新型自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控及保障系統(tǒng)

姚浩立 李從初 許皓皓 徐振宇

(寧波市氣象網(wǎng)絡與裝備保障中心，浙江 寧波 315012)

0 引 言

大氣科學取得迅速發(fā)展，原因之一是重視觀測系統(tǒng)的建設以及新探測技術(shù)的運用[1]。近年來，氣象探測技術(shù)取得了卓越的發(fā)展，地面觀測向遙測化、自動化邁進，專業(yè)氣象觀測和大氣特種觀測網(wǎng)日趨完善，探測能力顯著增強，觀測自動化水平迅速提高，重視觀測方法、觀測網(wǎng)的設計，注重觀測工具的配合，各取所長[2-3]。

氣象觀測技術(shù)蓬勃發(fā)展，基層氣象臺站的測報業(yè)務逐漸自動化[4]，新型地面氣象觀測站從人工觀測轉(zhuǎn)化為無人值守[5-6]，為了適應不斷發(fā)展的需求，更好地為業(yè)務人員做好輔助工作，加強氣象觀測保障能力，運行監(jiān)控日漸成為工作側(cè)重點[7-8]。

新型自動氣象站改造之后觀測數(shù)據(jù)增加，數(shù)據(jù)傳輸頻率增大，每個新型自動氣象站的傳輸頻率都為5 min一組觀測報文，特殊情況下可加密到1 min一組觀測報文，傳輸和考核要求高。從縣、市局到省局，數(shù)據(jù)經(jīng)過的各鏈路和節(jié)點都存在故障隱患。根據(jù)以上情況，對新型自動氣象站觀測數(shù)據(jù)、傳輸節(jié)點和通信鏈路進行完整、可靠的監(jiān)控，可以提前或最短時間發(fā)現(xiàn)并解決問題，提高業(yè)務質(zhì)量，使損失降到最低。

新型自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控及保障系統(tǒng)圍繞氣象部門測報基礎業(yè)務工作，旨在提高測報業(yè)務的通信傳輸質(zhì)量。在經(jīng)濟可行性方面，主要用到的是軟件開發(fā)和無線通信報警一體機，具有成本低的特點。

1 新型自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控及保障系統(tǒng)

新型自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸及保障系統(tǒng)分為鏈路監(jiān)控、數(shù)據(jù)及時率監(jiān)控、內(nèi)外網(wǎng)FTP服務器監(jiān)控以及無線通信一體機監(jiān)控及報警4個組成部分。

1.1 鏈路監(jiān)控

鏈路監(jiān)控：實時對縣局各測報機和省局內(nèi)外網(wǎng)FTP服務器做網(wǎng)絡檢測，若網(wǎng)絡不通則監(jiān)控服務器通過音樂發(fā)出鏈路異常報警，硬件無線通信一體機則發(fā)送短信和撥打報警電話給特定人員。

圖1是監(jiān)控軟件主頁面，用于監(jiān)控各重要報文的發(fā)送情況和重要服務器及發(fā)報機的網(wǎng)絡運行情況。其中紅框部分為鏈路監(jiān)控模塊，該模塊可以配置服務器及其IP，這里對縣局的主備發(fā)報機，市局核心交換機和省局的路由器及報文接收服務器均做了實時監(jiān)控。鏈路監(jiān)控模塊工作原理為：實時對各網(wǎng)絡節(jié)點做ping操作，若連續(xù)6 s ping不通則報警。

圖1 業(yè)務監(jiān)控程序

1.2 數(shù)據(jù)及時率監(jiān)控

數(shù)據(jù)及時率監(jiān)控：定時每5 min從省內(nèi)網(wǎng)FTP服務器下載常規(guī)站數(shù)據(jù)并入庫，注意避開各縣局的常規(guī)站報文上傳時間，定時檢測報文是否及時上傳，并通過消息中間件進行消息反饋，若檢測到連續(xù)兩個時次未及時上傳報文則監(jiān)控服務器聲音報警，硬件無線通信一體機發(fā)送短信和撥打報警電話給特定人員。

圖2為新型自動氣象站報文入庫軟件主頁，由于新型自動氣象站報文是直接由臺站直接發(fā)送到省級報文接收服務器，未進入市級存儲系統(tǒng)，通過該軟件從省級服務器下載報文，每5 min將報文入庫到市級數(shù)據(jù)庫。

圖2 新型自動氣象站報文入庫軟件

圖3為數(shù)據(jù)及時性監(jiān)控軟件主頁，用來監(jiān)控各重要數(shù)據(jù)是否及時入庫，其中紅框部分為國家新型自動氣象站數(shù)據(jù)入庫及時性監(jiān)控。

圖3 數(shù)據(jù)及時性監(jiān)控軟件

結(jié)合圖2新型自動氣象站報文入庫軟件和圖3數(shù)據(jù)及時性監(jiān)控軟件就可以實現(xiàn)對新型自動氣象站數(shù)據(jù)及時率的監(jiān)控。若新型自動氣象站數(shù)據(jù)未及時傳輸?shù)绞〖壏掌鳎瑪?shù)據(jù)及時性監(jiān)控軟件首先會監(jiān)測到市級數(shù)據(jù)庫無數(shù)據(jù)而報警，再檢查新型自動氣象站報文入庫軟件，沒有對應的新型自動氣象站報文，則可以確定該臺站出現(xiàn)故障未及時傳輸報文，從而可以第一時間找出并解決問題。

