河南省氣象技術(shù)裝備監(jiān)控管理系統(tǒng)改造

樊 奇，徐遠(yuǎn)遠(yuǎn)，白 婷

(1.河南省氣象探測數(shù)據(jù)中心，鄭州 450003；2.河南省人工影響天氣中心，鄭州 450003)

0 引言

隨著地面氣象觀測全面實現(xiàn)自動化，市縣級氣象局工作重點逐漸從觀測業(yè)務(wù)向裝備保障業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變，對相關(guān)的裝備保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)提出了新要求[1]。

河南省自行開發(fā)的氣象技術(shù)裝備監(jiān)控管理系統(tǒng)，因其監(jiān)控時效性好、實用性強(qiáng)，備受一線保障人員的信賴，至今已在各級氣象裝備保障部門使用超過10 a，但受限于時代、技術(shù)等原因，該系統(tǒng)存在功能較少、人機(jī)界面不夠友好等問題，已逐漸無法滿足氣象現(xiàn)代化的需要，亟需進(jìn)行升級和功能擴(kuò)展。

1 研究現(xiàn)狀

目前具備裝備保障功能的業(yè)務(wù)系統(tǒng)較多，如中國氣象局推廣的綜合氣象觀測運行監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱ASOM)、省級裝備保障業(yè)務(wù)一體化平臺和綜合氣象觀測業(yè)務(wù)運行信息化平臺等[2-4]，雖然這些系統(tǒng)設(shè)計理念和技術(shù)十分先進(jìn)，且功能全面，但由于其使用對象為全國各級用戶，功能上更加側(cè)重于管理和統(tǒng)計方面，且缺乏專門的資料下載和論壇功能。

國內(nèi)各省份根據(jù)自身實際情況開發(fā)了一些裝備保障系統(tǒng)：如海南省姜小云等開發(fā)了ASOM二次監(jiān)控平臺，解決了自動氣象站監(jiān)控不及時等問題[5]；江西省李嫦等開發(fā)了基于ASOM的綜合告警平臺，實現(xiàn)了故障設(shè)備的告警信息實時顯示、發(fā)布等[6]；四川省紀(jì)奎秀等在對比分析ASOM等現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)后，對故障智能判斷、故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)了適用于本單位的雷電探測設(shè)備運行監(jiān)控系統(tǒng)[7]。各省氣象部門因外部環(huán)境或內(nèi)部組織機(jī)構(gòu)的差別，對裝備保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求并不相同，因此在開展裝備保障業(yè)務(wù)中使用本省自主或二次開發(fā)的系統(tǒng)更加方便。

2 設(shè)計目標(biāo)

文章根據(jù)基層保障人員的反饋意見和河南省氣象探測數(shù)據(jù)中心多年的裝備保障經(jīng)驗，確定新系統(tǒng)的具體設(shè)計目標(biāo)如下：

1)實現(xiàn)地面氣象裝備運行的實時監(jiān)控，按省、市、縣三級進(jìn)行權(quán)限劃分，滿足技術(shù)保障人員的區(qū)劃管理有限顯示的要求；

2)實現(xiàn)對觀測數(shù)據(jù)及設(shè)備運行狀態(tài)的查詢，滿足技術(shù)保障人員在同一個平臺上的故障分析和排除；

3)實現(xiàn)對其他業(yè)務(wù)網(wǎng)址的導(dǎo)航；

4)建立氣象裝備技術(shù)保障論壇，實現(xiàn)按照裝備類型劃分區(qū)塊，用戶可提問求助、發(fā)帖分享技術(shù)和經(jīng)驗等，在保障論壇內(nèi)使用實名制登陸，并根據(jù)故障處理情況給用戶建立積分累計記錄；

5)建立文件下載、上傳系統(tǒng)，實現(xiàn)對各類地面氣象觀測設(shè)備的產(chǎn)品說明書、用戶手冊、使用教程(文檔、圖片、視頻等)等資料的下載支持；

