安徽省高速公路沿線自動氣象站維護管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

章 超，汪 瑋，趙寶義，黃 晶

(安徽省大氣探測技術(shù)保障中心，合肥 230031)

0 引言

截至2021年初，安徽省已建成覆蓋全省的高速公路沿線氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了對全省主要高速公路氣象狀況的實時監(jiān)測。高速公路氣象監(jiān)測網(wǎng)的站點類型主要為能見度自動氣象站和6要素自動氣象站，共計1300余套，平均站點密度8 km，團霧多發(fā)路段加密至3 km。高速公路沿線自動氣象站為提高安徽省氣象監(jiān)測能力提供了有力的支撐，在氣象防災(zāi)減災(zāi)、保障人民生命財產(chǎn)安全方面發(fā)揮了重要作用。然而，面對規(guī)模龐大的高速公路沿線自動氣象站網(wǎng)，非信息化的站點建設(shè)、維修、維護、核查等工作給業(yè)務(wù)管理帶來了極大不便。在此之前，高速公路沿線新建站點仍采用人工填寫紙質(zhì)文檔申報并逐級審批的方式；人工監(jiān)控站點運行情況仍然是站點維修、維護以及核查工作的主要手段。站點設(shè)備的人工維護管理工作不僅耗費人力，還影響工作的及時性與準(zhǔn)確性。

針對上述需求，文章設(shè)計實現(xiàn)了安徽省高速公路氣象站維護管理系統(tǒng)(以下簡稱站網(wǎng)系統(tǒng))，該系統(tǒng)包含多個網(wǎng)頁端功能模塊供用戶使用，后臺可自動存儲信息，完成數(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)表的更新操作，實現(xiàn)了站點新建、維修、維護、核查等各項工作的全過程管理[1，2]。

1 站網(wǎng)系統(tǒng)總體設(shè)計

站網(wǎng)系統(tǒng)可實現(xiàn)站點新建、維修、維護、核查的信息化管理，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計自下而上共包括5層，分別為基礎(chǔ)環(huán)境層、數(shù)據(jù)資源層、數(shù)據(jù)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和用戶交互層[3，4]。

基礎(chǔ)環(huán)境層包含服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)等軟硬件環(huán)境；數(shù)據(jù)資源層主要包括系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、信息存儲歸檔，包含站點基礎(chǔ)信息、站點維護管理信息以及用戶信息等內(nèi)容；數(shù)據(jù)支撐層主要包括數(shù)據(jù)資源的訪問、調(diào)用、修改等功能，并通過數(shù)據(jù)接口完成數(shù)據(jù)資源的調(diào)用與推送；用戶交互層主要提供站點新建、維修、維護、核查、統(tǒng)計分析和系統(tǒng)管理的交互式操作界面。業(yè)務(wù)應(yīng)用層是站網(wǎng)系統(tǒng)核心處理層，實現(xiàn)了站點保障全流程管理工作。

2 子模塊功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 站點新建

站點新建時，需經(jīng)過站址勘測信息填報、信息復(fù)測和驗收測試等步驟，由建設(shè)用戶申請，管理用戶審批。站址勘測、信息復(fù)測需填報并復(fù)核站點的位置信息、路段信息、環(huán)境信息、場地信息、設(shè)備型號和所屬單位等相關(guān)內(nèi)容；驗收測試包含現(xiàn)場檢查測試與試運行情況核查，站點新建信息采集通過申請和審核模塊的交互實現(xiàn)，并由管理人員逐步審核，審核通過則進入下一流程，審核不通過則返回上一流程，全部通過后完成站點建設(shè)流程，站網(wǎng)系統(tǒng)自動收集業(yè)務(wù)相關(guān)文檔素材，并存儲歸檔，同時站點新建信息與基礎(chǔ)信息管理層進行數(shù)據(jù)交換，完成站網(wǎng)系統(tǒng)的信息更新。

