基于B/S架構的廈門市自動站網平臺

（廈門市氣象局，福建 廈門 361000）

一、引言

隨著GIS技術的廣泛應用，廈門氣象業務現代化建設日益加快，常規加密自動站不斷增加，氣象要素自動觀測觀測量的增加。更高精度的實時觀測數據在天氣預報，氣象服務，氣象決策，氣象科研工作中發揮著越來越重要的作用。

目前，廈門市局自動站綜合顯示平臺采用基于桌面的客戶端/服務器(C/S)方式，即需要在客戶端機器上安裝發布應用程序。雖然具有較強的圖形顯示能力和程序運行速度快等特性，但其程序部署成本高，更新不及時，在很大程度上制約了更多領域用戶對數據的使用。B/S模式無需安裝應用文件，只要有Web瀏覽器即可，部署發布成本低，維護簡單，適用范圍廣，在互聯網普及的今天更易得到推廣。但在可操作性、人機交互能力方面卻有所下降。為了提升系統性能和用戶體驗，一種被稱為富互聯網應用程序(Rich Internet Applications,簡稱RIA)的具有高度互動性和豐富用戶體驗的網絡應用模式應運而生。

Flex是一個開源的軟件開發工具包（框架），用于構建和部署基于Adobe Flash的跨平臺富互聯網應用程序，把該技術嘗試性地應用到天氣預報程序上。本文使用Flex Builder技術開發了基于Flash插件的WebGIS的省級地面自動氣象站信息服務平臺。不僅能滿足預報員的基本業務服務需求，同時也成為面向公眾的氣象信息展示平臺，在國內氣象部門具有較大的應用價值。

二、技術方案選型

進入21世紀后，隨著java技術和虛擬機技術的大力發展，微軟提出了.NET技術平臺，這兩大平臺逐漸成為了企業化開發的首要選擇目標。對于純Web方式的系統，PHP等語言也占有較大的市場。與此同時，Borland旗下的Delphi語言逐步沒落，已經基本淡出企業開發市場。而針對企業信息流及OA系統的開發，IBM公司的Lotus平臺也占有一席之地本文設計的系統，采用5層系統的邏輯結構，對于Java，考慮到目前系統的穩定性需求，擬設計結構如圖1所示：

圖1 采用Java設計的五層邏輯結構

Web框架中，Struts這一基于請求的MVC框架仍然占據著主流地位，其使用的人數也不少，具有較為廣泛的使用基礎。雖然后來居上的JSF也不容小視。目前來說，采用Structs還是比較不錯的方案。而用戶界面層，采用Applet作為前臺顯示，也是可行的選擇。

應用程序框架方面，Spring明顯呈現一邊倒的優勢，其高達83%的比例表明，JavaEE社區不僅僅需要輕量級應用程序框架，還需要證明框架在實際開發項目中，確實起了應用有的實踐作用。而目前，重型的EJB基本上處于停滯下滑狀態，其所占比例都是遺留項目的維護需要。

數據訪問層，Hibernate毫無疑問仍然是主角，與傳統的JDBC平起平坐。

三、系統的技術流程

圖2 系統技術流程圖

各個自動氣象站每10分鐘將觀察的氣象數據以短信的方式通過移動GPRS通信線路直接發到省數據中心，省數據中心收到數據后把數據存到以“年年年年月月日日時時分分”格式命名的文本文件中，這就是自動氣象站原始數據。接著省數據中心用專門的程序讀取自動氣象站的文本型數據文件中的數據，根據既定的規程對數據進行切割、加工、計算等，得到特定意義的數據并存儲到相應數據表中，這就是自動氣象站的數據庫型數據。數據庫型數據就是自動站業務平臺直接要用到的數據。市級數據中心通過專用VPN網絡用T-SQL直接從省數據中心的數據庫下載數據到市數據庫，用戶通過C/S和B/S臺獲取相關數據信息，系統流程設計如圖2所示。

四、功能需求分析

1.從公眾角度分析

雖然社會公眾每天都跟氣象相關密切接觸，但是他們對氣象的理解最多的可能就是溫度、降雨、風、干旱，其它的氣象要素或狀態對他們來說是不懂得或無關緊要的，他們只想知道現在的氣溫是多少，下了多少雨，風大嗎，過一陣子天氣又會怎么樣等切身感受的問題答案。因此在設計系統的公眾平臺B/S端時，要充分考慮社會公眾對氣象的認知程度和實際需求，把氣溫、降雨量、風向風速用最直觀地在地圖上標出來，界面要簡潔明了，操作簡單（圖3所示）。

圖3 公眾平臺的功能需求

2.從系統管理維護者角度分析

系統的設計開發工作完成后，系統的安裝部署和維護等工作都將由系統維護管理員來完成，如果系統在設計構建過程中考慮不周全，系統的安裝部署和維護等工作將會遭遇很多的麻煩，甚至會影響整個系統的部署運行，達不到系統的設計目的。

