气象设备集中监视系统的开发和应用

【前言】气象设备集中监视系统的开发和应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。判断设备是否正常的手段很多。我构想主要通过设备的运行日志（包括运行日志和告警日志），设备的应用状态，设备的产品状态，数据纵向对比，系统间横向对比等手段，综合对各个被监视设备的状态判断，判断的依据是可靠及全面的。 1 系统实现的主要功能 1）实现对民航气...

摘 要 中国民用航空湛江空中交通管理站气象设备集中监视系统是基于网络使用JAVA开发的气象设备监视应用软件，功能包括对民航气象数据库，自动气象观测系统，本场气象雷达，市局气象雷达，气象自动站，气象卫星云图，气象自动填图资料，指定机场的三类报文、本场的雷达、自动气象观测资料的汇交入库等状态进行实时监视，并以颜色、声音、拨值班电话等三种有效方式告警提示。它还具备人工修订设备状态，修改部分参数配置，部分资料自动备份等功能。这套系统在实际工作中有较强的实用性，增加了气象设备监视的手段，减轻了气象机务人员的工作负担。

关键词 集中监视；告警；气象设备

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）24-0030-03

当前民用航空气象设备主要包括气象信息系统、气象雷达系统、自动气象观测系统三大系统，其中气象信息信息系统包括气象数据库、气象卫星云图系统、气象自动填图系统。在气象设备运维中，存在许多问题：第一是维护人员通常是同时负责多套不同类型的气象设备，而这些设备所处位置分散在各个机房，有些甚至在距离工作地点很远的，这给维护人员的工作增加了难度；第二是只有部分设备配有监视软件，有些设备过于老旧，并没有良好的监视手段；第三是很多设备的状态显示过于粗糙，无法准确反应设备的运行状态。这些问题导致机务人员不能实时监视所有设备状态，不能及时发现气象设备的异常或者故障。因此，研制开发一套对气象设备的状态信息实施集中监视是必要的。

通信方式主要采用网络和串口。已更新的绝大部分设备都已经可以接入计算机网络，部分老旧设备仍然采用串口通信。由于现在网络通信的发展，为较远距离通信和不同系统间通信提供了方便，因此，我构想利用网络实现对大多系统状态信息进行监视，同时，还降低了因传输产生的额外成本。针对部分老旧设备。我利用串口信号分路器对设备的串口信号进行分路，以便于采集利用却不影响原系统的运行，利用MOX串口卡扩展计算机的通信串口数目，以便可以接入更多的串口信号获取信息，理论上是可行的。

判断设备是否正常的手段很多。我构想主要通过设备的运行日志（包括运行日志和告警日志），设备的应用状态，设备的产品状态，数据纵向对比，系统间横向对比等手段，综合对各个被监视设备的状态判断，判断的依据是可靠及全面的。

1 系统实现的主要功能

1）实现对民航气象数据库服务器入库资料告警日志监视，服务器主要进程状态监视，通信机所有MQ通道状态监视。

2）实现对自动气象观测系统串口原始数据监视，自动气象观测系统告警日志监视。

3）实现对本场气象雷达的1度、5度雷达产品（含MBMP、MDBZ两种格式）监视。

4）实现对自动填图系统最新获取资料监视。

5）实现对MVSV气象卫星云图最新获取云图监视。

6）实现对《民用航空飞行气象情报与交换办法》要求上传民航气象数据库的指定机场的三类报文（SA、FC、FT），自动气象观测系统资料，气象雷达监视。

7）实现对气象自动站所有气象要素数据监视。

8）实现对市局多普勒气象雷达的三种雷达产品监视。

9）实现以颜色、声音、拨电话三种告警方式告警。

10）实现设备集中监视系统告警日志查询。

11）实现部分参数修改设定。

2 系统实现方式

1）使用JAVA编写友好可视化界面作为客户应用端。

2）使用MYSQL 5.5作为本系统后台数据库，主要存储获取的设备状态信息，设备产品资料，告警信息，配置信息。

3）使用JDBC+DATABASE的连接方式通过SQL语言实现对ORACLE 10g、Microsoft SQL 2005、MYSQL 5.5的访问查询，调取所需要数据库的汇交资料、气象自动站数据，存储入MYSQL。

4）使用SSH（安全外壳协议）、TELNET、FTP（File Transfer Protocol）等协议通过局域网访问通信机（Linux系统）、气象数据库服务器（AIX系统）、气象雷达、市局气象雷达、气象卫星云图系统、气象自动填图系统。

5）通过串口读取自动观测系统原始数据。

6）多个进程并行工作，独立进程负责完成后台数据处理以及页面刷新，进程具有自重启功能。

3 系统设计原理

1）整个系统主要包括一台监视计算机，其中自动气象观测系统的数据是从与气象数据库通信机同源串口分路器分出的一路原始串口信号，其余系统数据主要通过网络获取，系统拓扑图如1所示。

