張琰 陳齊亞

摘要：根據(jù)民航西北氣象中心對于氣象設(shè)備和業(yè)務(wù)運行集中監(jiān)控的迫切需求以及當前運行狀況，分析了業(yè)務(wù)運行保障環(huán)節(jié)存在的問題?；赟OA架構(gòu)和組件式的開發(fā)理念，設(shè)計了包括設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、業(yè)務(wù)運行監(jiān)控和輔助運行管理等功能的監(jiān)控系統(tǒng)，并且對系統(tǒng)應(yīng)用框架和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行了分析和介紹。

關(guān)鍵詞：航空氣象;監(jiān)控;應(yīng)用框架;設(shè)計

中圖分類號：TP302.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8228（2020）07-59-04

0引言

西北空管局氣象中心作為全國空管系統(tǒng)七大氣象中心之一，肩負著西北地區(qū)航空氣象監(jiān)視，咸陽機場及周邊的天氣監(jiān)測、預(yù)警、預(yù)報服務(wù)，氣象專用設(shè)備設(shè)施維護維修，西北地區(qū)氣象信息服務(wù)及隋報交換等任務(wù)。

隨著近幾年氣象業(yè)務(wù)量不斷增加，以及氣象建設(shè)項目的陸續(xù)完成，氣象中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)越來越龐雜，管理難度越來越大。設(shè)備及運行監(jiān)視采用原有的人工巡視為主、逐級人工信息報送的保障模式已難以適應(yīng)。同時由于信息傳遞環(huán)節(jié)較多，運行效率提升比較受限，不但難以滿足運行保障的安全需求，也不能滿足行業(yè)發(fā)展對運行效率大幅提升的要求。為了實現(xiàn)由人防到技防的重大轉(zhuǎn)變，民航西北空管局氣象中心提出建設(shè)一套氣象業(yè)務(wù)運行監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)全業(yè)務(wù)、全流程的運行監(jiān)控和管理。

1民航西北氣象中心運行現(xiàn)狀

氣象中心需監(jiān)控的設(shè)備設(shè)施主要包括機房環(huán)境、氣象專用及信息系統(tǒng)設(shè)備，需要監(jiān)控的業(yè)務(wù)產(chǎn)品主要包括報文產(chǎn)品、圖形產(chǎn)品，以及信息服務(wù)產(chǎn)品。除此之外，資產(chǎn)管理、資料管理、值班管理等采用人工管理方式為主的業(yè)務(wù)也需要得到改變。

1.1機房情況

氣象中心現(xiàn)有五處機房，包括：數(shù)據(jù)庫機房、自動觀測機房、雷達機房、新塔臺傳輸機房、外場風(fēng)廓機房。上述機房的動力和環(huán)境都沒有監(jiān)控。

1.2氣象專用設(shè)備

共有五套系統(tǒng)，包括：常規(guī)天氣雷達系統(tǒng)、風(fēng)廓線雷達系統(tǒng)、自動氣象觀測系統(tǒng)、氣象探測監(jiān)測系統(tǒng)、視頻引接系統(tǒng)。上述系統(tǒng)設(shè)備的服務(wù)器、工作站及工作狀態(tài)還缺乏監(jiān)控。

1.3信息系統(tǒng)設(shè)備

共有八套信息系統(tǒng)，內(nèi)網(wǎng)區(qū)包括：民航氣象二期數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、民航空管分局（站）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、氣象信息服務(wù)系統(tǒng)、衛(wèi)星接收處理系統(tǒng)、陜西省氣象局業(yè)務(wù)系統(tǒng)，外網(wǎng)區(qū)包括互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)、空軍修正海壓服務(wù)系統(tǒng)和西北自動觀測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)拓撲示意圖如圖1所示，在內(nèi)網(wǎng)區(qū)和外網(wǎng)區(qū)之間有網(wǎng)閘設(shè)備作單向隔離。上述系統(tǒng)的核心服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、產(chǎn)品和服務(wù)情況均缺乏監(jiān)控。

