氣象臺站小時數據要素監控的設計與實現

賴輝煌 賴建梁 楊慶波

摘要：首先分析了氣象站現用站和備份站數據業務背景以及系統功能需求，然后介紹了基于Web分析平臺的原理及組成，給出了基于數據庫連接方案，重點討論了通過Web瀏覽器訪問監控數據庫的技術方案，實現了氣象臺站小時數據要素監控平臺。最后，對氣象站點要素監控平臺的運行情況進行簡明小結。

關鍵詞：臺站數據；Web；數據庫

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）06-0173-02

1 引言

目前，隨著氣象業務的快速發展，氣象資料種類越來越多，傳輸時效要求越來越高，分鐘級數據也越來越密集同時對氣象數據要素的數據可用性也提出了更高的要求。現有的業務是臺站實時收集兩份站點數據，分別來源于臺站兩套自動觀測站的數據。兩臺觀測站的數據既可以作為互備，但同時也可以作為數據要素的互相比對，通過要素比對將差異較大的數據要素提示告警，值班員可以迅速進行排查要素差異原因。因此，氣象臺站小時數據要素分析平臺可以提高站點傳輸的數據可用性。

2 系統功能需求及技術路線

2.1 關鍵技術

（1）WEB開發技術：研究EXT開源框架技術，包括J2EE的體系結構，開發接口、界面顯示、Web控件等技術，實現系統界面操作的簡便性、界面美觀等。（2）數據庫技術：根據SQL語言國際標準，利用SQL語句優化技術高效查詢和統計數據庫中的數據，形成各種定制的查詢結果。（3）不同數據源采集技術：為了解決系統響應要求，如何快速的采集不同數據源的數據到本地數據庫中。在數據采集過程中，使用多線程并發采集實時雙套站的要素數據存儲到數據庫中，并按照要素類型及時次進行分類。采集配置：實現監控數據要素、時次、告警時間、閾值等進行可靈活配置以適應不同資料的實際需求。數據入庫：采集程序對已配置采集要素、時次數據進行采集；并且對已采集的傳輸資料，將其采集日志寫入LOG日志文件。（4）圖形展示相關技術：利用利用HIGHCHART等開源技術將匯總統計結果進行多種（柱狀圖、餅圖、折線圖等）可視化展示。

2.2 技術路線

根據具體的業務需求與目標進行功能設計，將系統分為以下三部分：

（1）由于系統平臺底層數據由不同的數據源組成，因此，如何設計表結構，使得異構數據能結合在一起決定了今后是否能夠更好地對平臺后期的維護提供便利，同時在業務需求發生變化時，盡可能的少的改動程序源代碼。（2）系統平臺主要采用B/S模式的平臺來實現系統升級及業務邏輯的擴展，通過瀏覽器就可以實現。在系統服務端采用EXT開源網頁技術、XML技術等構建快速響應以及界面美觀的系統平臺。新平臺開發后，在確保平臺運行穩定的前提下，具有較好的擴展性、較高安全性和較好穩定性等特點。（3）系統開發工具采用：集成開發環境：Eclipse6.5作為開發工具、MYSQL作為數據庫、EXT作為前端開發、Spring、Jboss等技術。

3 監控平臺的原理和組成

基于Web監控系統是將Web服務器與數據庫進行實時連接，通過網頁形式對資料的收集﹑發送情況方便快捷的瀏覽。如圖1所示為監控平臺的組成示意圖、圖2所示為監控平臺的數據處理流程圖。

通過網絡向監控系統發布的監控指令通過讀取后臺監控數據庫的相關記錄來實現，通過瀏覽Web網頁訪問監控數據庫實現。只要能夠保證數據庫與監控系統的有效連通，即可實現通過Web網頁形式的查看實時雙套站點數據要素情況。

4 監控平臺的實現方法

4.1 數據庫連接方法

從技術角度看， 流行的技術框架基本都可以實現通過瀏覽器訪問數據庫， 如Java數據庫連接）、ADO以及ODBC等，從安全以及性能角度上來看，最佳的實現方式是將Web服務器和數據庫服務器有機結合起來， 讓數據庫系統和技術成為Web的重要組成部分。

Web服務器端：Web服務器獲得用戶向Web瀏覽器提交的交互請求，通過后臺數據源觸發相應的監控數據庫操作，并獲得結果，然后利用動態網頁生成技術生成HTML頁面直觀的展示給用戶。

Web瀏覽器端： 通過網頁JS向Web服務器發送對監控數據庫的操作請求、接收并顯示監控數據有關的動態HTML文檔等。由于JVM（Java Virtual Machine，Java虛擬機）被綁定在Web瀏覽器中， 瀏覽器能夠執行Java代碼，不斷刷新頁面，從而實現監控數據的實時瀏覽與信息報警。

4.2 JDBC訪問數據庫

Java具有平臺無關性， 是面向對象編程最為杰出的工具， 幾乎所有的主流操作系統都已經或正在支持Java。Java程序可以在客戶端瀏覽器和網絡服務器上執行，利用Java可以在頁面中方便地實現活動內容。Java提供了用于連接數據庫的接口JDBC，它在概念上與Windows中的ODBC較相似，是一組能夠讓Java編程人員訪問數據庫的接口，它定義了數據庫操作的腳本，由不同的數據庫產品廠家實現具體的操作過程。直接JDBC方式是面向具體產品的， 非直接JDBC-ODBC橋方式則是建立在ODBC的基礎上的， 可以訪問所有帶有ODBC驅動程序的數據庫。

4.3 數據庫表結構設計

由于是對不同要素、不同閾值的站點要素對比分析情況進行監控以及告警，所以在設計數據表結構的時候，必須要考慮系統的擴展性。本平臺主要依據氣象觀測數據報文標準格式進行構建主表，另外還需要構建告警閾值表以及統計表等。

5 結語

數據要素監控任務就是實時監控臺站雙套站的數據要素是否一致，并且在要素不一致的情況下把報警信息發送給值班人員，提示值班人員進行檢查處理。通過語音告警的表現形式比較直觀，可以對信息進行綜合表達，某種程度提高了站點數據可用性。

參考文獻

[1]張珊偉.地面觀測與自動氣象站觀測在數據上的差異及原因分析[J].科學研究，2015（6）：167-168.

[2]呼群，孔祥晨.東勝國家基本氣象站雙套自動站資料對比分析[J].安徽農業氣象，2015（5）：182-184.

[3]盧軍濤，史浩山.基于SSH的Web應用框架技術研究應用[J].微處理機，2009（4）：32-39.

[4]謝幸.J2EE輕量級SSH架構無縫集成的研究[J].科技信息，2009（4）：205-207.

Abstract：First of all，analyzes the weather stations current station and backup station data business background and system functional requirements， and then introduces the principle and composition of analysis platform based on Web， based on database connection scheme is given， and discussed emphatically through a Web browser to access the technical scheme for monitoring database， realized the meteorological offices and stations hours data elements monitoring platform. Finally， a brief summary is made on the operation of the meteorological station element monitoring platform.

Key words：station data；WEB；database