吳穎 范保松 王君

摘 ?要：河南省氣象觀測站點數(shù)量、類型多，由于缺乏統(tǒng)一的管理平臺，增加了氣象工作人員工作的復雜度。河南省氣象觀測站網(wǎng)管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，用網(wǎng)頁方式呈現(xiàn)，主要為省、市、縣業(yè)務管理人員提供一個統(tǒng)一、便捷的業(yè)務管理平臺。該平臺可實現(xiàn)自動氣象站、區(qū)域氣象站、自動土壤水分站、雷達站等站點信息的統(tǒng)一管理及入庫、查詢、修改。站網(wǎng)管理還設(shè)置了分級用戶和權(quán)限的管理，根據(jù)不同用戶需要，系統(tǒng)設(shè)置有超級管理員、站網(wǎng)管理員和一般用戶，超級管理員可對各個用戶分配角色及權(quán)限管理，一般情況下市縣用戶僅對本地的站點進行管理。通過站網(wǎng)管理平臺對全省各類站點信息進行科學管理，可以有效地避免信息傳輸慢速、低效、大量消耗人力物力等缺點，實現(xiàn)站網(wǎng)的數(shù)字化、信息可視化、查詢直觀化、更新迅速化和信息可擴充化。為省市縣管理人員提供了全面的站網(wǎng)管理信息服務。

關(guān)鍵詞：觀測站點信息 ?實時查詢 ?分級管理

中圖分類號：TP311 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（b）-0020-07

Abstract： There are many kinds of meteorological observation stations in Henan Province. Due to the lack of a unified management platform， the complexity of the work of meteorological staff has increased. The management system of Henan Meteorological observation stations adopts B/S structure and presents by web page. It mainly provides a unified and convenient business management platform for business managers of provinces， cities and counties. The platform can realize the unified management and storage ，query， modification of automatic weather stations， regional weather stations， automatic soil moisture stations， radar stations and other stations. The management platform also sets the management of hierarchical users and rights. According to the needs of different users， the system has super administrators， station administrators and general users. Super administrators can assign roles and authority management to each user. In general， city and county users only manage local sites. The scientific management of all kinds of sites information in the province through the station management platform can effectively avoid the shortcomings of slow information transmission， inefficiency， large consumption of manpower and material resources， and realize the digitization of the station， information visualization， query visualization， rapid update and information expansion. Provides a comprehensive information service for the administrators of provinces， cities and counties.

Key Words：Observation station information; Real-time query; Hierarchical management

隨著氣象現(xiàn)代化的快速發(fā)展，各類氣象站點不斷增加，河南省氣象站點數(shù)量、類型多。目前，全省共有119個國家級地面自動氣象站，2431個區(qū)域自動氣象站，251個自動土壤水分站，23個農(nóng)田小氣候自動觀測站;7部新一代天氣雷達、19個閃電定位儀，這些自動化觀測設(shè)備不間斷地向河南省氣象局探測數(shù)據(jù)中心傳遞實時觀測數(shù)據(jù)，由于缺乏對這些站網(wǎng)信息的統(tǒng)一管理平臺，增加了氣象管理人員的工作量。寧夏李新慶根據(jù)本省特點設(shè)計與實現(xiàn)了寧夏氣象觀測站網(wǎng)信息管理系統(tǒng)[1];廣東省呂雪琴針對廣東省區(qū)域自動站開發(fā)了區(qū)域自動氣象站站網(wǎng)管理系統(tǒng)[2];陜西省對目前省級氣象業(yè)務中出現(xiàn)的站網(wǎng)信息管理問題進行了總結(jié)[3];不同業(yè)務單位也根據(jù)信息化管理需求進行需求分析、設(shè)計與實現(xiàn)[4-12];河南省也有針對該省的技術(shù)裝備站、土壤水分站、氣象信息網(wǎng)站后臺、氣象觀測數(shù)據(jù)綜合服務平臺、農(nóng)業(yè)氣象服務平臺等的管理系統(tǒng)[13-17];結(jié)合河南省氣象信息站網(wǎng)的實際情況，為了提高河南省氣象站網(wǎng)信息化程度以及全面加強河南省站網(wǎng)信息管理服務能力，切實將站網(wǎng)管理資源綜合信息集中在統(tǒng)一的信息平臺上，站網(wǎng)管理系統(tǒng)是河南省氣象觀測數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的一個重要基礎(chǔ)性應用系統(tǒng)，實現(xiàn)站網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)字化、信息可視化、查詢直觀化、更新迅速化和信息可擴充化功能。河南省氣象站網(wǎng)管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，用網(wǎng)頁方式呈現(xiàn)，主要為省、市、縣業(yè)務管理人員提供一個統(tǒng)一、便捷的業(yè)務管理平臺，可實現(xiàn)自動氣象站、區(qū)域氣象站、自動土壤水分站、雷達站等站點信息的統(tǒng)一管理及入庫、查詢、修改。 站網(wǎng)管理還提供了用戶和權(quán)限的管理，根據(jù)不同的需要，系統(tǒng)有超級管理員、站網(wǎng)管理員和一般用戶，超級管理員可對各個用戶分配角色及權(quán)限管理，一般情況下市縣用戶僅為本地的站點進行管理。

