海南氣象信息傳輸實時監控系統的設計與實現

趙 冰，崔 鑫，謝寒生

(海南省氣象信息中心，海南 海口 570203)

海南氣象信息傳輸實時監控系統的設計與實現

趙 冰，崔 鑫，謝寒生

(海南省氣象信息中心，海南 海口 570203)

隨著觀測氣象資料種類的不斷增加，傳輸時效要求增高，且傳輸流程越來越復雜，對氣象信息傳輸也提出了更高的要求。但是目前氣象信息的釆集與傳輸還缺乏統一規劃，且采集與傳輸平臺分散，給業務人員進行有效監控帶來了諸多困難。為了實時監控海南各氣象臺站氣象資料并同時保證氣象信息傳輸統計的及時性，設計并實現了海南氣象信息傳輸實時監控系統。該系統基于SQL數據庫，采用客戶端/服務端(C/S)和瀏覽器/服務器(B/S)相結合的模式，保證上行氣象資料的實時傳輸，并實現了對上行資料和全省網絡狀態的實時監控，同時還可實時掌握全省各市縣臺站的氣象信息傳輸時效統計情況。該系統自投入業務應用以來，運行穩定，能及時提醒值班人員進行監控，保障了氣象信息傳輸的可靠性，有效提高了工作效率和信息質量。

氣象信息；監控；統計；傳輸及時率

0 引 言

在各省氣象部門中，省氣象信息中心主要負責氣象信息網絡的建設與維護以及氣象信息的傳輸和共享，承擔著全省氣象臺站觀測報文數據的收發傳輸工作。近年來，隨著氣象現代化的發展，氣象資料種類和數據量呈井噴式增長，對傳輸時效和質量的要求也隨之增高，氣象信息傳輸、監控和共享應用也越來越受到重視[1-8]。因此，如何提高各類氣象資料的傳輸時效和通信質量，對實時傳輸監控和快速的傳輸質量統計查詢的需求就顯得尤為重要。

為了保障氣象信息的傳輸及時率，設計并構建了海南氣象信息傳輸實時監控系統。該系統實現了對上行至國家氣象局的氣象報文資料的實時傳輸與監控，同時能實時查詢全省臺站報文資料傳輸時效統計情況，此外還能夠實時監控全省網絡線路情況，滿足了業務監控人員的工作需求，同時氣象報文資料傳輸質量也得到了顯著提高。

1 系統設計

1.1業務數據流程

目前，海南省內各市縣氣象臺站通過氣象業務局域內網，先將臺站報文資料發送到省級報文處理服務器，經過軟件收集處理后再發送到省級收集與分發系統(CTS)[9]，最后CTS再上傳到國家氣象局。整個上行過程中，任一節點出現異常都會影響報文資料的傳輸質量，而保障資料的傳輸質量是氣象信息業務的重要工作內容。另一方面，市縣與省級的網絡通信線路狀態常常會出現故障，不及時發現也會造成報文上行不及時或缺報。因此，為了提高氣象報文資料的傳輸質量，研究并開發了海南氣象信息傳輸實時監控系統。系統業務數據流程如圖1所示。

圖1 系統業務數據流程

1.2系統總體設計目標和要求

海南省局上行傳輸至國家氣象局的氣象資料大致分為8大類，分別是地面氣象資料、高空氣象資料、氣象輻射資料、大氣成分氣象資料、農業氣象和生態氣象資料、海洋氣象資料、氣象服務產品資料以及雷達氣象資料。每日的資料量將近達到150 G，結合現有實際業務情況，該系統主要是對考核類資料和使用頻率較高的資料進行監控，針對業務數據流程，系統開發應滿足以下幾點要求：

(1)系統能夠收集全省氣象報文資料并上傳至國家氣象局，監控報文資料的及時性，并提供有效的報警信息提示；

(2)系統能夠實時查詢全省各主要考核報類的傳輸時效統計情況；

(3)系統實時顯示全省市縣上行網絡通信連接狀態，判斷是否存在異常線路。

2 系統組成及其功能

基于SQL Server數據庫，采用C/S和B/S相結合[10]的方式，在功能上主要包括報文處理和網頁監控查詢兩大模塊。報文處理模塊采用C/S模式進行前臺數據處理，再以后臺數據庫和Web平臺相結合，按接收信息的類型建立各類信息處理的通信傳輸質量監控數據表，建立各類信息的監控頁面，以B/S方式為省內各級氣象臺站和業務管理單位提供全省實時通信傳輸業務的運行實況、時效等多種信息的在線實時查詢顯示和通信傳輸質量統計。

2.1報文處理

報文處理模塊采用C#語言實現，該模塊一方面對全省市縣上傳的各類報文資料進行收集、格式檢查、打包上傳至國家局；另一方面通過對報文文件名、文件修改時間、中心站數據庫中文件的入庫時間等來判斷報文的及時性，并把相關監控數據錄入到后臺SQL數據庫相關字段中。一旦發現在指定的考核時間內查詢不到指定的上行報文，當即啟動屏幕彈出窗口和電腦音響進行提醒。圖2為報文處理模塊界面。

