民航西北氣象中心運行監控系統的研究與設計

張琰 陳齊亞

摘要：根據民航西北氣象中心對于氣象設備和業務運行集中監控的迫切需求以及當前運行狀況，分析了業務運行保障環節存在的問題。基于SOA架構和組件式的開發理念，設計了包括設備狀態監控、業務運行監控和輔助運行管理等功能的監控系統，并且對系統應用框架和網絡結構進行了分析和介紹。

關鍵詞：航空氣象;監控;應用框架;設計

中圖分類號：TP302.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8228（2020）07-59-04

0引言

西北空管局氣象中心作為全國空管系統七大氣象中心之一，肩負著西北地區航空氣象監視，咸陽機場及周邊的天氣監測、預警、預報服務，氣象專用設備設施維護維修，西北地區氣象信息服務及隋報交換等任務。

隨著近幾年氣象業務量不斷增加，以及氣象建設項目的陸續完成，氣象中心業務系統越來越龐雜，管理難度越來越大。設備及運行監視采用原有的人工巡視為主、逐級人工信息報送的保障模式已難以適應。同時由于信息傳遞環節較多，運行效率提升比較受限，不但難以滿足運行保障的安全需求，也不能滿足行業發展對運行效率大幅提升的要求。為了實現由人防到技防的重大轉變，民航西北空管局氣象中心提出建設一套氣象業務運行監控系統，實現全業務、全流程的運行監控和管理。

1民航西北氣象中心運行現狀

氣象中心需監控的設備設施主要包括機房環境、氣象專用及信息系統設備，需要監控的業務產品主要包括報文產品、圖形產品，以及信息服務產品。除此之外，資產管理、資料管理、值班管理等采用人工管理方式為主的業務也需要得到改變。

1.1機房情況

氣象中心現有五處機房，包括：數據庫機房、自動觀測機房、雷達機房、新塔臺傳輸機房、外場風廓機房。上述機房的動力和環境都沒有監控。

1.2氣象專用設備

共有五套系統，包括：常規天氣雷達系統、風廓線雷達系統、自動氣象觀測系統、氣象探測監測系統、視頻引接系統。上述系統設備的服務器、工作站及工作狀態還缺乏監控。

1.3信息系統設備

共有八套信息系統，內網區包括：民航氣象二期數據庫系統、民航空管分局（站）數據庫系統、氣象信息服務系統、衛星接收處理系統、陜西省氣象局業務系統，外網區包括互聯網信息服務系統、空軍修正海壓服務系統和西北自動觀測聯網系統，網絡拓撲示意圖如圖1所示，在內網區和外網區之間有網閘設備作單向隔離。上述系統的核心服務器、網絡設備、產品和服務情況均缺乏監控。

1.4輔助業務管理

當前，氣象中心信息通報、資產管理、資料管理、值班管理等仍主要采用人工管理方式，各部門分別管理，多平臺混用，使用不便，管理效能低下。

2存在問題

經過分析，當前氣象中心業務運行保障方面存在著以下幾方面問題。

（1）現有保障手段和力量對機房環境、設備工作狀態、業務運行情況、產品制作流轉和服務、資料存儲等沒做到24小時實時監控。當設備出現故障或業務出現異常時，工作人員不能及時發現和處理。

（2）設備設施安放地點較為分散，跑道內和跑道外、戶縣和咸陽都有分布，維護人員巡視的工作量大，巡視間隔時間長，無法有效兼顧巡視和故障排除。

（3）氣象中心肩負著西北地區氣象業務運行信息的統計上報、全區情報交換的監視及統計等職責，現有業務系統無法做到實時監控告警和定時統計，大量運行信息收集處理主要采取事后人工統計方式進行，效率較低。

（4）資產管理、備品備件管理、值班管理、資料管理、信息通報管理等效能低下，亟需得到改進。

3設計目標

針對這些問題，本系統確定以下設計目標。

（1）設備及運行監控方面：實時監控業務運行系統中的各種設備、重要軟件、產品數據的運行狀態，在設備或軟件發生預警或故障時，能夠通過多種方式給予值班人員提示，同時對告警進行分級統計，提高業務運行效率。

（2）管理方面：通過該系統來進行信息的上傳、收集、下達，完善業務運行管理流程;對設備資產、零備件、資料文檔進行管理;對排班、請銷假、考勤進行電子化管理，提高管理效率。