1 ?系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 設(shè)計思路

站網(wǎng)管理系統(tǒng)是“河南省綜合氣象觀測數(shù)據(jù)服務平臺”的一部分，用于指導開發(fā)用戶合理調(diào)用河南省站網(wǎng)信息數(shù)據(jù)等。通過設(shè)計統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，對所列出的數(shù)據(jù)產(chǎn)品種類，分別建立不同數(shù)據(jù)集，集中部署數(shù)據(jù)資源，規(guī)范管理數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對共享觀測數(shù)據(jù)的調(diào)取管理、快速顯示，從而供不同的用戶合理調(diào)用站網(wǎng)信息數(shù)據(jù)。

（1）以實用性和可擴展性為原則，選擇成熟的、集成用戶原有投資的軟件，開發(fā)面向公共基礎(chǔ)的服務。

（2）應用服務平臺內(nèi)部服務組件之間嚴格按照系統(tǒng)定義的服務接口設(shè)計，便于相互之間的調(diào)用。

（3）提供統(tǒng)一的應用集成框架。其中包含共用的服務組件、工具和系統(tǒng)字典以及共享數(shù)據(jù)庫的訪問控制等功能，封裝成可以配置在應用集成框架中執(zhí)行的“構(gòu)件段”，形成具有簡易集成、靈活擴展的業(yè)務應用系統(tǒng)。

（4）基于面向服務的架構(gòu)，平臺內(nèi)部軟件層次化、構(gòu)件化。

以既滿足現(xiàn)有一期要求，又能在一期基礎(chǔ)上方便擴展和接入三方系統(tǒng)為宗旨，采用面向服務架構(gòu)，解決新老應用系統(tǒng)在平臺上開發(fā)、運行的數(shù)據(jù)獲取、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)汝P(guān)鍵問題。為跨地域、跨部門、跨平臺的不同應用系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通提供服務支撐，實現(xiàn)擴展性良好的“松耦合”的應用和數(shù)據(jù)集成。

（5）遵循J2EE的顯示邏輯和業(yè)務邏輯區(qū)分的體系，合理運用消息機制關(guān)聯(lián)系統(tǒng)事件。

基于標準技術(shù)架構(gòu)，在支持二次開發(fā)的友好性、安全性和經(jīng)濟性等條件下，該系統(tǒng)具有的特點：站網(wǎng)設(shè)備的一站式管理及GIS（Geographic Information System，GIS）結(jié)合展示維護;共享觀測數(shù)據(jù)的調(diào)取管理，高效產(chǎn)品輸出，快速顯示數(shù)據(jù);嚴格的權(quán)限控制系統(tǒng)，角色定義靈活;平臺主體部分采用B/S架構(gòu)，安裝部署簡單，支持跨平臺良好的擴展性。

