胡瑋

摘? 要： 針對目前民航氣象業(yè)務監(jiān)控體系中存在的維護人員活動范圍受限、故障修復不及時等問題，設計實現(xiàn)一種基于移動終端的民航氣象業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)。遵循通過移動終端建立異地監(jiān)控和遠程維護的思想，文章從模塊設計和實現(xiàn)思路兩方面詳細闡述了系統(tǒng)的具體實現(xiàn)過程，并針對實現(xiàn)過程中涉及的通過移動端遠程操控計算機和保障系統(tǒng)安全性兩個關鍵點，給出了具體的解決方案。運行結果表明，該系統(tǒng)能一定程度上解決現(xiàn)有監(jiān)控體系存在的問題，實現(xiàn)民航氣象業(yè)務監(jiān)控的動態(tài)化和移動化。

關鍵詞： 移動應用; 異地監(jiān)控; 遠程維護; 民航氣象; WebSocket; 跨平臺

中圖分類號：TP311.13? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）04-28-04

Abstract： In view of the problems existing in the current civil aviation meteorological service monitoring system， such as the limited range of activities of maintenance personnel， failure repair is not timely and so on， a civil aviation meteorological service monitoring system based on mobile terminal is designed and implemented. Following the idea of establishing remote monitoring and remote maintenance through mobile terminal， this paper expounds the specific implementation process of the system from two aspects of module design and implementation ideas， and gives specific solutions for two key points involved in the implementation process： remote control of computer through mobile terminal and guarantee of system security. The operation results show that the system can solve the problems existing in the monitoring system to a certain extent， and realize the dynamic and mobility monitoring of civil aviation meteorological service.

Key words： mobile apps; remote monitoring; remote maintenance; civil aviation meteorology; WebSocket; cross platform

0 引言

我國民航氣象業(yè)務屬于航空運輸系統(tǒng)當中的一個重要環(huán)節(jié)，對民航的安全飛行起到至關重要的作用[1-2]。當前，民航氣象業(yè)務飛速發(fā)展，用戶對氣象數(shù)據(jù)的應用需求越來越多[3-5]。為了滿足氣象服務的時效性，針對民航氣象業(yè)務的監(jiān)控系統(tǒng)也越來越多[6-9]，現(xiàn)有的監(jiān)控體系主要是先建立一套標準化的監(jiān)控規(guī)則，再由計算機按照規(guī)則運行，從而在一定程度上實現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控[10-12]。

實時監(jiān)控要求氣象數(shù)據(jù)的維護人員時刻關注監(jiān)控終端，只能在相對小的空間范圍內(nèi)活動，而氣象數(shù)據(jù)的迅猛增長要求維護人員頻繁出現(xiàn)在不同的設備場所，在更大的空間范圍內(nèi)活動，一旦遠離監(jiān)控終端，將面臨無法及時接收告警信息，無法第一時間修復故障點等問題。伴隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的興起和5G網(wǎng)絡的普及[13-15]，為上述問題提供了一個良好的解決方案。

本文設計實現(xiàn)一種基于移動APP的民航氣象業(yè)務監(jiān)控系統(tǒng)，從根本上解決維護人員活動范圍受限，無法第一時間修復故障點等問題，一定程度上實現(xiàn)民航氣象業(yè)務數(shù)據(jù)的高頻監(jiān)控和異地監(jiān)控，并基于移動設備的獨有特性，在系統(tǒng)的安全性、輔助性等方面進行優(yōu)化，從而提升設備維護效率，更好地保障民航氣象業(yè)務運行。

1 功能模塊設計

概括來講，民航氣象業(yè)務監(jiān)控體系主要涉及對各類氣象數(shù)據(jù)和軟件運行情況的監(jiān)控，對已發(fā)生故障的及時排查和維護，以及事后對故障處理過程的記錄。本文遵循系統(tǒng)化設計理念，將系統(tǒng)功能設計為業(yè)務監(jiān)控、一鍵排故、資料查詢、日志記錄四大模塊。

1.1 業(yè)務監(jiān)控

業(yè)務監(jiān)控模塊為整個系統(tǒng)的主模塊，是對民航氣象業(yè)務中各類氣象數(shù)據(jù)、軟硬運行情況、環(huán)境狀態(tài)等要素進行監(jiān)控，由計算機按照各要素的監(jiān)控規(guī)則對其監(jiān)控，再通過手機查看接收各類要素的運行狀態(tài)或告警信息。所監(jiān)控范圍涵蓋民航氣象業(yè)務運行的各個環(huán)節(jié)，包括各類氣象資料、民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)狀態(tài)、跑道自動觀測設備運行狀態(tài)、服務器運行狀態(tài)、機房運行環(huán)境、UPS供電、網(wǎng)絡線路等。