2）整个系统分为十一个模块，其中八个模块主要负责设备状态监视，设计的目的主要是使每个模块独立运行，互不干扰各自负责的业务，提高系统的稳定性，如图2所示。

3）显示的设备状态主要分为五种状态：正常、异常、故障、维护或维修、未接数据。正常是指设备在日志告警、应用产品、数据对比等所有方面均没有问题；异常是指设备在日志告警、数据对比等方面有一些不符合规定的小问题，但不影响整个系统的正常使用，要引起工作人员注意；故障是指设备已存在直接妨碍用户使用的故障存在；维护或维修是指机务员人员根据维护维修计划人工修正设备状态；未接数据是指该监视未接入数据。这种划分有利于机务人员比较真实的把握设备的真实状态，特别是异常告警下，很多未发生但极有可能会发生的故障点会被提前发现，有利于机务人员提前排查风险源。

4）卫星云图系统监视原理：本系统通过网络采用FTP方式采集MVSV卫星云图最新产品，根据文件时间判断卫星云图收图是否正常，具体实现方法如下：

独立进程定时（每隔4分钟）获取最新的卫星云图资料。检查状态的类定时检查所获取信息，如超过1小时没有最新卫星云图资料，以异常告警，获取卫星云图的类主要负责通过FTP方式获取最新的卫星云图资料并录入MYSQL数据库，如图3所示。

仅以FTP方式获取卫星云图文件名为例，讲解其中一种获取方式，其他方式在此省略。FTP获取需要进行以下操作：

①写一个FTP的方法：

public void ftp（String IP， String userName， String password， String remoteDir） throws IOException{

//程序体

}

②程序体登录代码：

ftpClient.get（）.connect（IP）；

//用IP登录

ftpClient.get（）.login（userName， password）；

//输入用户名和密码

int reply = ftpClient.get（）.getReplyCode（）；

//检测连接是否成功

if （！FTPReply.isPositiveCompletion（reply）） {

ftpClient.get（）.disconnect（）；

//不成功断开连接

}

③获取卫星云图文件名主要代码：

FTPFile[] remoteFiles = ftpClient.get（）.listFiles（remoteDir）；

//获取远程目录下的所有文件

int j = 0；

//符合要求的卫星云图文件数量计数

filename= new String[remoteFiles.length]；

for （int i = 0； i < remoteFiles.length； i++） {

String name = remoteFiles[i].getName（）；

//获取远程目录下的所有文件名

if（name.length（）==19&&name.substring（0，3）.equals（“IMC”）&&name.substring（16，19）.equal

（“JPG”））{

//文件名长度为19个字符且以IMC开头的JPG文件

filename[j] = name；

//存储文件名

j++；

}}

5）气象数据库监视原理：本系统通过网络使用FTP将气象数据库服务运行日志移动到本地，对运行日志信息进行分析；通过网络采用模拟仿真方式，输入获取气象数据库服务器进程状态的命令，并返回其状态值；通过网络采用模拟仿真方式，输入获取通信机通道运行状态的命令，并返回其状态值。综合上述所有信息，判断气象数据库运行状态，具体实现的方法如下：

独立进程定时（每隔6分钟）通过FTP方式分别从两台气象数据库服务器告警日志目录下获取8个主要告警日志文件共16个日志文件到本地系统指定目录下，从获取的日志中截取一段最新的告警信息。检查状态的类定时检查告警信息，如果重复出现同一条告警信息，以异常告警。获取气象数据库日志文件的类主要负责使用FTP方式获取服务器日志文件并录入MYSQL数据库。

独立进程通过TELNET方式连接气象数据库服务器，获取14个进程状态信息，如发现有进程down掉，以异常告警。获取气象数据库进程状态的类主要负责通过TELNET方式连接并获取服务器进程状态并录入MYSQL数据库。

独立进程通过SSH方式连接气象数据库通信机，获取通信机5个MQ通道运行状态，如发现MQ通道不正常状态，以故障告警。获取通信机通道状态的类主要负责通过SSH方式连接并获取通信机进程状态并录入MYSQL数据库。

6）自动气象观测系统监视原理：本系统通过监听串口，不间断采集自动气象观测系统传感器的原始数据，同时通过网络从维护终端上获取MIDAS600的告警信息，通过自身气象要素数据纵向比较，与气象自动站对应气象要素数据横向比较，以及告警信息，综合得出自动气象观测系统的状态，具体方法如下：

独立进程定时（每隔15秒）通过串口直接获取自动气象观测系统的3组原始数据，从中截取各要素数值作为监视对象。检查状态的类定时检查所获取信息，如所有气象要素超过1分钟不更新，以故障告警；QNH值与气象自动站值实时比较，绝对值超过1百帕，以故障告警；QNH值不在湛江历史上最低和最高值范围内，以故障告警；RVR值小于50时，以故障告警；温度值超过40摄氏度或低于0摄氏度，以故障告警；温度值与气象自动站温度值比较，绝对值超过2度，以异常告警。

