一種衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)自動告警算法研究

安衛(wèi)士，張云彪，郭士鑫，胡永亮

（浙江省氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心，杭州310000）

0 引言

隨著氣象觀測技術(shù)的不斷發(fā)展，氣象數(shù)據(jù)種類不斷增多、傳輸方式多種多樣、時效要求越來越高。CMACast[1]即中國氣象新一代衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)，它整合了原有的PCVSAT[2]、DVB-S[3]和FENGYUNCast[4]三套衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)各類氣象觀測數(shù)據(jù)及其他資源的統(tǒng)一管理，國內(nèi)國際小站數(shù)據(jù)的整合下發(fā)，提高了氣象觀測數(shù)據(jù)傳輸時效性、穩(wěn)定性。衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)的信號傳輸容易受到極端惡劣天氣的影響，如大雪、冰雹、大霧等，數(shù)據(jù)下發(fā)過程中信噪比降低，大量丟包，造成數(shù)據(jù)接收不全甚至無法接收數(shù)據(jù)。本文從業(yè)務(wù)系統(tǒng)運維人員角度出發(fā)，基于C#設(shè)計CMACast系統(tǒng)可視化[5]自動告警系統(tǒng)，及時通知業(yè)務(wù)值班人員對出現(xiàn)的問題進行處理，保證氣象數(shù)據(jù)的完整性，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

1 算法描述

系統(tǒng)基于C#[6]編寫，借助CMACast 系統(tǒng)自帶日志文件及狀態(tài)文件，分析日志文件和狀態(tài)文件，判斷CMACast 系統(tǒng)是否出現(xiàn)信號失鎖、無文件接收、丟包、積壓等問題，通過短信告警方式通知業(yè)務(wù)值班人員，并將本次告警內(nèi)容寫入日志文件，方便以后查詢。

程序一：系統(tǒng)整體思路

系統(tǒng)流程圖如圖1 所示，程序首先讀取系統(tǒng)配置文件，主要內(nèi)容包括CMACast 日志文件位置、告警電話發(fā)送號碼、告警時間間隔、掃描時間間隔、文件積壓的閾值；將日志文件下載到本地，分析日志文件內(nèi)容，確定信號傳輸情況，如果信號失鎖則直接發(fā)出告警短信，進而判斷是否有文件接收，若無也發(fā)送告警短信，若接收文件有積壓，向值班人員發(fā)送告警短信，若都正常則此次程序運行結(jié)束，經(jīng)過一個掃描時間后進行第二次檢查。

圖1 系統(tǒng)流程圖

2 算法具體實現(xiàn)

2.1 參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)主要參數(shù)及其意義如表1 所示。

表1

系統(tǒng)主要參數(shù)有兩種配置方式：修改系統(tǒng)配置文件App.config，重啟程序；在可視化界面上進行修改，修改之后點擊“開始監(jiān)控”按鈕，系統(tǒng)會重新讀取參數(shù)配置。

2.2 失鎖檢查

主要思路如程序二所示，首先根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)，計算當(dāng)前檢測周期的最早時間LowTime：當(dāng)前時間減去掃描時間，報警閾值bound=Alerttime*20；解析CMACast系統(tǒng)日志文件，文件記錄格式如下：2020-0311004934025-[mediarecv.cpp 7650]:No data decode last 2 second，20200311004934025 為該條記錄的時間戳（世界時），取時間戳的前12 位，存放到ListLogList 中。若LogList 為空，則直接結(jié)束，否則倒序遍歷該列表，將列表中字符串轉(zhuǎn)化為時間logdate，logdate>lowDate，則count++，否則跳出此次循環(huán)。若count>bound，則發(fā)送告警短信，否則不發(fā)送。

程序二：失鎖檢查函數(shù)

