樊超等

摘要：為保證秦嶺大氣科學(xué)試驗基地科研設(shè)備的正常運行和相關(guān)科學(xué)研究工作的正常開展，開發(fā)的一套數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，以滿足對觀測業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)控的需求。對秦嶺大氣科學(xué)探測基地的各種探測數(shù)據(jù)文件進行實時監(jiān)控。開發(fā)秦嶺大氣科學(xué)實驗基地探測數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。通過軟件監(jiān)控，對長安基地各類觀測設(shè)備易出現(xiàn)故障部位進行了分析和故障歸納，總結(jié)發(fā)生故障的原因和與故障原因所對應(yīng)的參數(shù)值之間的關(guān)系，保障了長安基地各類觀測設(shè)備的的正常穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：秦嶺大氣科學(xué)實驗基地；數(shù)據(jù)監(jiān)控；設(shè)備運行

中圖分類號：TP311 文獻識別碼：A 文章編號：1009-3044（2015）17-0187-02

Monitoring and Controlling System of Qinling Mountains Atmospheric Experiment

FAN Chao1，ZHAO Na1， LIU Ming2，CHEN Zhuo1， SHEN Ping1

（1.Xi'an City in Changan District Meteorological Bureau， Xian 710100， China； 2.Xi'an Municipal Meteorological Station， Xian 710116， China）

Abstract：In order to ensure all the equipment in Qinling Atmospheric Science Base running well and developing the scientific work， Researching and development a data monitoring system is for all the detection equipment running good and the data collecting well. According to this system ， an analysis and summary is made on the failure of all the equipments pats in QinLing Atmospheric Science Base and summering analysis of the relationship between the failure parts and The corresponding parameter values. This system further ensures all the Meteorological equipments running stability.

Key words： Qinling Mountains atmospheric science experimental base； data monitoring

秦嶺大氣科學(xué)試驗基地自建設(shè)以來，設(shè)有常規(guī)氣象觀測業(yè)務(wù)及特種觀測業(yè)務(wù)，針對業(yè)務(wù)分別設(shè)有各項監(jiān)測系統(tǒng)，其中包含電離層監(jiān)測系統(tǒng)、風(fēng)廓線雷達監(jiān)測系統(tǒng)、溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)、氣溶膠監(jiān)測系統(tǒng)以及地面觀測系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)氣象觀測系統(tǒng)、自動土壤水分觀測系統(tǒng)。以設(shè)備正常穩(wěn)定運行為基礎(chǔ)，保障探測數(shù)據(jù)文件的正常形成和上傳，形成數(shù)據(jù)文件傳輸節(jié)目表，資料接收數(shù)據(jù)庫和文件庫進行實時檢索，識別出未按時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)文件。通過局域網(wǎng)實時監(jiān)控各個數(shù)據(jù)文件的上傳，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果實時發(fā)出報警信號，提醒值班人員及時采取措施，在第一時間排除故障，最大限度地保障數(shù)據(jù)文件的傳輸。

1 項目研究背景

近年，隨著氣象事業(yè)的快速發(fā)展，觀測自動化水平呈逐年提升趨勢，國內(nèi)很多氣象工作者針對氣象觀測業(yè)務(wù)的監(jiān)控提出很多方法，如陳峰云[1-2]等開發(fā)了自動氣象站資料傳輸報警系統(tǒng)； 李剛[3]等提出了地面自動氣象站數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的方法，他們研究的重點是針對地面氣象觀測業(yè)務(wù)報文和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行監(jiān)控，足以凸顯出數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)的重要意義。

在現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)建設(shè)的逐步深入過程中，投入業(yè)務(wù)運行的探測設(shè)備逐年增多，氣象信息傳輸種類和數(shù)據(jù)量逐日龐大，使得對保障數(shù)據(jù)資料上傳的時效性與準(zhǔn)確性提出更高的要求，迫切需要提升對數(shù)據(jù)的監(jiān)控力度，以適應(yīng)氣象現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展。因此對于監(jiān)控值班人員來說，即時監(jiān)測氣象數(shù)據(jù)是否按規(guī)定正常傳輸，成為越來越繁雜而重復(fù)的工作。交由電腦自動完成檢測，在數(shù)據(jù)文件未能及時上傳的情況下，以語音報警形式提醒監(jiān)控值班人員，可極大的降低監(jiān)控值班人員的工作強度，使監(jiān)控值班人員有更多的時間與精力集中在其他的工作上。

秦嶺大氣科學(xué)探測基地作為陜西省局科研基地，設(shè)備眾多，不單有常規(guī)探測設(shè)備，還有陜西省氣象局在秦嶺大氣科學(xué)實驗基地規(guī)劃建設(shè)的以科研為主要目的、未納入國家綜合氣象觀測業(yè)務(wù)考核范疇的科研儀器設(shè)備，保障任務(wù)繁重.數(shù)據(jù)傳輸是主要的監(jiān)控環(huán)節(jié)。

2 研究內(nèi)容

為保證秦嶺大氣科學(xué)試驗基地科研設(shè)備的正常運行和相關(guān)科學(xué)研究工作的正常開展，提高秦嶺基地科研設(shè)備的運行質(zhì)量和效益，很有必要開發(fā)一套數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，以滿足對觀測業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)控的需求。

