胡友彬，阮 鯤，楊長業(yè)

（解放軍理工大學氣象海洋學院，江蘇 南京211101）

由于地球氣候異常而導致的極端和災害性天氣頻發(fā)，嚴重影響了社會的進步和國民經(jīng)濟的發(fā)展，并造成巨大人員和財產(chǎn)損失，迫切要求氣象部門能全面、精確、及時地提供氣象預報，以便有效進行防災抗災。為了滿足精確化氣象保障的要求，近年來大批結構復雜、技術含量高的氣象裝備得到了廣泛使用，因此氣象裝備運行環(huán)境的安全保障的重要性和需求日益凸現(xiàn)。目前氣象部門還沒有對影響裝備運行的溫度、濕度、電壓、零地壓差、接地電阻以及塵埃等環(huán)境要素進行有效監(jiān)測，同時也缺乏防火、防泄漏（氫氣、汞以及電磁輻射）的安全報警措施，存在著一定的安全隱患。

根據(jù)裝備連續(xù)業(yè)務運行以及部分裝備運行無人值守的實際，研制的氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預警系統(tǒng)能夠?qū)庀蟛块T的預報室、雷達室、衛(wèi)星室、電信室、維修室、計量室、測報室、制氫房以及器材庫等場所進行全面監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并消除故障隱患，延長氣象裝備的無故障工作時間，提高裝備的安全穩(wěn)定運行水平和保障能力，為氣象天氣預報保障提供有力的支撐，本文就自主開發(fā)的氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)的體系結構以及核心功能設計方法進行研究和討論[1]。

1 系統(tǒng)體系結構與邏輯設計

根據(jù)氣象部門分散廣泛、氣象要素各異的特點，綜合考慮系統(tǒng)的靈活性與適應不同地域的要求，確定本系統(tǒng)采用集散監(jiān)控模式和嵌入式技術，選擇“多點多要素”可配置的“積木式”系統(tǒng)框架結構，基于星型拓撲結構連接各個采集模塊。終端監(jiān)控與預警程序采用WEB體系和方式進行設計，便于本地和遠程的監(jiān)控訪問。系統(tǒng)體系結構如圖1所示。氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)的邏輯體系架構包含三個層次，分別是數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務邏輯處理層和業(yè)務應用層，系統(tǒng)的邏輯設計框圖如圖2所示[2]。

圖1 系統(tǒng)體系結構

圖2 預警與監(jiān)控平臺的功能結構

2 系統(tǒng)核心功能設計

2.1 監(jiān)控與預警策略配置

監(jiān)控與預警策略配置包括用戶信息配置、環(huán)境要素信息配置、房間信息配置和告警類別信息配置。策略管理系統(tǒng)基于策略配置信息運行，實現(xiàn)氣象保障業(yè)務系統(tǒng)監(jiān)控與故障預警的策略管理。

環(huán)境要素信息配置模塊負責對氣象保障業(yè)務系統(tǒng)運行環(huán)境的各項參數(shù)進行配置，包括運行要素類別、要素名稱、監(jiān)控頻率、正常值、要素異常的控制方式等。對于業(yè)務進程要素和數(shù)據(jù)庫要素，都有相應的配置參數(shù)。環(huán)境要素信息配置模塊的用戶界面如圖3所示。

圖3 環(huán)境要素信息配置-運行環(huán)境要素

2.2 業(yè)務環(huán)境監(jiān)控與預警

業(yè)務環(huán)境監(jiān)控與預警按照監(jiān)控與策略配置中對業(yè)務環(huán)境基本信息、采集端口信息、環(huán)境要素信息和告警類別、條件信息進行配置生成的業(yè)務環(huán)境監(jiān)控與預警策略實現(xiàn)業(yè)務運行環(huán)境的實時監(jiān)控與預警[3]。其實現(xiàn)的基本流程如圖4所示。

圖4 業(yè)務環(huán)境監(jiān)控與預警工作流程

業(yè)務環(huán)境監(jiān)控預警對象屬性集包括監(jiān)控房間對象屬性、監(jiān)控要素對象屬性、預警對象屬性，其屬性結構及其依賴關系如圖5所示。

圖5 業(yè)務環(huán)境監(jiān)控與預警對象類圖

2.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是氣象裝備運行環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的樞紐，所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)都持久化存儲在數(shù)據(jù)庫中，氣象保障業(yè)務系統(tǒng)預警的功能也是以系統(tǒng)數(shù)據(jù)為中心。氣象保障業(yè)務系統(tǒng)預警數(shù)據(jù)庫采用分層的設計模式，具備良好的一致性、完整性、可擴展性和易用性，在兼顧現(xiàn)有應用的同時，提供了對未來升級擴展的接口。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身又包含實時信息庫、歷史信息庫、基礎信息庫、策略配置庫、告警信息庫等多個類別。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的邏輯總體設計如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)庫的邏輯結構

數(shù)據(jù)庫與其他系統(tǒng)模塊之間的接口與數(shù)據(jù)流程如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與其他模塊之間的接口與數(shù)據(jù)流程

3 結束語

基于策略的氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)可以作為日常裝備保障與值班的一個輔助手段和平臺，系統(tǒng)采用可配置策略和集散控制架構，有效解決了監(jiān)控系統(tǒng)靈活性和適應性問題，系統(tǒng)功能涵蓋了前端的數(shù)據(jù)采集和后端的數(shù)據(jù)處理，可靠性高，系統(tǒng)的推廣使用提高了安全管理的效率，促進了裝備保障與管理的信息化水平。

[1]蔣建明，李正明，王 濤，等.單片機嵌入式系統(tǒng)在遠程電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中的應用[J].電子技術應用，2003，（10）:15-16.

[2]樊俊峰，尹 斌.簡易RS-232/RS-485智能轉(zhuǎn)換器[J].通信技術，2002，（5）:52-54.

[3]魏小龍．MSP430系列單片機接口技術及系統(tǒng)設計實例[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2002.