圖4 系統維護員需求

3.從預報員和決策者角度分析

作為預報業務員或氣象決策者，雖然他們對氣象的認知程度很高，但是他們要關注的氣象要素也很多，整天神經都崩得緊緊的，怕忘記參考什么資料而使得預報做得不準，除了要關注實時溫度、降水、風等，還要關注查詢歷史數據，然后要整合數據計算下一步溫度、降水、風的變化，最后才得出預報決策結論。因此在設計系統的公眾平臺C/S端時，首先要考慮呈現的氣象數據的完整、齊全、直觀。其次要考慮數據的呈現速度。最后要考慮界面要簡潔、方便、功能要多。

圖5 預報員和決策員平臺的功能需求

4.系統運行環境要求

數據中心運行環境:硬件是數據服務器1臺。操作系統軟件是Windows server2003,數據庫系統軟件為是MS SQL Server。Web服務器運行環境:硬件是一臺計算機和有電信運營商固定IP的路由器，軟件是Windows server2003和IIS+ASP.NET。B/S端運行環境:任何能運行支持Javascript的web瀏覽器的電腦終端。

五、B/S平臺的設計

B/S平臺主要是針對廣大社會民眾而設計的基于瀏覽器的網頁程序，設計時充分從民眾的角度考慮，其包含的主要內容有自動站氣象信息GIS地圖、等值線地圖、數據曲線、數據分類列表，數據輸出等。其功能模塊設計如圖所示

圖6 B/S平臺功能模塊設計

1.用戶登錄模塊的設計

用戶登錄模塊是平臺的入口，所以用戶要進入平臺就必須要通過登錄模塊允許，它的主要功能有:用戶校驗、權限選擇和登錄預設。如圖7所示。

（1）用戶校驗：驗證用戶的用戶名和密碼，如果驗證正確就自動進入權限選擇和登錄預設，然后進入系統；如果驗證錯誤就給出提示。

（2）權限選擇：每個（類）用戶都有不同的權限，這是預先定好的，用戶進入系統后只能看到權限內的內容。

（3）登錄預設：是否保存用戶名和密碼以便下次登錄時自動填入輸入框，是否自動登錄等設置。

圖7 用戶登錄模塊圖

2.GIS地圖疊加模塊的設計

GIS地圖疊加模塊就是把氣象要素數據定位并顯示到地圖上，它的主要功能有數據查詢（包括氣溫、雨量、風向風力）、預警設置、坐標計算、定位疊加。如圖8所示。

圖8 GIS地圖疊加模塊圖

3.等值線模塊的設計

等值線模塊就是用氣象要素數據在地圖上繪出等值線，它的主要功能有數據查詢（包括氣溫、雨量、風向風力）、坐標計算、定位疊加。如圖9所示。

（1）數據查詢：用戶可以選擇輸入查詢數據的條件，查詢滿足條件的氣象要素數據，查詢成功返回數據，不成功就返回失敗的信息。

（2）等值線生成：根據查詢得到的數據用Surfer軟件生成等值線。

（3）坐標計算：計算站點在地圖上的坐標。預警設置：通過設置閥值，顯示異常數據。

（4）定位疊加：把（1）中數據定位疊加到等值線圖上。

圖9 等值線模塊圖

4.輸出模塊的設計

輸出錄模塊是把視圖界面或數據輸出到系統平臺以外的系統（如打印機、文件等），它的主要功能有:B/S端的打印導出。如圖10所示。

（1）B/S端的打印：網頁的打印。。

（2）數據導出：把數據導出到特定格式的文件上。

六、數據庫設計

數據庫設計是指根據實際情況的需求，選用一套適合的數據庫管理系統，設計和建立數據庫的結構和數據庫的過程。數據庫設計包括建立數據庫建立、數據庫系統應用還有數據庫開發應用等技術，是現代信息系統開發應用的核心技術。

1.數據中心的自動站資料庫設計

自動站資料庫是以各自動站為基本單元，以站點代碼為關聯存儲各站的實時信息的數據庫。表結構設計主要有定時觀測要素表:tabTime-Data、實時觀察要素表:tabRealTimeData、臺站信息表:tabStationParameter

表1 定時觀測要素表

表1 實時觀測要素表

2.用戶界面設計

B/S端界面的設計原則是簡潔美觀、易懂易用好操作、網頁層次盡量少。整個B/S端平臺只用了一個頁面窗體，根據大多數人的使用習慣，采用T型結構從左到右來布局平臺界面，用iFrame控件來完成T型布局。

圖10 用戶界面設計圖

七、系統實現

B/S業務網頁平臺視圖主要是用JSP、HTML元素和CSS樣式來實現，其關鍵的頁面登陸效果如下：

圖11 自動站展示平臺圖

B/S業務網頁平臺視圖展示的常規統計分析如圖所示：

圖12 統計顯示圖

八、結語

本文的基本目標是建立氣象自動站系統，論文通過分析研究國內外自動氣象站系統的現狀和平臺軟件的特點以及廈門市在用業務平臺存在的不足，闡明了開發本業務平臺的必要性；通過對社會大眾和氣象業務員及決策人員的需求進行分析研究，確定了自動氣象站數據業務平臺各個功能模塊，采用B/S雙模式進行構建的方案；通過分析各個功能模塊和開發模式所需的技術，確定了開發平臺的技術方案；對系統業務平臺進行用例測試。實現了基于MVC技術的氣象數據采集和傳輸并在中心站查看氣象信息，本系統的設計具有一定的實際應用價值。