2.3 文件接收檢查

主要思路如程序三所示，首先根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)，計算當(dāng)前檢測周期的最早時間LowTime：當(dāng)前時間減去掃描時間，報警閾值bound=Alerttime*20；解析CMACast系統(tǒng)日志文件，文件記錄格式為：04:20:09 18748 RADA_BENJ/DOR/Z9250 Z_RADR_I_Z9250_202001150-41800_P_DOR_SA_R_20_460_5.250.bin，04:20:09 為該條記錄的時間戳（世界時），將其存放到ListLogList 中。若LogList 為空，則直接結(jié)束，否則倒序遍歷該列表，將列表中字符串轉(zhuǎn)化為時間logdate，logdate>lowDate，則count++，否則跳出此次循環(huán)。若count>bound，則發(fā)送告警短信，否則不發(fā)送。

程序三：文件接收檢查

2.4 文件積壓檢查

文件積壓主要是因為文件接收過程中，接收到的文件未轉(zhuǎn)到指定的存儲地址，造成系統(tǒng)目錄下文件積壓，積壓嚴重時將導(dǎo)致系統(tǒng)無法接收新的文件，造成數(shù)據(jù)丟失。主要實現(xiàn)思路為：遍歷系統(tǒng)指定文件目錄，讀取對應(yīng)目錄下文件個數(shù)，若文件個數(shù)大于設(shè)定閾值，則發(fā)出文件積壓告警，否則不告警。關(guān)鍵代碼如下：int fileNum=ftpHelp.GetDirFileNum（Ldir+filename+"/"）;獲取當(dāng)前目錄下文件個數(shù)。

2.5 短信告警

告警信息分為三類：衛(wèi)星信號失鎖、無數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)丟失嚴重、文件積壓。主要實現(xiàn)思路為：根據(jù)自動告警算法對衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)日志進行分析判斷，若文件接收出現(xiàn)異常，調(diào)用移動云平臺[7]信息發(fā)送接口將告警短信發(fā)送到值班手機。首先，根據(jù)檢查程序，檢測文件接收系統(tǒng)是否正常，若異常生成告警信息，通過自動化生成SQL 語句，將告警信息插入到移動云平臺數(shù)據(jù)庫中，調(diào)用信息發(fā)送模塊將信息發(fā)送到指定的接收號碼。

3 系統(tǒng)運行情況

系統(tǒng)部署在Windows Server 2012R2 的虛擬機上，程序設(shè)置為開機自啟動。當(dāng)CMACast 系統(tǒng)文件接收異常時，發(fā)出告警短信，提醒業(yè)務(wù)值班人員檢查處理。系統(tǒng)自部署后，運行良好，多次及時發(fā)現(xiàn)CMACast 系統(tǒng)文件接收問題，及時通知值班業(yè)務(wù)人員，保證了文件接收的完整性，為氣象預(yù)測提供了數(shù)據(jù)支持。圖中顯示3月11 號和12 號中午出現(xiàn)信號失鎖以及數(shù)據(jù)丟失情況，經(jīng)與中國氣象局聯(lián)系發(fā)現(xiàn)原因是每天中午受日棱影響，出現(xiàn)2-8 分鐘短暫失鎖，之后又自動恢復(fù)。

圖2 告警信息及日志記錄

4 結(jié)語

基于C#編寫的CMACast 告警系統(tǒng)上線部署后運行情況良好，可視化配置功能實現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)實際動態(tài)更改系統(tǒng)參數(shù)，實時監(jiān)控CMACast 系統(tǒng)文件接收情況，發(fā)現(xiàn)文件接收異常自動告知業(yè)務(wù)值班人員，大大的減

避免了因系統(tǒng)故障發(fā)現(xiàn)不及時，造成氣象觀測數(shù)據(jù)接收不完整、數(shù)據(jù)零接收的情況，提高了CMACast 系統(tǒng)文件接收的完整性和穩(wěn)定性，使得預(yù)報員可以得到完整的氣象觀測數(shù)據(jù)，一定程度上提高了工作效率和天氣預(yù)測的準確率。