白玎玲,劉 鑫,張寶寶

(山西省氣象信息中心，山西 太原 030006)

0 引言

氣象信息傳輸是氣象信息的基礎業(yè)務[1]，準確及時的氣象信息是預警、預報、服務的保證。氣象信息傳輸時效保障一直是氣象業(yè)務的重要工作，并且隨著氣象現代化工作的推進，傳輸時效已成為現代化目標考核的重要指標。對于省、市、縣三級管理人員來說，及時掌握所轄站點傳輸質量情況對于加強人員管理、業(yè)務考核評比、優(yōu)化業(yè)務流程具有重要意義。近年來隨著氣象業(yè)務發(fā)展，各類觀測數據、預報預測及氣象服務產品數據大量增加，氣象信息的傳輸時效要求也越來越高[2]，而監(jiān)控和統計作為傳輸質量管理的重要手段，現有的流程和平臺已遠遠不能滿足業(yè)務需求。省級監(jiān)控平臺多而分散，導致日常監(jiān)控和維護工作量較大，市縣級傳輸監(jiān)控被動，傳輸管理流程上主要依賴省級通知。傳輸質量統計程序集約化、自動化程度不足，報表的發(fā)布和校訂都耗時較長，缺報原因核查難以落實到位，無法對業(yè)務進行有效反饋。近年來很多省市陸續(xù)結合自身需求建立了氣象信息傳輸監(jiān)控系統[3-5]，但大多數研究內容僅限于氣象數據傳輸情況的實時監(jiān)控，缺乏對管理流程優(yōu)化的深入思考和管理效能的最大發(fā)揮，省、市、縣三級的互動和管理手段還不夠多樣化、現代化。

基于以上我省信息業(yè)務存在的問題和管理考評手段的現代化需求，設計研發(fā)面向省、市、縣三級的氣象信息傳輸質量考評管理系統，圍繞氣象信息傳輸質量的同步實時監(jiān)控、故障信息錄入、質量統計分析、臺站反饋修訂、報表生成發(fā)布等方面開發(fā)相應功能模塊，并根據各級業(yè)務單位職能進行用戶權限管理和交互功能設計，優(yōu)化管理流程、提升管理效率，實現傳輸監(jiān)控統計的集約化、標準化、自動化，進而提升山西氣象信息業(yè)務的現代化管理能力和全省各級氣象信息傳輸業(yè)務質量。

1 系統架構和流程

系統架構和流程如圖1所示。整個系統分為數據采集、數據處理、監(jiān)視信息存儲、數據服務這四個部分。數據采集部分通過任務調度對地面自動站、高空等目前22類氣象數據、6個收集中心進行實時數據采集，文件類數據源采用定時掃描方式，數據庫數據源采用數據庫轉儲方式;數據處理部分對采集到的數據分別進行數據清洗、分類、統計加工等步驟;處理過后的數據存儲到統一的監(jiān)控庫中，包含監(jiān)視、統計、告警、監(jiān)控配置、故障分析模型、數據屬性、用戶管理等各類信息，并且設計入庫管理、數據維護、過期清除等策略對數據庫進行維護，提供統一訪問接口;數據服務部分根據省級管理用戶、省級業(yè)務用戶、市級管理用戶、縣級業(yè)務用戶等不同權限提供相應的用戶管理、實時監(jiān)視、信息錄入、信息審核、報表制作、統計分析等各類數據服務。

圖1 系統架構和流程

2 系統功能與難點解決方案

系統主要有系統配置、數據采集、監(jiān)控配置、實時監(jiān)控、數據統計、反饋訂正、報表制作這七個功能模塊。通過對全省考核的22種氣象數據的傳輸流程、數據屬性、傳輸規(guī)范等業(yè)務情況進行梳理分析，建立統一標準的日志采集處理流程、監(jiān)控統計指標、告警內容方式、監(jiān)控配置方式等，實現監(jiān)控信息標準化；通過故障信息錄入、傳輸統計功能將異常日志剔除、報表制作修訂工作變?yōu)樽詣踊瘜崿F，提高統計效率，節(jié)約統計時間；通過臺站在線反饋、省級在線審核等功能的設計研發(fā)將現有的管理流程進行優(yōu)化，減少中間環(huán)節(jié)，節(jié)約管理成本，提高管理時效；通過對不同數據類型缺報原因的大量細致采集，歸納總結大致缺報原因類別，進行概率統計分析，總結易出問題的薄弱環(huán)節(jié)，有效進行缺報風險研判和防范。

日志采集是系統研發(fā)的一個難點。氣象觀測數據有多個收集中心，其中有文件格式存儲、數據庫存儲，數據庫類別又有Oracle、MySQL、SQL Server 2008等。從數據處理量上來看，其中最大的數據源每小時日志記錄達20萬條左右，因此難點在于解決多種數據庫記錄的同步，以及大批量數據的處理。本項目采用微服務架構、分布式數據庫、NoSQL數據緩存等保證大量數據收集處理的高效和穩(wěn)定。

另一個難點是系統交互功能的設計，流程如圖2所示，采用必要信息錄入+程序自動化的業(yè)務流程設計，不僅避免了直接對通報來回修改影響通報權威性，還節(jié)約了人工核查、剔除故障、制作報表、人工修訂的大量時間，實現了統計分析的自動化。

圖2 系統交互功能流程

3 系統設計與實現

系統基于J2EE企業(yè)級架構技術開發(fā)，基本運行環(huán)境為CentOS7.0、JDK1.8、Mysql8.0、Redis4.0、Tomcat8.0、Vue.js，并支持分布式部署運行。數據庫采用主從模式的Mysql集群來搭建分布式數據庫，同時采用Redis實現數據緩存，有利于系統快速穩(wěn)定進行數據采集、處理、分析、響應。

系統后端服務使用SpringBoot2.0為核心的微服務架構進行設計，便于系統進行局部修改和快速開發(fā)部署，單個服務的宕機不影響整體運行。同時也可兼顧未來氣象業(yè)務系統的升級整合。主要劃分為數據處理服務、實時監(jiān)控服務、統計結果服務、反饋審核服務、用戶授權服務等多個微服務，使用Restful風格提供統一的數據接口服務，并使用Oauth2+Shiro進行無狀態(tài)用戶鑒權，采用Mybatis框架進行多數據源和數據持久管理。

系統的前端使用當前流行的Vue.js搭建，在美觀、交互性、響應速度及瀏覽器移動端適應性方面均能得到很好的滿足。在數據分析、數據可視化方面使用ECharts組件，使用多種形式的圖表直觀顯示數據內容。系統前臺界面如圖3。

圖3 系統前臺界面

4 結語

山西省氣象信息傳輸質量管理系統實現了傳輸監(jiān)控統計工作的集約化、標準化、自動化，將零散的監(jiān)控平臺與統計程序集約到一個系統中，大大提高了監(jiān)控效率，縮減了維護成本；實現了數據發(fā)送方和接收方的同步實時監(jiān)控，有效提升了市縣管理部門的主動性，便于第一時間發(fā)現問題、采取措施；通過故障信息錄入、質量統計分析、臺站反饋修訂、省級在線審核等交互功能，實現了報表自動制作和修訂，提高了統計效率，優(yōu)化了管理流程，節(jié)約了管理成本；還可對缺報原因進行統計分析，總結薄弱環(huán)節(jié)供各級管理部門參考，真正發(fā)揮傳輸質量通報的管理效能，在數據傳輸質量風險的研判和防范方面發(fā)揮作用，有效提升山西氣象信息業(yè)務的現代化管理能力和全省氣象信息傳輸質量。