2.2 站點維修

站點維修模塊包含故障單、配件管理以及站點報停等子模塊。站點維修模塊根據(jù)安徽省高速公路運行監(jiān)控平臺、保障用戶反饋、第三方接口發(fā)現(xiàn)的異常站點，自動生成故障單，并將單據(jù)派發(fā)給所屬保障單位，保障用戶收到故障單后進行確認(rèn)，經(jīng)確認(rèn)后開展站點維修工作，維修結(jié)束后保障用戶填報維修單、配件更換信息，系統(tǒng)后臺生成維修報表并自動存儲和歸檔。若遇不可抗力因素(如道路改擴建或站點被撞毀等)無法展開正常維修工作時，需由保障用戶填寫站點信息及無法維修說明，并申請站點報停，經(jīng)管理用戶核實審批后，同意站點報停，系統(tǒng)將報停站點信息推送至其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)，同時將站網(wǎng)系統(tǒng)中該站點考核狀態(tài)信息改為測試，報停站點不參與站點運行監(jiān)控、維護維修管理及統(tǒng)計分析。站點維修模塊可實現(xiàn)站點異常告警、故障單生成、維修活動開展、站點報停以及配件信息的全流程管理。故障單填報內(nèi)容包括站點信息、故障類型、故障來源、配件更換信息、維修開始與結(jié)束時間和維修活動類型等。

2.3 站點維護

站點維護模塊包括站點維護任務(wù)設(shè)置、維護通知管理和維護單填報等子模塊。由管理用戶設(shè)置站點維護任務(wù)要求，站點維護模塊自動生成站點維護通知，分發(fā)給對應(yīng)保障單位與用戶，用戶確認(rèn)維護單后開展站點維護活動并填寫相關(guān)單據(jù)，維護活動結(jié)束后生成維護表單，并進行存儲和歸檔。當(dāng)維護通知已下發(fā)，維護期開始且未確認(rèn)維護單時，系統(tǒng)向所轄保障用戶發(fā)出維護通知提醒；若維護期結(jié)束保障用戶仍未提交維護單，則對其保障單位及用戶發(fā)出超期告警通知。維護單填報的內(nèi)容包括設(shè)備維護信息和環(huán)境信息等。

2.4 站點核查

站點核查模塊包括核查標(biāo)準(zhǔn)器管理和核查單管理。為對新設(shè)備或到期設(shè)備進行核查與檢定工作，站點核查模塊根據(jù)設(shè)備檢定有效期，自動列出保障單位的應(yīng)檢定核查設(shè)備，站點核查前需將檢定設(shè)備錄入標(biāo)準(zhǔn)器管理模塊，填報內(nèi)容包括型號、證書編號和核查日期等。當(dāng)保障用戶開展站點核查工作時，先填寫所屬部門及站點信息，再開展對應(yīng)站點全觀測要素的核查工作，結(jié)束后完成核查單填報，內(nèi)容包括對設(shè)備所有觀測要素核查的開始與結(jié)束時間、核查標(biāo)準(zhǔn)器信息、被核查器具信息和核查內(nèi)容等。當(dāng)設(shè)備核查通過時，設(shè)備由待核查狀態(tài)轉(zhuǎn)為待用狀態(tài)，并自動生成檢定有效期；當(dāng)設(shè)備核查未通過時，設(shè)備由待核查狀態(tài)轉(zhuǎn)為待修狀態(tài)，自動生成待修單據(jù)，并通知保障用戶。

2.5 統(tǒng)計分析

站點維護管理統(tǒng)計分析模塊主要用于站點故障、維修、維護、維修配件等內(nèi)容的統(tǒng)計與展示，界面選項為年份、各保障單位等。故障統(tǒng)計內(nèi)容包括故障類型、故障來源、故障總結(jié)和故障率；維修統(tǒng)計內(nèi)容包括維修及時率、完成率、響應(yīng)時間和維修時間；維護統(tǒng)計內(nèi)容包括維護及時率、次數(shù)、響應(yīng)時間和維護時間；維修配件統(tǒng)計內(nèi)容包括配件更換比例和次數(shù)。統(tǒng)計內(nèi)容為各保障單位的工作效益評估以及用戶反饋評價提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考，故障率、維修及時率、維護及時率以及維修完成率指標(biāo)計算方式如表1所示。