1.4輔助業(yè)務(wù)管理

當前，氣象中心信息通報、資產(chǎn)管理、資料管理、值班管理等仍主要采用人工管理方式，各部門分別管理，多平臺混用，使用不便，管理效能低下。

2存在問題

經(jīng)過分析，當前氣象中心業(yè)務(wù)運行保障方面存在著以下幾方面問題。

（1）現(xiàn)有保障手段和力量對機房環(huán)境、設(shè)備工作狀態(tài)、業(yè)務(wù)運行情況、產(chǎn)品制作流轉(zhuǎn)和服務(wù)、資料存儲等沒做到24小時實時監(jiān)控。當設(shè)備出現(xiàn)故障或業(yè)務(wù)出現(xiàn)異常時，工作人員不能及時發(fā)現(xiàn)和處理。

（2）設(shè)備設(shè)施安放地點較為分散，跑道內(nèi)和跑道外、戶縣和咸陽都有分布，維護人員巡視的工作量大，巡視間隔時間長，無法有效兼顧巡視和故障排除。

（3）氣象中心肩負著西北地區(qū)氣象業(yè)務(wù)運行信息的統(tǒng)計上報、全區(qū)情報交換的監(jiān)視及統(tǒng)計等職責(zé)，現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)無法做到實時監(jiān)控告警和定時統(tǒng)計，大量運行信息收集處理主要采取事后人工統(tǒng)計方式進行，效率較低。

（4）資產(chǎn)管理、備品備件管理、值班管理、資料管理、信息通報管理等效能低下，亟需得到改進。

3設(shè)計目標

針對這些問題，本系統(tǒng)確定以下設(shè)計目標。

（1）設(shè)備及運行監(jiān)控方面：實時監(jiān)控業(yè)務(wù)運行系統(tǒng)中的各種設(shè)備、重要軟件、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的運行狀態(tài)，在設(shè)備或軟件發(fā)生預(yù)警或故障時，能夠通過多種方式給予值班人員提示，同時對告警進行分級統(tǒng)計，提高業(yè)務(wù)運行效率。

（2）管理方面：通過該系統(tǒng)來進行信息的上傳、收集、下達，完善業(yè)務(wù)運行管理流程;對設(shè)備資產(chǎn)、零備件、資料文檔進行管理;對排班、請銷假、考勤進行電子化管理，提高管理效率。

4解決方案

考慮實用性和先進性，氣象中心運行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計包括業(yè)務(wù)監(jiān)控和管理監(jiān)控兩個部分，其中業(yè)務(wù)監(jiān)控包括設(shè)備監(jiān)控、產(chǎn)品監(jiān)控和機房監(jiān)控等功能，管理監(jiān)控包括值班管理、設(shè)備及零備件管理、資料統(tǒng)計、信息通報等功能。

4.1架構(gòu)設(shè)計

（1）基于SOA架構(gòu)

面向服務(wù)架構(gòu)（sOA）背后的思想就是讓稱為服務(wù)的特殊組件來執(zhí)行各個任務(wù)。然后通過協(xié)調(diào)這些服務(wù)的工作給業(yè)務(wù)流程賦予生命力。SOA要求在任何指定的架構(gòu)中，需要有統(tǒng)一的服務(wù)通訊機制。這種機制應(yīng)該是松耦合的，并支持對外部的接口。

（2）基于組件式設(shè)計理念

本系統(tǒng)建設(shè)與開發(fā)過程中采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，利用組件技術(shù)，以核心業(yè)務(wù)為主線，以相關(guān)政策法規(guī)為準則，面向日常工作和業(yè)務(wù)職能，劃分定義各類不同的業(yè)務(wù)活動，以業(yè)務(wù)對象為中心來組織數(shù)據(jù)和實現(xiàn)其相應(yīng)的計算機化管理模式。

（3）基于B/S架構(gòu)和Android架構(gòu)

為滿足多用戶、多地點對設(shè)備的監(jiān)控管理，本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，操作簡單，易于維護。其中設(shè)備管理模塊開發(fā)基于Android架構(gòu)的軟件，設(shè)備維護人員可通過手持終端進行設(shè)備管理。

4.2系統(tǒng)應(yīng)用框架設(shè)計

如圖2所示，該系統(tǒng)由12個子系統(tǒng)組成。

（1）機房環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)：包括溫濕度監(jiān)控、漏水監(jiān)控、精密空調(diào)監(jiān)控、UPS監(jiān)控、STS配電柜監(jiān)控。

（2）設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)：包括對設(shè)備服務(wù)器硬件狀態(tài)、數(shù)據(jù)庫軟件狀態(tài)、鏈路傳輸狀態(tài)、傳感器狀態(tài)、雷達系統(tǒng)及分機狀態(tài)、用戶工作站狀態(tài)等進行監(jiān)控。