1）實時監(jiān)控秦嶺大氣科學(xué)探測基地的各種探測數(shù)據(jù)文件

開發(fā)秦嶺大氣科學(xué)實驗基地探測數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。實時監(jiān)控設(shè)備的上傳數(shù)據(jù)文件，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果發(fā)出報警信號，提醒值班人員及時采取相應(yīng)措施，排除故障，最大限度地提高探測設(shè)備資料的傳輸率。

2）保障了長安基地各類觀測設(shè)備的的正常穩(wěn)定運行

按照項目思路，對長安基地各類觀測設(shè)備易出現(xiàn)故障部位進行了分析和故障歸納，總結(jié)發(fā)生故障的原因和與故障原因所對應(yīng)的參數(shù)值之間的關(guān)系，根據(jù)實際運行設(shè)備運行參數(shù)正常的范圍，一步一步排除故障。

3 技術(shù)路線

項目采取的主要技術(shù)路線：

系統(tǒng)基于C/S軟件架構(gòu)，采用集成化設(shè)計思想，開發(fā)一套數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。如圖1所示：

項目采取的主要方法：

1）在確保設(shè)備正常運行的前提下，維護好各類探測數(shù)據(jù)，確保各數(shù)據(jù)文件的形成。

2）根據(jù)梳理出的數(shù)據(jù)文件傳輸節(jié)目表和時效考核表，生成數(shù)據(jù)表格。

3）實時檢索資料接收數(shù)據(jù)庫和文件庫，識別出未按時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)文件。

4）通過局域網(wǎng)實時監(jiān)控各個數(shù)據(jù)文件的上傳，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果實時發(fā)出報警信號，提醒值班人員及時采取措施，在第一時間排除故障，最大限度地保障數(shù)據(jù)文件的傳輸。

4 軟件功能

云時代的應(yīng)用都集中在數(shù)據(jù)中心，通過網(wǎng)絡(luò)交付給眾多的分支機構(gòu)、自助設(shè)備和用戶。任何網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用故障都可能導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，造成巨大損失。一些常見的管理挑戰(zhàn)如下：

1）傳統(tǒng)網(wǎng)管軟件的工作機制導(dǎo)致設(shè)備輪詢和拓?fù)鋱D刷新的頻率太低，拓?fù)鋱D幾乎是靜態(tài)圖，很難實時、直觀的了解全網(wǎng)狀態(tài)變化。

2）管理員每天都要手工用ping等手段對重要鏈路和服務(wù)器做運行狀態(tài)巡檢，不僅工作量大，而且不能7*24小時對眾多目標(biāo)進行監(jiān)測，偶發(fā)的阻斷或潛在的高延遲風(fēng)險很難發(fā)現(xiàn)或提前預(yù)警。

3）大型機構(gòu)需要監(jiān)測的對象眾多，要求各不相同，關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)需要每10秒監(jiān)測一次，非關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)1小時一次即可；同城容災(zāi)網(wǎng)絡(luò)延遲不能超過10ms，一般業(yè)務(wù)延遲不超過200ms都正常；關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)需要7*24小時監(jiān)測，一般網(wǎng)絡(luò)只需要上班時間監(jiān)測；故障告警信息應(yīng)該按設(shè)備歸屬和故障級別發(fā)送給不同的分管責(zé)任人等。傳統(tǒng)網(wǎng)管軟件很難滿足類似細(xì)化要求。

4）MSTP鏈路越來越普及，運營商端MSTP鏈路故障并不影響用戶端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的端口狀態(tài)，傳統(tǒng)手段很難發(fā)現(xiàn)MSTP雙鏈路中的單一鏈路故障。

通過自動化的手段模擬管理員的日常操作，對系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的運行狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測，幫助觀測員隨時掌握系統(tǒng)的“實時”和“當(dāng)日”狀態(tài)，第一時間發(fā)現(xiàn)故障，提示風(fēng)險和異常，并記錄相關(guān)日志供查詢和追溯。該軟件還提供了貼心的自動巡檢報告功能，可定時給相關(guān)責(zé)任人發(fā)送指定時間段內(nèi)的系統(tǒng)巡檢報告，結(jié)合月/季/年報表功能可以讓用戶的IT管理更透明、更規(guī)范，部門責(zé)任更清晰。

1）實時性高，運行狀態(tài)“實時”刷新，一目了然。

5 應(yīng)用情況

秦嶺大氣科學(xué)探測基地數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)，以及數(shù)據(jù)文件上傳結(jié)果的展現(xiàn)和故障告警，集系統(tǒng)監(jiān)測和告警與設(shè)備保障監(jiān)督于一體。

1）實時狀態(tài)監(jiān)控：對設(shè)備進行實時監(jiān)控，設(shè)備的運行狀態(tài)直觀化，保障第一時間對設(shè)備

2）自動巡檢報告：通過郵件的方式，對探測設(shè)備運行狀態(tài)進行報送，以便在保障設(shè)備的基礎(chǔ)上對故障進行分析和故障歸納；

3）形成報告：對階段性監(jiān)測工作以報告形式形成，對探測設(shè)備、數(shù)據(jù)運行情況進行歸納總結(jié)。

參考文獻：

[1] 陳峰云. 自動氣象站資料傳輸報警系統(tǒng)的實現(xiàn)[J]. 氣象水文海洋儀器， 2011（2）.

[2] 楊遠(yuǎn)恒. 區(qū)域自動站實時資料質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[J]. 貴州氣象， 2011，35（5）.

[3] 李剛. 地面自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 云南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版， 2011（1）.