4解決方案

考慮實用性和先進性，氣象中心運行監控系統設計包括業務監控和管理監控兩個部分，其中業務監控包括設備監控、產品監控和機房監控等功能，管理監控包括值班管理、設備及零備件管理、資料統計、信息通報等功能。

4.1架構設計

（1）基于SOA架構

面向服務架構（sOA）背后的思想就是讓稱為服務的特殊組件來執行各個任務。然后通過協調這些服務的工作給業務流程賦予生命力。SOA要求在任何指定的架構中，需要有統一的服務通訊機制。這種機制應該是松耦合的，并支持對外部的接口。

（2）基于組件式設計理念

本系統建設與開發過程中采用面向對象的設計方法，利用組件技術，以核心業務為主線，以相關政策法規為準則，面向日常工作和業務職能，劃分定義各類不同的業務活動，以業務對象為中心來組織數據和實現其相應的計算機化管理模式。

（3）基于B/S架構和Android架構

為滿足多用戶、多地點對設備的監控管理，本系統采用B/S架構，操作簡單，易于維護。其中設備管理模塊開發基于Android架構的軟件，設備維護人員可通過手持終端進行設備管理。

4.2系統應用框架設計

如圖2所示，該系統由12個子系統組成。

（1）機房環境監控子系統：包括溫濕度監控、漏水監控、精密空調監控、UPS監控、STS配電柜監控。

（2）設備運行狀態監控子系統：包括對設備服務器硬件狀態、數據庫軟件狀態、鏈路傳輸狀態、傳感器狀態、雷達系統及分機狀態、用戶工作站狀態等進行監控。

（3）產品和服務監控子系統：包括對報文、自動觀測資料、雷達資料、衛星資料、圖形產品、預報預警等產品的監控。

（4）核心軟件監控子系統：包括對MQ隊列、數據庫連接、通信系統進程等軟件運行狀態進行監控。

（5）運行狀態顯示子系統：監控中心大屏幕顯示所有的監控結果，設計大屏幕來顯示主頁，同時支持分屏顯示。

（6）監控告警及處理子系統：對告警信息做分級處理，提供電話撥號、短信、聲音播報、終端網頁顯示、大屏顯示等多種通知方式。

（7）運行信息收集子系統：包括運行信息上傳、審核、下載、匯總等功能。

（8）視頻信號引接系統：系統實現視頻信號接入功能，可以接入跑道四個位置的視頻數據，并且在瀏覽器端進行實時的監控影像顯示。

（9）設備及零備件管理子系統：包括對設備的添加、出庫、報廢、計量檢定等方面進行管理，同時具備二維碼打印機，通過手持終端，在接入互聯網的情況下，對設備進行隨時隨地管理。

（10）技術資料及歷史資料管理子系統：主要用于氣象業務相關資料的查詢、編輯、上傳及存檔。

（11）值班管理子系統：包括排班表管理、在線換班、請假管理、值班通知、考勤統計、值班信息滾動欄展示。

（12）運行數據統計子系統：包括對告警信息、氣象產品、運行信息等進行統計分析。

4.3系統網絡設計

由于氣象中心網絡分為內網區和外網區，兩個網絡之間用網閘作了單向隔離，所以設計了二套獨立的監控系統，分別部署在兩個區域，如圖3。對于視頻監控系統和外場UPS系統，接入時，采用防火墻進行隔離。在內網區域部署有集中顯示單元，對大屏顯示進行適配，通過視頻拼接設備，接入大屏。同時，在兩個網絡區域，分別架設語音服務器，接入語音系統，用于監控電話告警。在外網服務區還部署有基于云服務平臺的短息發布系統，用于外網區告警通知和業務管理信息通知。

5結束語

本文根據西北氣象中心業務現狀及特點設計了氣象運行監控系統，在整個系統的設計過程中，充分考慮了各業務部門的需求，將業務監控與運行管理相結合，綜合運用B/S架構、云服務平臺以及Android架構，同時考慮了系統的安全性，將內網和外網分區域管理。當前，民航西北氣象中心業務監控系統已經開始試運行，并在工作效率和管理效率提升方面發揮了一定作用。當然，在試運行過程中，我們也看到了系統存在的一些不足之處，主要表現在監控過于敏感，告警的邏輯、具體規則、閾值還需要在實際工作中逐漸調整優化，最終突出重點信息。同時，在未來如何將人工智能技術與告警信息結合，在機器學習以后，通過細微之處的告警信息提示出未來需要注意的故障點，這都是我們需要學習與研究的地方。