（3）產(chǎn)品和服務(wù)監(jiān)控子系統(tǒng)：包括對報文、自動觀測資料、雷達資料、衛(wèi)星資料、圖形產(chǎn)品、預(yù)報預(yù)警等產(chǎn)品的監(jiān)控。

（4）核心軟件監(jiān)控子系統(tǒng)：包括對MQ隊列、數(shù)據(jù)庫連接、通信系統(tǒng)進程等軟件運行狀態(tài)進行監(jiān)控。

（5）運行狀態(tài)顯示子系統(tǒng)：監(jiān)控中心大屏幕顯示所有的監(jiān)控結(jié)果，設(shè)計大屏幕來顯示主頁，同時支持分屏顯示。

（6）監(jiān)控告警及處理子系統(tǒng)：對告警信息做分級處理，提供電話撥號、短信、聲音播報、終端網(wǎng)頁顯示、大屏顯示等多種通知方式。

（7）運行信息收集子系統(tǒng)：包括運行信息上傳、審核、下載、匯總等功能。

（8）視頻信號引接系統(tǒng)：系統(tǒng)實現(xiàn)視頻信號接入功能，可以接入跑道四個位置的視頻數(shù)據(jù)，并且在瀏覽器端進行實時的監(jiān)控影像顯示。

（9）設(shè)備及零備件管理子系統(tǒng)：包括對設(shè)備的添加、出庫、報廢、計量檢定等方面進行管理，同時具備二維碼打印機，通過手持終端，在接入互聯(lián)網(wǎng)的情況下，對設(shè)備進行隨時隨地管理。

（10）技術(shù)資料及歷史資料管理子系統(tǒng)：主要用于氣象業(yè)務(wù)相關(guān)資料的查詢、編輯、上傳及存檔。

（11）值班管理子系統(tǒng)：包括排班表管理、在線換班、請假管理、值班通知、考勤統(tǒng)計、值班信息滾動欄展示。

（12）運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計子系統(tǒng)：包括對告警信息、氣象產(chǎn)品、運行信息等進行統(tǒng)計分析。

4.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

由于氣象中心網(wǎng)絡(luò)分為內(nèi)網(wǎng)區(qū)和外網(wǎng)區(qū)，兩個網(wǎng)絡(luò)之間用網(wǎng)閘作了單向隔離，所以設(shè)計了二套獨立的監(jiān)控系統(tǒng)，分別部署在兩個區(qū)域，如圖3。對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)和外場UPS系統(tǒng)，接入時，采用防火墻進行隔離。在內(nèi)網(wǎng)區(qū)域部署有集中顯示單元，對大屏顯示進行適配，通過視頻拼接設(shè)備，接入大屏。同時，在兩個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，分別架設(shè)語音服務(wù)器，接入語音系統(tǒng)，用于監(jiān)控電話告警。在外網(wǎng)服務(wù)區(qū)還部署有基于云服務(wù)平臺的短息發(fā)布系統(tǒng)，用于外網(wǎng)區(qū)告警通知和業(yè)務(wù)管理信息通知。

5結(jié)束語

本文根據(jù)西北氣象中心業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及特點設(shè)計了氣象運行監(jiān)控系統(tǒng)，在整個系統(tǒng)的設(shè)計過程中，充分考慮了各業(yè)務(wù)部門的需求，將業(yè)務(wù)監(jiān)控與運行管理相結(jié)合，綜合運用B/S架構(gòu)、云服務(wù)平臺以及Android架構(gòu)，同時考慮了系統(tǒng)的安全性，將內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)分區(qū)域管理。當前，民航西北氣象中心業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)開始試運行，并在工作效率和管理效率提升方面發(fā)揮了一定作用。當然，在試運行過程中，我們也看到了系統(tǒng)存在的一些不足之處，主要表現(xiàn)在監(jiān)控過于敏感，告警的邏輯、具體規(guī)則、閾值還需要在實際工作中逐漸調(diào)整優(yōu)化，最終突出重點信息。同時，在未來如何將人工智能技術(shù)與告警信息結(jié)合，在機器學(xué)習(xí)以后，通過細微之處的告警信息提示出未來需要注意的故障點，這都是我們需要學(xué)習(xí)與研究的地方。