1.2 技術(shù)框架

系統(tǒng)采用面向服務的架構(gòu)（Service Oriented Architecture，SOA）設(shè)計思想，SOA是一個具有粗粒度、松耦合、獨立于平臺與編程語言、基于標準的軟件體系結(jié)構(gòu)模型。在SOA模型中，所有業(yè)務邏輯均以服務形式進行封裝，它們可以被共享、重用和配置。任何一種應用均由若干種服務組成，這些服務通過服務總線進行通信、交互以及編排管理。每個服務通過標準的接口可以被其他的服務所調(diào)用[18]。每個應用系統(tǒng)由服務提供者、服務消費者和服務代理組成，它們以一種標準方式進行服務交互，從而來完成業(yè)務功能，其交互關(guān)系如圖1所示。

SOA并不是一種現(xiàn)成的技術(shù)，而是一種將軟件組織在一起的抽象概念，是一種架構(gòu)和組織IT基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及業(yè)務功能的方法，是一種在計算環(huán)境中設(shè)計、開發(fā)、部署和管理離散邏輯單元（服務）的模型[19]。它依賴于用XML和 Web Services實現(xiàn)，并以軟件的形式存在。此外，它還需要安全性、策略管理、可靠消息傳遞等的支持，從而有效地工作。

Web是實現(xiàn)SOA的具體方式之一，如Web Services。Web Services是獨立于編程語言的，但Java是主要的開發(fā)語言之一。可以使用定義良好的Java接口以及各種協(xié)議豐富的Java實現(xiàn)，為開發(fā)每個服務的功能、管理數(shù)據(jù)對象和與其他在邏輯上封裝在服務內(nèi)的對象進行交互提供工具。

Web Services是獨立的、模塊化的應用，它描述了操作集合的接口，可以通過標準的XML消息機制在網(wǎng)絡(luò)中進行存取，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)來描述、發(fā)布、定位以及調(diào)用。

J2EE平臺提供了完整的Web Services支持。因此，SOA是處于戰(zhàn)略的角色，Web Services處于戰(zhàn)術(shù)角色，而J2EE提供了實現(xiàn)的舞臺。

1.3 運行環(huán)境的配置及安裝部署

（1）計算機硬件：CPU為2.8GHz以上主頻;內(nèi)存要求：8GB;硬盤空間：500GB。

（2）軟件：操作系統(tǒng)為Window7、Window10;運行軟件要求：運行軟件：JDK 1.7或以上版本;sqlserver2008;Tomcat7.0及以上版本。

（3）網(wǎng)絡(luò)通信：在局域網(wǎng)內(nèi)。

（4）瀏覽器：瀏覽器：Chrome、360瀏覽器;分辨率測試，選擇兩種主流的分辨率（1024×768、1440×900、1920×1080）。

（5）其他：SVN版本管理工具，數(shù)據(jù)庫設(shè)計工具PowerDesigner。

2 ?平臺功能設(shè)計

該數(shù)據(jù)接口主要包括觀測數(shù)據(jù)、站網(wǎng)信息數(shù)據(jù)兩方面接口內(nèi)容。對所列出的數(shù)據(jù)產(chǎn)品種類，分別建立不同數(shù)據(jù)集，集中部署數(shù)據(jù)資源，規(guī)范管理數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對共享觀測數(shù)據(jù)的調(diào)取管理、快速顯示。

考慮到氣象數(shù)據(jù)第三方訪問的安全性，防止服務器以及數(shù)據(jù)被惡意訪問和攻擊，所有的接口采用jwt方式進行安全驗證，jwt采用無狀態(tài)方式請求Web服務器。第三方用戶在請求接口之前需要向服務器申請一個token，服務驗證用戶的申請并授權(quán)token，token的使用有一個有效期以及讀寫訪問的權(quán)限，用戶請求接口是需要在http請求參數(shù)提交token參數(shù)。授權(quán)流程見圖2。

