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
　　
　　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。
　　
　　3.3UI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。easy PieChart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Java Script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。
　　
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