气象数据传输监控平台的设计与实现

摘要：气象数据是预报、预测的基础，数据传输的时效性至关重要。该文阐述了气象数据传输监控平台的结构设计、功能实现以及系统开发采用的技术路线，目前该系统已经在业务中得到广泛应用，对保障气象数据传输具有重要意义。

关键词：气象数据；传输监控；系统开发

中图分类号：TP302.1 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）28-0113-02

Abstract： Meteorological data is the basis of prediction， forecasting. The timeliness of data transmission 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 meteorological data transmission.

Key words： meteorological data； transmission and monitor； system development

1 背景

随着气象信息化的不断推进，气象数据传输的时效性越来越得到广泛关注，对数据进行实时监控是保障数据时效性的有效手段。在以往的业务中，不同类型的气象数据独立的分布在不同的监控平台和业务系统中，在对数据进行监控时，需要逐一进行查看，不仅耗时，而且可能存在漏查的情况，同时，一些监控平台设计复杂，监控结果显示不直观，需要进入多级目录才能查看，极大影响监控效率。本文综合以往的数据传输监控经验，开发了气象数据传输监控平台，将多种重要气象数据传输情况进行整合，以可视化图形方式进行直观的展示，并具有自动报警功能，具有重要的业务应用价值。

2 气象数据传输监控业务需求

1）数据传输时效监控

气象数据传输要求具有高时效性，主要对国家自动站数据、区域自动站数据、雷达数据等逐小时的到报率和完整性进行监控，保障数据传输时效。

2）网络通信监控

对省、市、县三级局域网络通讯情况进行实时监控，当发现网络故障时发出告警，第一时间解决网络异常，保障各类气象数据的正常传输。

3）数据产品监控

气象数据产品是气象预报预测的重要资料，其时效性和数据完整性关系到预报准确性。这里主要对Micaps（气象预报系统）数据产品进行监控，包括地面图、高空图、风云资料、欧洲数值预报产品等，保障气象数据产品的完整性。

3 系统设计与实现

3.1总体架构设计

系统采用五层技术架构实现，从下至上依次为硬件设备层、存储管理层、基础平台层、应用组件层、应用接口层（图1）。整个架构以硬件设备层为基础支撑，以应用组件层为核心，通过应用接口层向用户提供服务，各层次之间相互独立，系统灵活，为系统日常运行维护做好基础。

1）硬件设备层。本系统部署在省气象信息中心，利用现有的硬件设备包括文件服务器、数据库服务器、路由器、网络防火墙等，为系统提供基础的硬件支撑和安全防护。

2）存储管理层。本层中主要包括数据库存储和文件库存储，其中数据库存储的内容包括自动站、区域站、雷达实时数据和统计数据，以及网络通讯实时数据；文件库存储经过数据处理后Micaps文件。

3）基础平台层。J2EE应用服务器用于系统后台核心开发，WebGIS系统为网络通讯监控模块提供支持，Micaps系统为数据产品监控提供服务，SQLserver和Oracle数据库服务器分别对应不同数据源。

4）应用组件层。应用组件层是系统的核心部分，本层中主要包括系统必要的组件和中间处理环节。包括对数据产品文件的处理、统计，传输监控策略分析，与数据之间的实时数据交互，xCharts组件和easyPieChart组件主要用于可视化展示。

5）应用接口层。包括气象数据传输监控平台的前端，以及日常系统维护等。用户可以通过电脑和手机端进行访问，实现实时传输监控。

3.2 功能实现

系统以J2EE技术为核心，各功能模块基于J2EE搭建，核心应用部署在J2EE环境中运行，以B/S模式为用户提供电脑和手机端的服务。通过与SQLserver和Oracle数据库的访问，实现数据获取。利用ajax实现页面实时动态更新。系统总共包括传输时效监控、网络通讯监控、数据产品监控三个子功能模块。

1）传输时效监控模块

该模块主要功能是对国家自动站、区域自动站、大喇叭数据、雷达数据逐小时的到报率进行实时监控，自动站站数据源来自SQLserver数据库，雷达数据来自Oracle数据库，统计各类数据的逐小时到报率，基于easyPieChart组件在前端显示，5分钟自动刷新一次。每种数据类型可以通过链接指向到明细查询页面（图2）。

2）网络通信监控模块

该模块主要对全省62个县的网络通讯状况进行实时监控，基于WebGIS实现可视化展示，绿色原点表示网络通畅，红色红点表示网络异常，当出现网络异常时，会同时发出声音报警和短信报警，告知网络维护人员第一时间进行处理，解决网络问题。通过链接可以查询详细的网络状况。

3）数据产品监控模块

该模块主要实现对Micaps业务使用的数据产品完整性进行监控，包括高空、地面、卫星、数值预报产品等。为了不影响Micaps系统的效率，在进行数据统计时，不直接对Micaps文件进行操作，而是先将文件信息进行处理，录入数据库，然后再在数据库中进行统计，可以提高效率。前台界面基于xChatrs组件进行显示，5分钟自动刷新一次。

3.3 UI设计

本系统主要应用于气象业务实时监控，在进行前台UI设计时，以直观、简洁为基本原则，所有监控结果以可视化图形效果进行显示，一目了然，无需逐级点击查看结果，减少人工操作。为使界面可视化效果更强，引用了easyPieChart和xCharts组件。easyPieChart主要是用来统计新的访问、跳出率、服务器负载、使用的RAM等，功能很强大，带有HTML5的动画效果，显示效果明显； xCharts是一个使用D3.js来构建漂亮的、可定制的数据驱动的JavaScript 图表库，使用HTML、CSS、SVG实现，xCharts 是一个动态的、流畅的、开放的和可定制化的库，代码托管在Github。本系统中传输时效监控模块使用了easyPieChart，数据产品监控使用了xCharts。

4 结束语

气象数据传输监控平台的开发，实现了对多种数据的实时监控，将以往需要在多个平台进行查询的内容整合在一起，更加直观的进行展示，便于日常业务监控和业务管理使用，系统具有自动报警功能，数据传输中出现的故障能够第一时间得到解决，有效保障各类数据的时效性。

参考文献：

[1] 裴， 宋连春， 吴可军， 等. 我国综合气象观测运行监控系统的设计与实践[J]. 气象， 2011， 37（2）： 213-218.

[2] 梁海河， 张沛源， 等. 全国天气雷达数据处理系统[J]. 应用气象学报， 2002， 6（13）： 749-754.

[3] 王红艳， 刘黎平， 王改利， 等. 多普勒天气雷达三维数字组网系统开发及应用[J]. 应用气象学报， 2009， 2（20）： 214-224.

[4] 吕文华， 赵文芳. 地面气象观测站自动检测系统研究[J]. 气象， 2009， 35（2）： 106-110.

[5] 黎华， 王重华， 张勇. 基于J2EE和ArcGIS平台的WebGIS设计与实现[J]. 计算机工程与设计， 2006， 6（27）： 966-969.

[6] 康玲， 付俊峰， 王怀清， 等. 基于ArcGIS Server的WebGIS应用系统开发[J]. 水电能源科学， 2007， 1（25）： 26-29.