障用户实际使用需求,通过选择和检索站名、站号、考核级别、所辖区域等信息,支持模糊检索,可实时查询站点当天分钟级气象观测数据,内容包括站号、站名、所辖单位、最新到报时间、迟报、到报率、电池电量、S I M卡号、设备型号和经纬度气 象 水 文 海 洋 仪 器J u n 等,同时支持数据导出功能,以便保障用户实时查询站点数据.异常站点告警 异常报文、站点查询为方便装备保障用户及时发现设备故障,系统设计了异常站点、异常报文查询功能.异常报文以报文中的数据质量控制标识为判断依据,筛选标识、电压等异常报文;异常站点在异常报文判定的基础上,基于站点分钟数据,计算站点迟报时间、到报率等统计结果,以此筛选站点报文异常、未到报、缺报、迟报等状态.通过上述判断方式可判断站点状态是否异常,并实时在站点分钟数据库表中更新,可通过异常报文、站点查询功能模块实时显示,有助于保障用户进一步开展故障维修工作.异常站点告警异常站点告警功能依据站点分钟数据库中的站点运行状态信息,结合异常站点告警规则,通过短信的方式将站点告警信息发送给相关用户.区域站异常告警规则以站点迟报时间为判断依据,在运行监控和装备保障资源充分利用的前提下,按照不同告警等级将异常站点信息面向不同用户发布,告警等级分为级,级告警对应的迟报时间分别为 h,h和 h,不同告警等级的异常站点信息对应不同发布人员.区域站异常告警对象类型为保障用户和管理用户,根据实际工作职责划分为省级、市级、县级和社会化保障用户.区域站异常级告警面向市县保障用户发布;级告警增加市级管理用户以及省级保障用户;级告警在涵盖,级告警对象的基础上,增加省级管理用户.用户管理该模块用于实现用户信息管理和权限配置,用户角色包含管理用户与保障用户 .管理用户负责管理所辖装备保障工作,监控安徽省所有站点运行监控情况,配置系统功能、用户权限、站点信息管理权限,以及复数保障人员用户信息等;保障用户为该系统主体用户,由管理用户根据对应保障内容进行信息、权限和功能配置,开放对应站点的运行监控和查询功能.系统用户级别包括省级、市级、县级和社会化保障用户.结束语安徽省区域自动气象站进行监控系统面向省、市、县装备保障实际业务工作,以解决实际业务问题为切入点,实现了区域自动气象站站点数据查询、异常站点查询、异常站点告警,以及运行监控等功能,提高了装备保障业务效率和故障监控时效,系统各功能满足实际使用需求,提升了站点维护管理业务的信息化水平,提高了观测设备保障的工作效率.参考文献:张德玉,魏荣妮自动气象站运行状态监控及资料查询系统的设计与实现J计算机系统应用,():李晓利,邱刚,徐剑平自动气象站运行监控及质量控制系统的 设 计 与 实 现J气 象 水 文 海 洋 仪 器,():李雁,李峰,赵志强,等中国区域自动气象站运行监控系统建设J气象科技,():,吴薇,郭旭,尹娟,等四川省区域自动气象站资料的质量评估J气象与环境科学,():郭海平,陈亚军,张平贵,等区域自动气象站运行监控省级系统建设J内蒙古气象,():霍振宇区域自动气象站仪器维护与常见故障处理对策分析J科技风,():汪玮,赵宝义,章超,等区域自动气象观测站网信息管理系统设计与实现J中国管理信息化,():左湘文,胡斌,薛筝筝,等宁夏区域气象站运行监控系统技术设计与实现J气象水文海洋仪器,():左湘文,张磊,薛筝筝,等国家地面气象观测站运行监控与技术支持系统设计与实现J气象水文海洋仪器,():