安徽省高速公路沿線自動氣象站維護管理系統設計與實現

章 超，汪 瑋，趙寶義，黃 晶

(安徽省大氣探測技術保障中心，合肥 230031)

0 引言

截至2021年初，安徽省已建成覆蓋全省的高速公路沿線氣象監測網絡，實現了對全省主要高速公路氣象狀況的實時監測。高速公路氣象監測網的站點類型主要為能見度自動氣象站和6要素自動氣象站，共計1300余套，平均站點密度8 km，團霧多發路段加密至3 km。高速公路沿線自動氣象站為提高安徽省氣象監測能力提供了有力的支撐，在氣象防災減災、保障人民生命財產安全方面發揮了重要作用。然而，面對規模龐大的高速公路沿線自動氣象站網，非信息化的站點建設、維修、維護、核查等工作給業務管理帶來了極大不便。在此之前，高速公路沿線新建站點仍采用人工填寫紙質文檔申報并逐級審批的方式；人工監控站點運行情況仍然是站點維修、維護以及核查工作的主要手段。站點設備的人工維護管理工作不僅耗費人力，還影響工作的及時性與準確性。

針對上述需求，文章設計實現了安徽省高速公路氣象站維護管理系統(以下簡稱站網系統)，該系統包含多個網頁端功能模塊供用戶使用，后臺可自動存儲信息，完成數據庫相關數據表的更新操作，實現了站點新建、維修、維護、核查等各項工作的全過程管理[1，2]。

1 站網系統總體設計

站網系統可實現站點新建、維修、維護、核查的信息化管理，系統架構設計自下而上共包括5層，分別為基礎環境層、數據資源層、數據支撐層、業務應用層和用戶交互層[3，4]。

基礎環境層包含服務器、存儲和網絡等軟硬件環境；數據資源層主要包括系統的數據、信息存儲歸檔，包含站點基礎信息、站點維護管理信息以及用戶信息等內容；數據支撐層主要包括數據資源的訪問、調用、修改等功能，并通過數據接口完成數據資源的調用與推送；用戶交互層主要提供站點新建、維修、維護、核查、統計分析和系統管理的交互式操作界面。業務應用層是站網系統核心處理層，實現了站點保障全流程管理工作。

2 子模塊功能結構設計

2.1 站點新建

站點新建時，需經過站址勘測信息填報、信息復測和驗收測試等步驟，由建設用戶申請，管理用戶審批。站址勘測、信息復測需填報并復核站點的位置信息、路段信息、環境信息、場地信息、設備型號和所屬單位等相關內容；驗收測試包含現場檢查測試與試運行情況核查，站點新建信息采集通過申請和審核模塊的交互實現，并由管理人員逐步審核，審核通過則進入下一流程，審核不通過則返回上一流程，全部通過后完成站點建設流程，站網系統自動收集業務相關文檔素材，并存儲歸檔，同時站點新建信息與基礎信息管理層進行數據交換，完成站網系統的信息更新。

2.2 站點維修

站點維修模塊包含故障單、配件管理以及站點報停等子模塊。站點維修模塊根據安徽省高速公路運行監控平臺、保障用戶反饋、第三方接口發現的異常站點，自動生成故障單，并將單據派發給所屬保障單位，保障用戶收到故障單后進行確認，經確認后開展站點維修工作，維修結束后保障用戶填報維修單、配件更換信息，系統后臺生成維修報表并自動存儲和歸檔。若遇不可抗力因素(如道路改擴建或站點被撞毀等)無法展開正常維修工作時，需由保障用戶填寫站點信息及無法維修說明，并申請站點報停，經管理用戶核實審批后，同意站點報停，系統將報停站點信息推送至其他業務系統，同時將站網系統中該站點考核狀態信息改為測試，報停站點不參與站點運行監控、維護維修管理及統計分析。站點維修模塊可實現站點異常告警、故障單生成、維修活動開展、站點報停以及配件信息的全流程管理。故障單填報內容包括站點信息、故障類型、故障來源、配件更換信息、維修開始與結束時間和維修活動類型等。