独立进程定时（每隔2分钟）获取MIDAS 600维护终端的告警日志，分析硬件设备是否告警，以异常告警，监听串口获取数据的类主要负责获取MIDAS 600串口数据并录入MYSQL数据库，负责获取自观维护日志的类主要负责获取MIDAS 600维护终端的告警日志并录入MYSQL数据库。

7）气象雷达监视原理：本系统通过SMB方式采集气象雷达产品，通过判断雷达产品的最新生成时间，对气象雷达的状态做出判断，具体实现方法如下：

独立进程定时（每隔1分钟）获取最新的雷达仰角为1度、5度的MBMP和MDBZ雷达产品图。检查状态的类定时检查所获取信息，如超过三小时没有最新产品更新，以异常告警。获取雷达资料的类主要通过SMB方式负责获取最新雷达产品并录入MYSQL数据库。

8）气象自动填图系统监视原理：本系统定时通过FTP方式获取到达本场最新的填图资料，判断是否最新的填图资料，判断气象自动填图系统的工作状态，具体实现方法如下：

独立进程定时（每隔4分钟）获取最新的填图资料。检查状态的类定时检查所获取信息，如超过40分钟没有最新资料，以异常告警。获取气象自动填图的类主要负责通过FTP方式获取最新的填图资料并录入MYSQL数据库。

9）资料汇交监视原理：按照文件规定时间，定时通过网络连接服务器oracle10g，获取预先设定机场的SA报、FC报、FT报，根据报文的入库时间判断报文的汇交状态；定时通过网络从服务器中获取预先设定机场的雷达图产品，根据雷达产品时间判断雷达的汇交情况；定时通过网络获取预先设定机场的自动观测数据，根据自动观测数据入库时间判断自动观测系统数据汇交情况，具体实现方法如下：

独立进程定时（SA报是整点、半点后五分钟内进行操作，FC报、FT报是规定发报时间后十分钟内进行操作）通过JDBC+DATABASE的方式从气象数据库ORACLE 10g分别查询获取指定机场三种报文。检查状态的类定时检查所获取信息，如没按时收到本场的报文（SA报、FC报），以故障告警；如没按时收到本场以外的报文，以异常告警。

独立进程定时（每隔4分钟）从气象数据库分别获取指定机场的自动气象观测资料。检查状态的类定时检查所获取信息，如一分钟内没有自动气象观测资料更新，以异常告警。

独立进程定时（每隔4分钟）从气象数据库分别获取指定机场的雷达资料。检查状态的类定时检查所获取信息，如超过3小时没有雷达资料更新，以异常告警，获取资料汇交情况的类主要负责收集汇交资料并录入MYSQL数据库。

10）气象自动站监视原理：定时通过网络登录气象自动站后台数据库采集气象自动站的气象要素数据，自身的气象要素数据纵向对比，与自动气象观测系统对应的气象要素数据横向对比，综合判断气象自动站的状态，具体实现方法如下：

独立进程定时（每隔20秒）通过JDBC+DATABASE的方式从气象自动站服务器中的Microsoft SQL 2005中查询获取最新的气象要素数值。检查状态的类定时检查所获取信息，如超过1分钟无数据更新，以故障告警；温度值与自动气象观测系统温度值比较超过2摄氏度，以异常告警；QNH值与自动气象观测系统QNH值比较超过1百帕，以故障告警，获取气象自动站的数据类主要负责获取气象要素并录入MYSQL数据库。

11）市局气象雷达监视原理：通过网络采用FTP方式采集市局气象雷达产品，根据文件生成时间判断市局气象雷达图是否接收正常，具体实现方法如下：

独立进程定时（每隔6分钟）通过FTP方式从市气象局多普勒气象雷达主机获取最新的三种雷达产品（V27、R19、R20）。检查状态的类定时检查所获取信息，如只有一种或两种产品超过30分钟不更新，以异常告警；如三种产品同时超过30分钟不更新，以故障告警，获取市局雷达资料的类主要负责录取最新的雷达产品并录入MYSQL数据库。

4 应用讨论

本系统具有的优点是：获取的数据源直接来源于被各个监视对象，数据都是原始数据，不受第三方设备影响，得到的状态及时、准确；通过采集设备的运行日志、应用产品状态、想关联设备数据的横向比较、自身数据的纵向比较等手段，准确判断被监视设备的状态；采取正常、异常、故障、维护等多种状态显示，协助机务人员判断设备状态；价格低廉，硬件要求低，缺节省了大量的人力物力，提高工作效率。

该系统目前已在中国民用航空湛江空中交通管理站气象台使用，经过长时间实际运行结果表明，该系统稳定可靠，监视功能有效，有效地提高了空管气象设备运维效率。

参考文献

[1]Bruce Eckel.Java编程思想（第4版）[M].机械工业出版社，2007.

[2]高守传.精通SQL结构化查询语言详解[M].人民邮电出版社，2007.

[3]鸟哥.鸟哥的Linux私房菜基础学习篇（第二版）[M].人民邮电出版社，2009.

[4]谢希仁.计算机网络（第5版）[M].电子工业出版社，2008.