2.1 站網(wǎng)管理

站點管理：站點基本信息添加、刪除、修改、站點實景照片導入;支持站點信息批量導入。

故障站點屏蔽：將出故障站點在前臺不進行顯示，也可以根據(jù)需要取消屏蔽。

具體功能模塊如下。

（1）用戶登錄。

用戶輸入賬戶和密碼，以及驗證碼進行登錄，如果登錄不成功則會顯示相應的錯誤提示，用戶登錄界面見圖3。

（2）GIS服務及站點管理。

GIS服務及站點管理模塊主要用戶查詢和管理測站信息，配置GIS地圖的方式展示和操作。列表和GIS以左右的方式排列，頭部為條件查詢欄，圖4為站網(wǎng)管理界面。主要包括以下功能。

①站點管理。

測站列表默認分頁展示測站列表信息，右側(cè)GIS地圖加載數(shù)據(jù)與列表一致，測站所有的操作權(quán)限都可以根據(jù)登錄用戶來控制。

一是測站分權(quán)限展示。測站列表根據(jù)所登錄用戶提供數(shù)據(jù)展示，例如，河南省級用戶可以查詢?nèi)〉臏y站數(shù)據(jù)，鄭州市用戶登錄只能查看鄭州市所屬測站。

二是測站查詢篩選。條件查詢欄提供豐富的條件查詢，用戶可以根據(jù)行政區(qū)劃、測站類型、測站屏蔽狀態(tài)以及模糊關(guān)鍵字搜索想要查詢的測站。

三是添加、修改、刪除測站。添加測站提供編輯界面人工輸入測站基本信息，測站經(jīng)緯度信息可以人工填寫，或者在GIS地圖上拖動位置確定;修改測站可以選定測站然后進行修改操作;點擊刪除按鈕，刪除測站。

四是測站導出。用戶根據(jù)查詢條件導出測站信息到excel表格。

五是測站屏蔽。測站列表一鍵屏蔽故障測站。

六是測站圖片預覽、上傳。測站可以進行圖片預覽和上傳操作。

②GIS服務。

GIS服務提供和列表一致的數(shù)據(jù)展示測站信息，圖層根據(jù)GIS縮放級別顯示和隱藏站點圖標、站點名稱;GIS站點點擊可以查看測站詳情信息包括站點的探測設(shè)備廠家名稱、站點編號、名稱、經(jīng)緯度;還可以直接在GIS地圖上拖動修改測站位置，如果拖動位置有誤還支持回滾操作。

2.2 系統(tǒng)管理

2.2.1 用戶管理

用戶管理可以進行用戶的查詢、添加、刪除和修改，用戶管理根據(jù)不同的權(quán)限建立不同級別的用戶進行管理測站。

（1）查詢用戶。

管理員用戶根據(jù)行政區(qū)劃、角色類別以及模糊關(guān)鍵字查詢，對全省的用戶進行查詢，并設(shè)置每個用戶的操作權(quán)限;管理員還可以對用戶進行密碼重置，用戶管理界面見圖5。

（2）添加、修改用戶。

用戶進入管理系統(tǒng)界面，點擊頁面右上角“添加”按鈕可增加用戶管理，按照用戶管理界面對用戶信息進行完善;添加用戶時對輸入的手機號具有唯一識別性，如果系統(tǒng)中已經(jīng)存在該手機號則添加失敗。

當用戶信息發(fā)生變更時，如用戶所屬區(qū)域，或者用戶權(quán)限發(fā)生變化時，在用戶管理界面點擊編輯按鈕，可對用戶信息進行修改。

2.2.2 角色管理

角色管理可以進行角色的查詢、添加、刪除和修改。左側(cè)展示角色列表，右側(cè)展示角色所擁有的權(quán)限。添加角色、填寫角色名稱以及勾選權(quán)限樹，保存成功即可，角色管理界面見圖6。

2.2.3 日志管理

日志功能記錄的用戶操作的所有日志，比如用戶登錄IP、登錄時間;測站增加，修改以及修改字段，修改結(jié)果等等。日志管理可以進行日志的查詢和導出。查詢?nèi)罩究梢愿鶕?jù)起止時間以及模糊關(guān)鍵字搜索日志操作。

3 ?系統(tǒng)功能實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 系統(tǒng)核心表結(jié)構(gòu)