2.3 站點維護

站點維護模塊包括站點維護任務設置、維護通知管理和維護單填報等子模塊。由管理用戶設置站點維護任務要求，站點維護模塊自動生成站點維護通知，分發給對應保障單位與用戶，用戶確認維護單后開展站點維護活動并填寫相關單據，維護活動結束后生成維護表單，并進行存儲和歸檔。當維護通知已下發，維護期開始且未確認維護單時，系統向所轄保障用戶發出維護通知提醒；若維護期結束保障用戶仍未提交維護單，則對其保障單位及用戶發出超期告警通知。維護單填報的內容包括設備維護信息和環境信息等。

2.4 站點核查

站點核查模塊包括核查標準器管理和核查單管理。為對新設備或到期設備進行核查與檢定工作，站點核查模塊根據設備檢定有效期，自動列出保障單位的應檢定核查設備，站點核查前需將檢定設備錄入標準器管理模塊，填報內容包括型號、證書編號和核查日期等。當保障用戶開展站點核查工作時，先填寫所屬部門及站點信息，再開展對應站點全觀測要素的核查工作，結束后完成核查單填報，內容包括對設備所有觀測要素核查的開始與結束時間、核查標準器信息、被核查器具信息和核查內容等。當設備核查通過時，設備由待核查狀態轉為待用狀態，并自動生成檢定有效期；當設備核查未通過時，設備由待核查狀態轉為待修狀態，自動生成待修單據，并通知保障用戶。

2.5 統計分析

站點維護管理統計分析模塊主要用于站點故障、維修、維護、維修配件等內容的統計與展示，界面選項為年份、各保障單位等。故障統計內容包括故障類型、故障來源、故障總結和故障率；維修統計內容包括維修及時率、完成率、響應時間和維修時間；維護統計內容包括維護及時率、次數、響應時間和維護時間；維修配件統計內容包括配件更換比例和次數。統計內容為各保障單位的工作效益評估以及用戶反饋評價提供基礎數據參考，故障率、維修及時率、維護及時率以及維修完成率指標計算方式如表1所示。

表1 指標計算方式

2.6 站網系統管理

站網系統管理模塊主要包含用戶管理、保障單位管理和站點保障設置等功能，其中站點信息與站網系統定時同步。管理人員根據業務工作需要，對管理、保障用戶信息進行錄入以及增、刪、改、查操作，對保障用戶及單位進行站點保障設置歸屬關聯，明確所轄站點維護管理職責。

3 站網系統實現

系統數據架構采用MySQL關系型數據庫以及Hibernate持久層技術映射框架；業務邏輯與數據交換控制采用Spring+Spring MVC開發框架；用戶交互界面采用layui技術框架實現[5，6]。系統技術實現自下而上共5層，分別為數據資源層、數據支撐層、業務邏輯層、控制層、用戶交互層，各層介紹如下：

1)數據資源層：采用MySQL關系型數據庫，實現維護管理系統中用戶數據、保障單位數據、站點信息以及各功能模塊庫表數據的調用、存儲功能。

2)數據支撐層：采用Hibernate技術，通過對象到關系型數據庫的映射，完成面向對象的數據庫訪問操作，實現數據支撐化設計，提高維護管理增、刪、改、查等功能的處理效率。通過Websevice接口調用其他數據，實現多個系統之間標準數據的傳輸。

3)業務邏輯層：作為維護管理系統核心技術部分，采用Spring框架，利用輕量級的控制反轉(IOC)和面向切面(AOP)技術，將業務邏輯與功能模塊以松耦合的方式組合在一起，實現了站點新建、維修、維護、核查、統計分析和系統管理的業務邏輯與功能結構設計。

4)控制層：采用Spring MVC結構型設計模式，作為數據交換控制器，實現了維護管理系統的界面視圖、業務邏輯與控制器間的交互功能。當用戶登錄維護管理系統并向站點新建、維修、維護、核查等模塊發送請求時，服務器將接收到的請求響應提交給控制器，控制器根據業務邏輯判斷、數據庫存取結果，選擇視圖向用戶反饋。

5)用戶交互層：用戶界面采用layui框架開發，結合 HTML，CSS，JavaScript等技術，開展了網頁開發、樣式設計等工作，實現了用戶界面設計。

4 結束語

文章設計的站網系統適用于安徽省高速公路沿線自動氣象站的維護管理工作，實現了站點新建、維修、維護以及核查功能的全流程管理，提高了站點維護管理業務的信息化水平，提高了觀測設備保障的工作效率。該系統的設計與實現過程除滿足高速公路沿線自動氣象站的維護管理業務以外，還適用于區域自動氣象站等其他類型的氣象探測設備。