6)建立信息化辦公，對河南省探測中心的裝備流轉(zhuǎn)進(jìn)行管理。

根據(jù)河南省氣象裝備保障業(yè)務(wù)的組織結(jié)構(gòu)，結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)，考慮到用戶及數(shù)據(jù)量不太大的特點，系統(tǒng)采用如下解決方案[8-10]：

1)服務(wù)器端：操作系統(tǒng)為Widows Server 2008 R2，采用Apache 2.4.23提供Web服務(wù)；

2)客戶端：計算機(jī)，瀏覽器(Chrome、火狐、360極速、Edge)；

3)開發(fā)模式：B-S；

4)數(shù)據(jù)庫：MySQL、SQL Server 2008；

5)開發(fā)語言：PHP+HTML5+JavaScript。

3 搭建開發(fā)環(huán)境

3.1 安裝Web服務(wù)

系統(tǒng)采用目前使用最廣泛的開源軟件Apache實現(xiàn)Web服務(wù)，由于Apache的官方網(wǎng)站并未提供安裝包，需要手動進(jìn)行安裝。將Apache安裝包解壓到安裝目錄后，對Conf文件夾下的配置文件http.conf進(jìn)行修改。完成配置后，打開cmd命令窗口，進(jìn)入到"d：/amp/apache/bin"目錄下，通過dos命令安裝Apache服務(wù)即可。

3.2 安裝MySQL、SQL Server擴(kuò)展

為PHP添加MySQL擴(kuò)展時僅需在php.ini文件中進(jìn)行設(shè)置。開發(fā)所用的PHP 5.6.31是64位版本，而微軟官方提供的Microsoft Drivers 3.2 for PHP for SQL Server不支持64位的PHP，因此系統(tǒng)采用非官方的擴(kuò)展驅(qū)動文件。將對應(yīng)PHP5.6版本的dll文件解壓至PHP安裝目錄的ext文件夾中，并在php.ini文件中添加擴(kuò)展。完成后，安裝Microsoft SQL Server 2012 NativeClient以及ODBC Driver 11 for SQL Server驅(qū)動，重啟Apache服務(wù)即可。

4 系統(tǒng)總體模塊設(shè)計

4.1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)，系統(tǒng)按功能可分為登錄管理、裝備監(jiān)控、統(tǒng)計查詢、站點信息、網(wǎng)址導(dǎo)航、下載中心、保障論壇、辦公區(qū)等模塊。

4.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

系統(tǒng)根據(jù)功能模塊建立數(shù)據(jù)表，由于不同類型裝備所需的字段有差別，為便于管理，系統(tǒng)為每種類型裝備均建立1個站點信息表、1個站點信息表和1個故障記錄表。

保障論壇功能所用的數(shù)據(jù)庫采用Discuz！論壇工具自動生成。

5 系統(tǒng)軟件設(shè)計

5.1 軟件總體框架

系統(tǒng)程序主要分為3個部分：控制器(Controller)、模型(Model)、視圖(View)。控制器響應(yīng)用戶請求，調(diào)用模型訪問數(shù)據(jù)庫，然后將準(zhǔn)備好的視圖或數(shù)據(jù)反饋給用戶，從而實現(xiàn)頁面的跳轉(zhuǎn)或數(shù)據(jù)服務(wù)。

5.2 用戶登錄驗證模塊實現(xiàn)

系統(tǒng)采用類的繼承和session技術(shù)實現(xiàn)用戶登錄驗證功能，實現(xiàn)原理如圖1所示?？刂破鱈oginController作為登錄驗證唯一入口，調(diào)用模型User的靜態(tài)方法login，將用戶輸入的信息與數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行對比，根據(jù)結(jié)果控制頁面跳轉(zhuǎn)，并將登錄信息寫入session。其他需進(jìn)行用戶登錄驗證的控制器類繼承IndexController，在IndexController中使用構(gòu)造函數(shù)調(diào)用模型User的靜態(tài)方法isLogin，讀取session數(shù)據(jù)，判斷用戶是否登錄，從而限制用戶未登錄而直接訪問，保證系統(tǒng)安全。

圖1 用戶登錄驗證功能實現(xiàn)原理

5.3 裝備監(jiān)控模塊實現(xiàn)

