王祝先

(黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心，哈爾濱 150001)

黑龍江省CIMISS前端通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王祝先

(黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心，哈爾濱 150001)

為進(jìn)一步優(yōu)化上下行數(shù)據(jù)的收發(fā)，迫切需要在CIMISS前端開發(fā)通信系統(tǒng)。實(shí)施氣象現(xiàn)代化建設(shè)是落實(shí)省局相關(guān)指示精神的重要方面，而省市縣管理業(yè)務(wù)一體化平臺(tái)需要一個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)收發(fā)監(jiān)控信息?；谏鲜鰳I(yè)務(wù)需求，設(shè)計(jì)CIMISS前端通信系統(tǒng)，改造原有老舊的9210體系，實(shí)現(xiàn)了氣象數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通信穩(wěn)定、可靠與即時(shí)。

CIMISS；氣象數(shù)據(jù)傳輸；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Abstract: In order to further optimize the transmission and output of uplink and downlink data, it is urgent to develop communication system in front of CIMISS. The implementation of meteorological modernization is an important aspect of the implementation of the relevant instructions of the provincial bureau, and the provincial and municipal management business integration platform needs a system to provide data transceiver monitoring information. Based on the above business needs, it should design CIMISS front-end communication system, transform the old 9210 system, so as to achieve the stability and reliability of meteorological data.

Keywords: CIMISS; Meteorological data transmission; System design

新一代天氣雷達(dá)信息共享平臺(tái)(CIMISS，下文簡(jiǎn)稱CIMISS)是氣象事業(yè)發(fā)展規(guī)劃中的重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)工程，是新一代天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)和其他各種氣象數(shù)據(jù)的收集、分發(fā)、處理、管理、共享平臺(tái)。可實(shí)現(xiàn)各種氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品(包括新一代天氣雷達(dá)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品)的實(shí)時(shí)收集、分發(fā)及這些氣象信息的規(guī)范化存儲(chǔ)管理和氣象行業(yè)內(nèi)部的高效獲取，并可通過(guò)多種方式，面向水利、民航、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋等不同行業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享服務(wù)。CIMISS系統(tǒng)在2015年1月1日業(yè)務(wù)化運(yùn)行，其收集的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于本省觀測(cè)數(shù)據(jù)及國(guó)家信息中心cmacast廣播數(shù)據(jù)。我省氣象數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)較為老化僵硬，無(wú)法提供準(zhǔn)確、即時(shí)的氣象數(shù)據(jù)。此外，隨著我省管理業(yè)務(wù)一體化平臺(tái)的推廣與應(yīng)用，更加迫切地需要觀測(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)的集約化和一體化管理。

1 現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題

當(dāng)前，我省的氣象數(shù)據(jù)流程較為混亂，其依托的是9210的兩臺(tái)服務(wù)器提供ftp服務(wù)。觀測(cè)數(shù)據(jù)的收集部署在三臺(tái)服務(wù)器，分別為(172.19.112.3)(以下簡(jiǎn)稱點(diǎn)三)、(172.19.112.7)(以下簡(jiǎn)稱點(diǎn)七)及新一代服務(wù)器。收集軟件也不盡相同，其中點(diǎn)三服務(wù)器運(yùn)行了本單位自行開發(fā)的氣象通信程序，點(diǎn)七服務(wù)器運(yùn)行了國(guó)家新一代通信系統(tǒng)的單機(jī)版本，而新一代服務(wù)器運(yùn)行的是國(guó)家新一代通信系統(tǒng)的集群版本。

在此基礎(chǔ)上的業(yè)務(wù)，包括省域氣象數(shù)據(jù)共享、行業(yè)氣象數(shù)據(jù)共享等，其數(shù)據(jù)流程也較為復(fù)雜。而CIMISS系統(tǒng)運(yùn)行后，本地給CIMISS的數(shù)據(jù)就更為混亂。系統(tǒng)的復(fù)雜性導(dǎo)致了故障的偶然性增加，運(yùn)行維護(hù)的難度也隨之加大。因此，有必要對(duì)我省氣象數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進(jìn)行整合開發(fā)，使其具備為CIMISS系統(tǒng)提供即時(shí)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的能力。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

建立敏捷化的數(shù)據(jù)交換體系，通過(guò)高效、敏捷的數(shù)據(jù)交換體系，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)系統(tǒng)和信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)的規(guī)范化接入，以及各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)收集與分發(fā)業(yè)務(wù)；建立網(wǎng)絡(luò)化的傳輸監(jiān)控體系，數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖欠駵?zhǔn)確、即時(shí)，需要一套完善和穩(wěn)定的傳輸監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)前，我省所用的231監(jiān)控平臺(tái)，存在著設(shè)備老化、軟件缺乏更新等問(wèn)題，無(wú)法滿足CIMISS系統(tǒng)的要求。建立一個(gè)全網(wǎng)絡(luò)、高可用的傳輸監(jiān)控系統(tǒng)，是CIMISS前端通信的重要方面。

2.2 設(shè)計(jì)原則

2.2.1 穩(wěn)定性與高時(shí)效性

氣象資料的收發(fā)處理和存儲(chǔ)存在時(shí)效性要求，在數(shù)據(jù)文件大量到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該能夠提供穩(wěn)定和高速的處理能力。通過(guò)采用高效的開發(fā)及算法語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)與文件庫(kù)的優(yōu)化配置、預(yù)置初始化資源池、動(dòng)態(tài)調(diào)整作業(yè)優(yōu)先級(jí)、動(dòng)態(tài)調(diào)整執(zhí)行作業(yè)數(shù)、作業(yè)負(fù)載均衡、硬件合理的冗余配置等措施提高系統(tǒng)的處理時(shí)效。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)

