淺議DZZ5自動氣象站故障判診平臺的設計與實現(xiàn)

金之川 袁乙木 羅宇昂

摘 要 自動氣象觀測站是地面氣象數(shù)據(jù)觀測網(wǎng)的重要組成部分，自動氣象觀測站通過地面氣象數(shù)據(jù)的采集，為天氣預報、極端災害天氣預警、和科學研究提供重要依據(jù)，是氣象工作中最重要的基礎業(yè)務工作之一。四川省全省 156個國家級臺站的自動觀測業(yè)務使用設備均為DZZ5型新型自動氣象站。本文闡述了基于B/S架構(gòu)的web技術如何設計DZZ5自動氣象站各要素傳感器故障判診平臺，通過現(xiàn)有的計算機技術，實現(xiàn)新型自動氣象觀測站故障診斷的流程化和可視化，從而提高臺站工作人員的自動氣象觀測設備技術保障技能，提升了設備維護的實效性，保障了地面探測數(shù)據(jù)的精準性和連續(xù)性。

關鍵詞 DZZ5自動氣象站;故障判診;B/S架構(gòu);設計方案;功能模塊;傳感器故障

至今，四川全省現(xiàn)有的156個國家級地面氣象觀測站的自動觀測業(yè)務使用設備都由之前的CAWS600全部更新為DZZ5型新型自動氣象站，原有CAWS600型站已經(jīng)作為備份。地面探測數(shù)據(jù)的精準性和連續(xù)性，直接影響著對極端性災害天氣的預報準確率;所以必須提高各臺站工作人員對自動氣象觀測設備DZZ5型的技術保障技能。各縣級臺站如果搭建硬件培訓操作平臺，不僅使用不便而且費用昂貴。 但是，軟件模擬平臺則可以很好地解決這些問題。

1 系統(tǒng)構(gòu)架

該軟件平臺采用B/S架構(gòu)，即瀏覽器和服務器架構(gòu)模式。它是隨著 Internet技術的興起，對C/S架構(gòu)的一種變化或者改進的架構(gòu)。 在這種架構(gòu)下，用戶工作界面是通過WWW瀏覽器來實現(xiàn)，極少部分事務邏輯在前端（Browser）實現(xiàn)，但是主要事務邏輯在服務器端（Server）實現(xiàn)，形成所謂三層3-tier結(jié)構(gòu)。

B/S架構(gòu)是WEB興起后的一種網(wǎng)絡架構(gòu)模式，WEB瀏覽器是客戶端最主要的應用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用[1]。客戶機上只要安裝一個瀏覽器 （Browser），如NetscapeNavigator或InternetExplorer，服務器安裝 Oracle 、 Sybase、Informix或 SQL Server等數(shù)據(jù)庫。 瀏覽器通過Web Server同數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互[2]。 這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本（TCO）。

2 軟件平臺設計技術方案

故障判診軟件平臺將流程式引導臺站工作人員對自動氣象觀測設備發(fā)生的故障進行有針對性的排查，臺站人員將測試到的各個節(jié)點的電信號輸入平臺，模擬平臺根據(jù)輸入電信號數(shù)值，利用不同傳感器生成氣象要素的換算公式，算出相應氣象要素值，并將該值與現(xiàn)實環(huán)境的氣象要素值進行對比，一旦數(shù)值有誤，將對該節(jié)點進行故障提示，并給出與之對應的故障處理辦法;

故障診斷流程設計為：選取故障類型流程指導操作故障判斷故障排除;故障判斷依據(jù)流程指導。

2.1 開發(fā)語言

該系統(tǒng)后端編程語言使用Java編程語言編寫，Java是一種簡單的，面向?qū)ο蟮?，分布式的，解釋型的，健壯安全的，結(jié)構(gòu)中立的，可移植的，性能優(yōu)異、多線程的動態(tài)語言。

2.2 技術框架

系統(tǒng)后端采用SpringBoot框架技術實現(xiàn)，從最根本上來講，Spring Boot就是一些庫的集合，它能夠被任意項目的構(gòu)建系統(tǒng)所使用。簡便起見，該框架也提供了命令行界面，它可以用來運行和測試Boot應用?？蚣艿陌l(fā)布版本，包括集成的CLI（命令行界面），可以在Spring倉庫中手動下載和安裝。一種更為簡便的方式是使用Groovy環(huán)境管理器（Groovy enVironment Manager，GVM），它會處理Boot版本的安裝和管理。SpringBoot是用來簡化新Spring應用的初始搭建以及開發(fā)過程。該框架使用了特定的方式來進行配置，從而使開發(fā)人員不再需要定義樣板化的配置。

2.3 前端技術

前端界面部分采用Bootstrap框架、CSS、JavaScript腳本語言和HTML超文本標記語言編寫實現(xiàn)。

2.4 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫采用的是MySQL數(shù)據(jù)庫。

3 功能模塊

3.1 故障判診流程指導

故障判診流程指導是該系統(tǒng)的主體功能，氣象臺站現(xiàn)場工作人員可以根據(jù)當?shù)匕l(fā)生的傳感器設備故障情況，參照流程判診平臺的操作指導說明以及示意圖上的實景照片提示，通過現(xiàn)場檢查情況判斷是與否，快速排查出設備具體故障，并得到判診平臺提示的相對應的故障解決辦法。

3.2 用戶管理

用戶管理功能用于管理員對需要使用該系統(tǒng)的新用戶做用戶添加，添加后的用戶在配置好對應的角色后方可使用開系統(tǒng)。

3.3 角色管理

角色管理功能用于對現(xiàn)有的用戶分配角色，或者新增角色，作用于決定對不同用戶使用哪些功能模塊，達到更好的一個權(quán)限的管理機制。

3.4 部門管理

部門管理用于對先用用戶進行分組管理，在用戶較多的情況下可以對用戶進行分類。

3.5 疑難故障案例

該功能主要用于用戶在排查故障中遇到的一些故障難點，記錄這些故障難點的解決方案，方便其他用戶遇到相似的疑難問題時，能夠查找到類似故障處理案例，為處理故障問題到參考作用。

4 結(jié)束語

本文大致闡述了如何設計DZZ5自動氣象站各要素傳感器故障判診平臺。在系統(tǒng)設計中給出了具體設計方案;并通過實例介紹了該軟件平臺系統(tǒng)各主要功能模塊。該DZZ5自動氣象站各要素傳感器故障判診平臺可以有效提高基層臺站工作人員在自動氣象觀測設備的故障排查、故障修復、維護保障等多個方面上的工作能力，從而保證自動氣象觀測站能夠更加穩(wěn)定高效的運行，提高觀測質(zhì)量和效益，從而使得地面觀測數(shù)據(jù)可用性得到進一步提升。在中國氣象局全面推進地面氣象觀測業(yè)務無人值守化的今天，此軟件平臺必將會得到越來越廣泛的推廣和應用。

參考文獻

[1] 王虎.基于B/S模式的信息管理平臺[D].天津：天津大學，2018.

[2] 宮麗杰.SQLServer數(shù)據(jù)庫應用及開發(fā)[M].北京：清華大學出版社，2001：57.

作者簡介

金之川（1984-），男，江蘇省揚州市人;學歷：本科學士，工程師，現(xiàn)就職單位：四川省氣象探測數(shù)據(jù)中心，研究方向：地面氣象觀測設備方面。