監(jiān)控模塊后端程序以土壤水分設(shè)備為例，實現(xiàn)流程如圖2所示。系統(tǒng)逐站掃描前一時次的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，若無數(shù)據(jù)，直接判定該設(shè)備狀態(tài)為故障，并生成相應(yīng)故障代碼；若有數(shù)據(jù)，則對各層數(shù)據(jù)逐一判斷是否在正常范圍內(nèi)，從而判定該設(shè)備狀態(tài)并生成故障代碼，最終將判定結(jié)果寫入站點狀態(tài)表中。

裝備監(jiān)控功能的地圖和列表展示模式分別基于高德地圖JS API和DataTables表格插件開發(fā)。首先加載DataTables表格插件并初始化表格對象，通過try命令嘗試加載高德地圖JS API，以此判斷用戶是否連接到互聯(lián)網(wǎng)，若成功則對地圖、海量點標(biāo)記、文本標(biāo)記等對象進(jìn)行初始化，并為地圖添加縮放響應(yīng)事件和點擊響應(yīng)事件[11]。

圖2 土壤水分設(shè)備狀態(tài)后端判斷程序流程

初始化完成后，通過設(shè)置定時任務(wù)實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的刷新，即使用Ajax向后端程序請求數(shù)據(jù)，在請求成功函數(shù)中對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、處理，調(diào)用DataTables表格插件的接口函數(shù)清除并更新表格數(shù)據(jù)，然后根據(jù)各設(shè)備的故障時限分別為超時的行設(shè)置紅色背景，最后自動調(diào)整各表格列寬，使顯示效果達(dá)到最佳。

5.4 辦公區(qū)模塊實現(xiàn)

辦公區(qū)模塊主要功能包括未完成事項提醒和歷史收發(fā)記錄查詢。“新建記錄事項”和“未完成事項完善”共用后臺處理程序，用戶將表單數(shù)據(jù)提交至服務(wù)器后，后端程序?qū)κ马椫懈髟O(shè)備的應(yīng)交付數(shù)量與實際交付數(shù)量進(jìn)行比對，判斷該事項是否完成，并對數(shù)據(jù)表scheme、trade、equipment、incomplete進(jìn)行更新，然后更新辦公區(qū)頁面數(shù)據(jù)。

在添加事項進(jìn)展記錄時，為避免因設(shè)備信息填寫問題而導(dǎo)致事項完成情況判斷出錯，其頁面入口設(shè)置在未完成事項提醒列表中。系統(tǒng)根據(jù)用戶點擊所在的行，將目標(biāo)事項的信息傳遞到彈出的“未完成事項完善”頁面，用戶僅需填寫收發(fā)信息和設(shè)備數(shù)量即可。

6 系統(tǒng)應(yīng)用實施

在河南省氣象局的支持下，河南省地面自動氣象站綜合管理系統(tǒng)已應(yīng)用于河南省氣象探測數(shù)據(jù)中心及各市、縣氣象局裝備保障業(yè)務(wù)部門。

升級后的系統(tǒng)可采用列表和地圖兩種展示方式，實現(xiàn)對國家級自動站、省級常規(guī)站、土壤水分、氣溶膠、農(nóng)業(yè)小氣候、作物觀測、閃電定位儀、交通氣象共8種類型設(shè)備的實時監(jiān)控，并增加了下載中心、保障論壇等功能。

7 結(jié)束語

系統(tǒng)自2019-12-17上線至今，運行穩(wěn)定可靠，未發(fā)生軟件故障，為河南省氣象裝備保障業(yè)務(wù)的開展提供了有力支撐。

根據(jù)各級用戶的反饋意見，開發(fā)人員先后對系統(tǒng)進(jìn)行了多次改進(jìn)和升級，但仍存在部分問題，如裝備監(jiān)控模塊的地圖模式需要連接互聯(lián)網(wǎng)才能正常使用，影響了部分用戶的使用體驗。未來開發(fā)小組計劃采用離線地圖包，重新開發(fā)裝備監(jiān)控頁面，進(jìn)一步完善系統(tǒng)。