基于策略的氣象裝備運(yùn)行環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

胡友彬，阮 鯤，楊長(zhǎng)業(yè)

（解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院，江蘇 南京211101）

由于地球氣候異常而導(dǎo)致的極端和災(zāi)害性天氣頻發(fā)，嚴(yán)重影響了社會(huì)的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并造成巨大人員和財(cái)產(chǎn)損失，迫切要求氣象部門能全面、精確、及時(shí)地提供氣象預(yù)報(bào)，以便有效進(jìn)行防災(zāi)抗災(zāi)。為了滿足精確化氣象保障的要求，近年來大批結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高的氣象裝備得到了廣泛使用，因此氣象裝備運(yùn)行環(huán)境的安全保障的重要性和需求日益凸現(xiàn)。目前氣象部門還沒有對(duì)影響裝備運(yùn)行的溫度、濕度、電壓、零地壓差、接地電阻以及塵埃等環(huán)境要素進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，同時(shí)也缺乏防火、防泄漏（氫氣、汞以及電磁輻射）的安全報(bào)警措施，存在著一定的安全隱患。

根據(jù)裝備連續(xù)業(yè)務(wù)運(yùn)行以及部分裝備運(yùn)行無人值守的實(shí)際，研制的氣象裝備運(yùn)行環(huán)境安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)庀蟛块T的預(yù)報(bào)室、雷達(dá)室、衛(wèi)星室、電信室、維修室、計(jì)量室、測(cè)報(bào)室、制氫房以及器材庫(kù)等場(chǎng)所進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除故障隱患，延長(zhǎng)氣象裝備的無故障工作時(shí)間，提高裝備的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和保障能力，為氣象天氣預(yù)報(bào)保障提供有力的支撐，本文就自主開發(fā)的氣象裝備運(yùn)行環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及核心功能設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究和討論[1]。

1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計(jì)

根據(jù)氣象部門分散廣泛、氣象要素各異的特點(diǎn)，綜合考慮系統(tǒng)的靈活性與適應(yīng)不同地域的要求，確定本系統(tǒng)采用集散監(jiān)控模式和嵌入式技術(shù)，選擇“多點(diǎn)多要素”可配置的“積木式”系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)，基于星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接各個(gè)采集模塊。終端監(jiān)控與預(yù)警程序采用WEB體系和方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，便于本地和遠(yuǎn)程的監(jiān)控訪問。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。氣象裝備運(yùn)行環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的邏輯體系架構(gòu)包含三個(gè)層次，分別是數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯處理層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層，系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)框圖如圖2所示[2]。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

圖2 預(yù)警與監(jiān)控平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)核心功能設(shè)計(jì)

2.1 監(jiān)控與預(yù)警策略配置

監(jiān)控與預(yù)警策略配置包括用戶信息配置、環(huán)境要素信息配置、房間信息配置和告警類別信息配置。策略管理系統(tǒng)基于策略配置信息運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)氣象保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)監(jiān)控與故障預(yù)警的策略管理。

環(huán)境要素信息配置模塊負(fù)責(zé)對(duì)氣象保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行配置，包括運(yùn)行要素類別、要素名稱、監(jiān)控頻率、正常值、要素異常的控制方式等。對(duì)于業(yè)務(wù)進(jìn)程要素和數(shù)據(jù)庫(kù)要素，都有相應(yīng)的配置參數(shù)。環(huán)境要素信息配置模塊的用戶界面如圖3所示。

圖3 環(huán)境要素信息配置-運(yùn)行環(huán)境要素

2.2 業(yè)務(wù)環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警

業(yè)務(wù)環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警按照監(jiān)控與策略配置中對(duì)業(yè)務(wù)環(huán)境基本信息、采集端口信息、環(huán)境要素信息和告警類別、條件信息進(jìn)行配置生成的業(yè)務(wù)環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警策略實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警[3]。其實(shí)現(xiàn)的基本流程如圖4所示。

圖4 業(yè)務(wù)環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警工作流程

業(yè)務(wù)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警對(duì)象屬性集包括監(jiān)控房間對(duì)象屬性、監(jiān)控要素對(duì)象屬性、預(yù)警對(duì)象屬性，其屬性結(jié)構(gòu)及其依賴關(guān)系如圖5所示。

圖5 業(yè)務(wù)環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警對(duì)象類圖

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是氣象裝備運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的樞紐，所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)都持久化存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，氣象保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)預(yù)警的功能也是以系統(tǒng)數(shù)據(jù)為中心。氣象保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)采用分層的設(shè)計(jì)模式，具備良好的一致性、完整性、可擴(kuò)展性和易用性，在兼顧現(xiàn)有應(yīng)用的同時(shí)，提供了對(duì)未來升級(jí)擴(kuò)展的接口。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)本身又包含實(shí)時(shí)信息庫(kù)、歷史信息庫(kù)、基礎(chǔ)信息庫(kù)、策略配置庫(kù)、告警信息庫(kù)等多個(gè)類別。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯總體設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫(kù)與其他系統(tǒng)模塊之間的接口與數(shù)據(jù)流程如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)與其他模塊之間的接口與數(shù)據(jù)流程

3 結(jié)束語

基于策略的氣象裝備運(yùn)行環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以作為日常裝備保障與值班的一個(gè)輔助手段和平臺(tái)，系統(tǒng)采用可配置策略和集散控制架構(gòu)，有效解決了監(jiān)控系統(tǒng)靈活性和適應(yīng)性問題，系統(tǒng)功能涵蓋了前端的數(shù)據(jù)采集和后端的數(shù)據(jù)處理，可靠性高，系統(tǒng)的推廣使用提高了安全管理的效率，促進(jìn)了裝備保障與管理的信息化水平。

[1]蔣建明，李正明，王 濤，等.單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)在遠(yuǎn)程電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2003，（10）:15-16.

[2]樊俊峰，尹 斌.簡(jiǎn)易R(shí)S-232/RS-485智能轉(zhuǎn)換器[J].通信技術(shù)，2002，（5）:52-54.

[3]魏小龍．MSP430系列單片機(jī)接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.