全省的站點信息進行不同的分類建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)，不同的表之間的信息通過主外鍵進行關(guān)聯(lián)，表結(jié)構(gòu)如圖，為不同權(quán)限的用戶提供不同級別的查詢;同時關(guān)聯(lián)多個表結(jié)構(gòu)為其提供各種數(shù)據(jù)支持。用戶可以根據(jù)需要選擇相應區(qū)域的站點進行管理，也可以對不同類型的站點進行分類查詢和管理，或者直接通過站點號進行相應的操作，核心表結(jié)構(gòu)見圖7。

3.2 系統(tǒng)主要接口

站網(wǎng)管理的各個功能通過定義規(guī)范統(tǒng)一的接口，完成查詢結(jié)果的調(diào)用。其主要接口定義見表1。

3.3 獲取站點信息

站點信息管理系統(tǒng)可以給不同的用戶設(shè)置權(quán)限，讓不同級別的用戶獲取所需要的站點信息。獲取站點信息關(guān)鍵代碼如下。

/**

* 1.6站網(wǎng)管理 讀取站點信息

*

* @param request

* @param resp

* @return

*/

@RequestMapping（value = "pStationGetStations.hd"）

@ResponseBody

public InterResp pStationGetStations（HttpServletRequest request， HttpServletResponse resp） {

InterResp ir = new InterResp（ConstQxInter.RespErrorCodeEx）;

try {

Map queryMap = new HashMap（）;

String option = request.getParameter（"option"）;

String stationCategory = request.getParameter（"stationCategory"）;

if （CommUtils.notNull（option）） {

queryMap.put（"option"， option）;

}

if （CommUtils.notNull（stationCategory）） {

queryMap.put（"stationCategory"， stationCategory）;

}

List list = pStationService.pStationGetStations（queryMap）;

ConstQxInter.setRespList（ir， list）;

resp.setHeader（"Access-Control-Allow-Origin"， "*"）;//支持非安全的跨域

log.info（"===pStationGetStations list==="）;

} catch （Exception ex） {

log.error（ex）;

}

return ir;

}

/**

* 1.5某一時次，某市縣 自動站、區(qū)域站 所有要素數(shù)據(jù)讀取

* @param request

* @param resp

* @return

*/

@RequestMapping（value = "getAllElementValueOnStationFlag.hd"）

@ResponseBody

public InterResp getAllElementValueOnStationFlag（HttpServletRequest request， HttpServletResponse resp） {

InterResp ir = new InterResp（ConstQxInter.RespErrorCodeEx）;

try {

Map queryMap = new HashMap（）;

String option = request.getParameter（"option"）;

String stationFlag = request.getParameter（"stationFlag"）;

String dataTime = request.getParameter（"dataTime"）;

if （CommUtils.notNull（option）） {

queryMap.put（"option"， option）;

}

if （CommUtils.notNull（stationFlag）） {

queryMap.put（"stationFlag"， stationFlag）;

}

if （CommUtils.notNull（dataTime）） {

queryMap.put（"dataTime"， dataTime）;

}

List list = allElementValueService.getAllElementValueOnStationFlag（queryMap）;

ConstQxInter.setRespList（ir， list）;

resp.setHeader（"Access-Control-Allow-Origin"， "*"）;//支持非安全的跨域

log.info（"===getAllElementValueOnStationFlag list==="）;

} catch （Exception ex） {

log.error（ex）;

}

return ir;

}

4 ?結(jié)語

站網(wǎng)管理系統(tǒng)基于河南省氣象觀測數(shù)據(jù)服務平臺，自2017年汛期投入業(yè)務以來，運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了全省2431個區(qū)域自動氣象站，251個自動土壤水分站，23個農(nóng)田小氣候自動觀測站;7部新一代天氣雷達、19個閃電定位儀便捷的管理;有效地解決了全省站網(wǎng)信息更新周期長、大量消耗人力物力等缺點，為全省氣象事業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供支持和幫助，從而提供全面的站網(wǎng)管理信息服務，提高工作效率。

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