圖2 報文處理程序界面

2.2網頁監控查詢

網頁監控查詢主要包括四個方面：實時資料傳輸監測、歷史氣象資料查詢、報文傳輸時效統計和網絡監控。網頁采用ASP語言，通過遠程訪問SQL數據庫并調用存儲過程[11]來實現相關信息的查詢顯示。實時資料傳輸監測可以實時監控某一站報文的及時性；歷史氣象資料查詢為用戶提供各類主要氣象資料要素的查詢；全省各市縣各類報文傳輸時效統計由網頁統計實現，同時可以在線查詢任意時段的傳輸時效統計，方便了管理部門和市縣臺站人員隨時掌握全省傳輸時效情況；網絡監控部分實時監控全省市縣與省級網絡通信鏈路的狀態。用戶可以按照年、月、日來進行查詢，實時資料傳輸監測、歷史氣象資料查詢、報文傳輸時效統計和網絡監控的查詢顯示結果如圖3所示。

圖3 網站查詢頁面

3 關鍵技術與實現

3.1數據庫設計

各市縣氣象臺站發送到省氣象信息中心的報文資料分為兩種方式：一種是直接上傳，如國家級自動站的觀測報文資料是由臺站形成TXT格式的文件后，以FTP方式直接上傳到省級CTS，省級CTS再發送至國家級，同時省級CTS將報文資料分發到本地入庫備份；另一種是通過報文處理程序上傳，如區域自動站、土壤水分自動站等觀測報文資料首先發送到信息中心指定的共享服務器目錄中，再由報文處理程序收集打包上傳到省級CTS，最后省級CTS傳至國家級。為了得到每類報文資料的傳輸時效情況，需要對這兩種傳輸方式的資料進行分析提取，并將報文內容存入該系統數據庫中。系統在SQL Server設計[12-13]時，對每類報文分別建立了對應的數據表。為了減少數據冗余，建立兩類表：一是含有每個臺站所屬市縣氣象局的臺站信息；另一類是包含了上傳氣象資料的傳輸狀態。

對于直接上傳的資料，可以通過讀取省級本地庫中的文件接收狀態和發送狀態數據來判斷分析傳輸時效，而另一種方式傳輸的報文則可以采用讀取共享服務器目錄下文件名和最新修改時間屬性，根據配置文件檢查規則來判定各類報文的接收時效情況。

3.2處理線程設計

保障好氣象信息的傳輸及時率是氣象信息業務工作的重要內容。為了提高氣象報文資料的傳輸時效，可采用多線程編程技術[14-15]，即把一個程序任務分為幾個并行的線程同一時間執行。其在提高系統資源內存、加快程序運行速度、提高系統吞吐率等方面有很大的優勢。根據各類報文傳輸方式存在的區別，將程序任務按照報文的種類進行劃分，對于各種報文資料的上行傳輸以及監控任務均采用多線程技術處理，流程如圖4所示。

4 結束語

圖4 多線程處理流程

為了保障氣象信息的傳輸及時率，設計并實現了海南氣象信息傳輸實時監控系統。該系統基于SQL數據庫，采用C/S和B/S相結合的方式，確保上行氣象數據的實時傳輸，同時實現對上行氣象信息和全省網絡狀態的實時監控，氣象信息傳輸時效統計以網頁的形式實時統計，便于管理部門及時了解各時段資料傳輸情況，也省去了人為統計全省各市縣各類報文傳輸時效的繁瑣工作。該系統實際運行的情況表明，氣象報文資料傳輸質量有了顯著提高，不但保證了資料的時效性，同時也提高了業務人員的工作效率。

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DesignandImplementationofReal-timeMonitoringSystemonTransmissionofHainanMeteorologicalInformation

ZHAO Bing，CUI Xin，XIE Han-sheng

(Hainan Meteorological Information Center，Haikou 570203,China)

Along with the increase in variety of meteorological data,high requirements of real-time transmission,and more and more complex transmission process，the technical demands on transmission efficiency of meteorological information becomes higher and higher.However,integrated planning on collection and transmission of meteorological information is still absent and various platforms for collection and transmission of meteorological information are of decentralization for facilitated monitoring and maintenance in the best way.In order to monitor the meteorological information in Hainan Province in real-time and to ensure timeliness of meteorological data transmission in each station,a real-time monitoring system of meteorological information transmission in Hainan Province is designed and developed,which is based on the SQL database with the Client/Server (C/S) and Browser/Server (B/S) combined model to ensure real-time transmission of upload meteorological data.In the meantime,it has implemented the real-time monitoring of upload data and the province’s network status,as well as real-time grasping of the province each station of the meteorological information real-time transmission statistic.Actual operation shows that it is stable,which can timely and effectively remind the duty staff to ensure the reliability of meteorological information transmission and improve the working efficiency and information quality.

meteorological information;monitoring;statistics;transmission rate

TP302

A

1673-629X(2017)10-0193-04

2016-11-15

2017-03-02 < class="emphasis_bold">網絡出版時間

時間：2017-07-19

國家科技支撐計劃課題(2013BAK05B03)；海南省氣象局青年基金項目(HNQXQN201406)

趙 冰(1987-)，女，碩士，研究方向為計算機技術與應用及新一代移動通信。

http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1450.tp.20170719.1111.058.html

10.3969/j.issn.1673-629X.2017.10.041