表1 指標(biāo)計算方式

2.6 站網(wǎng)系統(tǒng)管理

站網(wǎng)系統(tǒng)管理模塊主要包含用戶管理、保障單位管理和站點保障設(shè)置等功能，其中站點信息與站網(wǎng)系統(tǒng)定時同步。管理人員根據(jù)業(yè)務(wù)工作需要，對管理、保障用戶信息進行錄入以及增、刪、改、查操作，對保障用戶及單位進行站點保障設(shè)置歸屬關(guān)聯(lián)，明確所轄站點維護管理職責(zé)。

3 站網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)采用MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫以及Hibernate持久層技術(shù)映射框架；業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)交換控制采用Spring+Spring MVC開發(fā)框架；用戶交互界面采用layui技術(shù)框架實現(xiàn)[5，6]。系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)自下而上共5層，分別為數(shù)據(jù)資源層、數(shù)據(jù)支撐層、業(yè)務(wù)邏輯層、控制層、用戶交互層，各層介紹如下：

1)數(shù)據(jù)資源層：采用MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)維護管理系統(tǒng)中用戶數(shù)據(jù)、保障單位數(shù)據(jù)、站點信息以及各功能模塊庫表數(shù)據(jù)的調(diào)用、存儲功能。

2)數(shù)據(jù)支撐層：采用Hibernate技術(shù)，通過對象到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的映射，完成面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫訪問操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)支撐化設(shè)計，提高維護管理增、刪、改、查等功能的處理效率。通過Websevice接口調(diào)用其他數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多個系統(tǒng)之間標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的傳輸。

3)業(yè)務(wù)邏輯層：作為維護管理系統(tǒng)核心技術(shù)部分，采用Spring框架，利用輕量級的控制反轉(zhuǎn)(IOC)和面向切面(AOP)技術(shù)，將業(yè)務(wù)邏輯與功能模塊以松耦合的方式組合在一起，實現(xiàn)了站點新建、維修、維護、核查、統(tǒng)計分析和系統(tǒng)管理的業(yè)務(wù)邏輯與功能結(jié)構(gòu)設(shè)計。

4)控制層：采用Spring MVC結(jié)構(gòu)型設(shè)計模式，作為數(shù)據(jù)交換控制器，實現(xiàn)了維護管理系統(tǒng)的界面視圖、業(yè)務(wù)邏輯與控制器間的交互功能。當(dāng)用戶登錄維護管理系統(tǒng)并向站點新建、維修、維護、核查等模塊發(fā)送請求時，服務(wù)器將接收到的請求響應(yīng)提交給控制器，控制器根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯判斷、數(shù)據(jù)庫存取結(jié)果，選擇視圖向用戶反饋。

5)用戶交互層：用戶界面采用layui框架開發(fā)，結(jié)合 HTML，CSS，JavaScript等技術(shù)，開展了網(wǎng)頁開發(fā)、樣式設(shè)計等工作，實現(xiàn)了用戶界面設(shè)計。

4 結(jié)束語

文章設(shè)計的站網(wǎng)系統(tǒng)適用于安徽省高速公路沿線自動氣象站的維護管理工作，實現(xiàn)了站點新建、維修、維護以及核查功能的全流程管理，提高了站點維護管理業(yè)務(wù)的信息化水平，提高了觀測設(shè)備保障的工作效率。該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)過程除滿足高速公路沿線自動氣象站的維護管理業(yè)務(wù)以外，還適用于區(qū)域自動氣象站等其他類型的氣象探測設(shè)備。