CIMISS前端通信系統(tǒng)對(duì)所管理的氣象數(shù)據(jù)遵循CIMISS標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)之上，制訂了管理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。其主旨是兼顧地理信息為基礎(chǔ)的地域特征，在此基礎(chǔ)之上以自上而下的層級(jí)為主要的管理標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 流程設(shè)計(jì)

流程圖如下：本省的觀測(cè)數(shù)據(jù)及其他上行數(shù)據(jù)通過(guò)ftp方式發(fā)送到省氣象信息中心的CIMISS前端系統(tǒng)；前端通信系統(tǒng)經(jīng)過(guò)收集、處理后，再按照配置分發(fā)到CIMISS系統(tǒng)、新一代系統(tǒng)、水文系統(tǒng)、省域氣象用戶等各個(gè)系統(tǒng)；CIMISS前端通信系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)通信日志，解析后通過(guò)信息上報(bào)系統(tǒng)傳輸給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)；監(jiān)控平臺(tái)為省級(jí)用戶、地市級(jí)用戶展示數(shù)據(jù)上報(bào)、信息查詢等信息。

圖1 業(yè)務(wù)流程圖Fig.1 Business flow chart

3 系統(tǒng)功能

3.1 數(shù)據(jù)收發(fā)子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)收集與分發(fā)子系統(tǒng)是完成實(shí)時(shí)資料收集、業(yè)務(wù)處理、分發(fā)和補(bǔ)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)、地面、高空、衛(wèi)星、農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)、大氣成分、海洋資料、輻射資料等觀探測(cè)資料以及數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品、災(zāi)害資料、氣象業(yè)務(wù)服務(wù)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)收集和傳輸業(yè)務(wù)處理，實(shí)現(xiàn)各類觀探測(cè)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的實(shí)時(shí)分發(fā)，實(shí)現(xiàn)靈活的基于優(yōu)先級(jí)的收集和分發(fā)策略，具備并發(fā)收集與分發(fā)處理能力，主要包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)、數(shù)據(jù)存檔與編輯、系統(tǒng)管理等功能。

3.2 信息上報(bào)子系統(tǒng)

由兩部分組成，獨(dú)立的輕型消息中間件和上報(bào)進(jìn)程。輕型消息中間件是采用套接字開發(fā)的獨(dú)立系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)消息隊(duì)列的功能，并且滿足本文相應(yīng)的時(shí)效性。DI上報(bào)：DI上報(bào)即收發(fā)詳細(xì)信息上報(bào)，上報(bào)的信息包括：文件收集信息、文件發(fā)送信息、公報(bào)接收信息、站號(hào)收集信息、站號(hào)發(fā)送信息、發(fā)送目的主機(jī)監(jiān)視信息、分發(fā)狀態(tài)信息等。EI上報(bào)：EI上報(bào)即收發(fā)系統(tǒng)的異常信息上報(bào)，上報(bào)的內(nèi)容包括：異常信息、錯(cuò)報(bào)信息、進(jìn)程異常信息。CI上報(bào)：CI上報(bào)即收發(fā)系統(tǒng)的配置信息上報(bào)，上報(bào)的內(nèi)容包括：DIR_CONFIG，HOST_CONFIG文件。當(dāng)以上文件有更新時(shí)，須上報(bào)這三個(gè)文件的最新版本。其中，DIR_CONFIG中配置了哪些文件需要做什么處理的信息，HOST_CONFIG中配置了文件要發(fā)送到哪里的信息。

3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)

存儲(chǔ)管理系統(tǒng)位于“數(shù)據(jù)收集和分發(fā)層”和“監(jiān)控管理層”之間，是CIMISS前端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)核心。一方面對(duì)來(lái)自于上游的數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的日志數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化存儲(chǔ)管理，同時(shí)另一方面也為下游的監(jiān)控管理系統(tǒng)及其他使用者提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)監(jiān)控訪問(wèn)服務(wù)。

3.4 監(jiān)控管理子系統(tǒng)

分主機(jī)監(jiān)控設(shè)計(jì)：由于數(shù)據(jù)分發(fā)較為龐雜，故CIMISS前端系統(tǒng)不僅能夠監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)到CIMISS的情況，也能夠監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分發(fā)到其他主機(jī)的詳細(xì)情況。分級(jí)監(jiān)控設(shè)計(jì)：采用省市縣三級(jí)用戶管理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)控的分層管理，避免了監(jiān)控界面的復(fù)雜混亂。收集、分發(fā)監(jiān)控獨(dú)立設(shè)計(jì)：收集監(jiān)控的是所有收集的信息，包括站級(jí)報(bào)文、文件級(jí)報(bào)文、cmacast報(bào)文和其他未識(shí)別的報(bào)文，包括了重復(fù)報(bào)、錯(cuò)誤報(bào)等一切系統(tǒng)收集到的報(bào)文。

4 結(jié)語(yǔ)

我省CIMISS前端通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，使本省氣象數(shù)據(jù)省級(jí)中心的處理更加具有緊湊化、清晰化、集約化的特點(diǎn)。其高效穩(wěn)定地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行傳輸監(jiān)控，不僅解決了當(dāng)前信息中心較為混亂的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，更為CIMISS的運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障。

[1] 王宏記.基于CIMISS的長(zhǎng)江流域氣象水文信息共享系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42(32)：11565-11570.

[2] 申彥.大規(guī)模數(shù)據(jù)集高效數(shù)據(jù)挖掘算法研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2013.

DesignofCIMISSfront-endcommunicationsysteminHeilongjiangprovince

WANG Zhu-xian

(Meteorological Data Center of Heilongjiang Province, Harbin 150001, China)

P414

A

1674-8646(2017)17-0062-02

2017-06-27