1.3 內(nèi)外網(wǎng)FTP服務器監(jiān)控

內(nèi)外網(wǎng)FTP服務器監(jiān)控軟件,分兩種途徑對內(nèi)外網(wǎng)FTP服務器做監(jiān)控：1)直接對內(nèi)網(wǎng)服務器做FTP測試，監(jiān)控服務器狀態(tài)、FTP server軟件狀態(tài)。若出現(xiàn)問題則彈窗和音樂報警，并將報警信息發(fā)送到硬件，由硬件進行手機報警。2)通過測試外網(wǎng)FTP服務器監(jiān)控外網(wǎng)服務器、外網(wǎng)服務器FTP server狀態(tài)以及外網(wǎng)服務器向內(nèi)網(wǎng)服務器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的程序狀態(tài)監(jiān)控。若出現(xiàn)問題則彈窗和音樂報警，并且將報警信息發(fā)送到硬件，由硬件進行手機報警。

圖4是內(nèi)外網(wǎng)FTP服務器監(jiān)控軟件流程圖。內(nèi)網(wǎng)FTP服務器監(jiān)控定時每5 min執(zhí)行FTP登陸測試，若連續(xù)5次登陸失敗則將錯誤信息記入日志并且音樂和短信報警。外網(wǎng)FTP服務器監(jiān)控定時每10 min執(zhí)行程序，將本地生成的測試文件上傳到無線外網(wǎng)服務器，若成功，延遲20 s登陸內(nèi)網(wǎng)FTP服務器并刪除測試文件，若連續(xù)5次刪除失敗，則判斷外網(wǎng)往內(nèi)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)程序失效，報警響起。

圖4 內(nèi)外網(wǎng)FTP服務器監(jiān)控軟件流程圖

1.4 無線通信報警一體機監(jiān)控及報警

無線通信一體機監(jiān)控及報警：1)監(jiān)控縣級測報機的測報和發(fā)報，若停電、測報機死機則無線通信報警一體機報警；2)若監(jiān)控服務器或者監(jiān)控軟件出問題，硬件通信模塊不能獲得心跳包，從而報警，實現(xiàn)對監(jiān)控服務器和監(jiān)控軟件的監(jiān)控作用；3)若內(nèi)外網(wǎng)FTP服務器出現(xiàn)問題，由監(jiān)控軟件發(fā)送信息到硬件通信模塊，由硬件通信模塊打電話或發(fā)信息到值班手機，起到報警的作用。

該設備采用工業(yè)級無線移動通信模塊，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，符合地面測報業(yè)務自動化的要求。

1.4.1 主要功能

1)通信鏈路監(jiān)測

通過軟件對內(nèi)網(wǎng)有線網(wǎng)絡和在線式應急備份通信鏈路(如無線無線網(wǎng)絡)進行實時監(jiān)測。每10 s鐘測試一次網(wǎng)絡狀態(tài)，當通信鏈路發(fā)生連續(xù)2 min通信中斷時，則通過短信或語音電話發(fā)出報警信息，通知值班員或網(wǎng)絡保障員，及時處理線路故障，確保自動氣象站數(shù)據(jù)文件能及時發(fā)送出去。

2)值班室停電監(jiān)控

為了滿足測報值班室停電報警的需求，監(jiān)控報警專門設計了停電自動撥打值班員電話的功能。機內(nèi)配置了12 V鋰電池，用于市電中斷情況下提供工作電源。當檢測到市電中斷時，自動提取預存的值班手機號碼，撥打電話和播放停電信息，通知值班員及時處理停電故障。盡管臺站測報業(yè)務計算機配置了UPS供電，但往往在夜間發(fā)生停電，易造成UPS的蓄電瓶過放電而導致后備電源電能耗盡影響業(yè)務工作。停電報警功能為業(yè)務用電的意外停電守住最后一道防線。

3)計算機死機監(jiān)控

為了監(jiān)控計算機工作狀態(tài)和業(yè)務軟件運行，報警監(jiān)控機通過串口與通信軟件形成了定時應答互動聯(lián)絡機制，一旦計算機死機或軟件異常退出，報警監(jiān)控機得不到傳輸軟件的應答，將自動向值班手機號發(fā)送報警短信和撥打語音電話，提醒值班人員處理異常情況。確保自動氣象站計算機和業(yè)務軟件運行正常，起到“看門狗”的作用。

2 系統(tǒng)運行情況

新型自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸及保障系統(tǒng)已業(yè)務化運行一年多的時間，運行期間穩(wěn)定可靠，未出現(xiàn)明顯的誤報、錯報和遺漏等現(xiàn)象。多次及時發(fā)現(xiàn)報文未上傳并準確定位，例如縣市測報機或者測報軟件死機，值班員未發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問題并由保障中心通知相應臺站；報文接收FTP服務器網(wǎng)絡不通或者FTP服務不可用，保障中心及時發(fā)現(xiàn)問題并通知省網(wǎng)絡中心處理。

3 結(jié) 語

本文闡述了新型自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸及保障系統(tǒng)，實現(xiàn)一個完整、可靠的監(jiān)控和報警系統(tǒng)，使縣、市到省3級的整個閉環(huán)通信各個數(shù)據(jù)、節(jié)點和鏈路都能得到有效的監(jiān)控，能夠提前發(fā)現(xiàn)并解決問題，提高數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務質(zhì)量。整個閉合鏈路的監(jiān)控系統(tǒng)，從縣級測報計算機的發(fā)報到最后從省級數(shù)據(jù)中心返回數(shù)據(jù)，形成一個完整可靠的監(jiān)控機制，不僅能夠提高我市的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，對全省其他市縣也有借鑒作用，可以加快轄區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸故障的定位，快速解決問題，提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。