1.2 一鍵排故

一鍵排故模塊是通過手機對故障進行遠程排查和修復，具體流程如下：由手機發(fā)送命令給服務器，服務器收到命令后，按照命令要求運行相應的操作步驟，如對業(yè)務軟件或系統(tǒng)進行重啟、排查線路故障點、找出數(shù)據(jù)中斷點等。從而使維護人員通過手機即可在任何地方處理或排查故障，對于簡單的故障能夠第一時間修復，對于復雜的故障能夠第一時間找到故障點。

1.3 資料查詢

資料查詢模塊是指維護人員可以通過手機查閱需要的維護文檔。具體以掃描二維碼形式實現(xiàn)：首先對所有文檔資料排序編碼，再對所有編碼結果進行加密，最后將每個文檔的編碼以二維碼形式展現(xiàn)出來。通過手機掃描二維碼即可獲得所對應的文檔編碼，發(fā)回給服務器從而獲得相應的文檔資料。這樣當維護人員需要查閱文檔資料時，使用手機即可在第一時間獲得相應的維護文檔，從而變相提高維護效率。

1.4 日志記錄

日志記錄模塊主要用于通過手機將故障修復過程以日志形式記錄下來，記錄內(nèi)容包括文字、圖片或視頻，展現(xiàn)形式參照微信朋友圈，并輔以相應的查詢功能，目的是當維護人員處理完某個故障后，通過日志將該故障的處理過程記錄下來，以朋友圈形式分享給其他維護人員，從而達到信息共享的目的。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)實現(xiàn)遵循充分利用已有業(yè)務體系，與已有業(yè)務無縫銜接的原則，盡可能覆蓋所有氣象業(yè)務的監(jiān)控，本文主要從技術框架和技術路線兩方面闡述整個系統(tǒng)的實現(xiàn)思路。

2.1 系統(tǒng)框架

現(xiàn)有的民航氣象業(yè)務體系主要包括自動氣象觀測系統(tǒng)、顯示或存儲各類氣象業(yè)務數(shù)據(jù)的軟件和數(shù)據(jù)庫以及對各類氣象數(shù)據(jù)進行監(jiān)控的服務器和終端。將這些已有的軟硬件按照功能類別劃分，并根據(jù)需求增加新的組件，從而將整個系統(tǒng)框架拆分為四層，分別是硬件層、數(shù)據(jù)庫層、應用層和表現(xiàn)層，如圖1所示。

其中，硬件層涵蓋各類傳感器，包括監(jiān)控傳感器（如測量機房環(huán)境的溫濕傳感器、測量電路的電流電壓傳感器）和民航氣象業(yè)務已有的自動氣象觀測設備，這些傳感器主要用于采集各類監(jiān)控數(shù)據(jù)或氣象數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫層包括各類數(shù)據(jù)庫，從類別上分為業(yè)務監(jiān)控數(shù)據(jù)庫集群和氣象業(yè)務數(shù)據(jù)庫集群，分別用于存儲硬件層采集的各類監(jiān)控數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)。應用層是整個系統(tǒng)功能模塊的具體實現(xiàn)，包括實現(xiàn)對各項監(jiān)控規(guī)則程序化封裝的監(jiān)控服務器，實現(xiàn)發(fā)送短信的短信貓設備，實現(xiàn)能夠與移動監(jiān)控端和已有的Web監(jiān)控端同步交互的API服務器，以及面向移動應用的移動服務器和面向網(wǎng)頁的Web服務器。表現(xiàn)層是面向維護人員的服務平臺，是對監(jiān)控結果的展現(xiàn)，其中，Web終端是已有的氣象業(yè)務監(jiān)控顯示窗口，移動應用通過應用層的API服務器實現(xiàn)與Web監(jiān)控的聯(lián)動，從而實現(xiàn)系統(tǒng)與原有業(yè)務體系的無縫銜接。

2.2 技術路線

整個系統(tǒng)均采用開源的技術手段實現(xiàn)，其中，移動APP使用當下流行的Html5 Web APP（基于高端機瀏覽器運行）技術實現(xiàn)，并通過html5+Runtime內(nèi)置的Native.js來調(diào)用手機終端的原生API，以此實現(xiàn)調(diào)用手機的底層功能;服務器搭建主要基于MVC分層開發(fā)的思想，并通過AJAX實現(xiàn)手機與服務器的交互;底層數(shù)據(jù)庫主要采用MySQL;數(shù)據(jù)接口使用Web API封裝，供移動終端和Web終端統(tǒng)一調(diào)用，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的跨平臺交互。

3 關鍵技術

在功能設計和實現(xiàn)過程中，針對本系統(tǒng)的關鍵點，采取一些特殊的解決方案和技術手段，具體包括如何實現(xiàn)遠程維護功能和如何確保系統(tǒng)的安全性。

3.1 遠程維護的實現(xiàn)方案

一鍵排故是本系統(tǒng)的主要組成部分。實現(xiàn)思路是通過移動終端來遠程操控計算機，使計算機根據(jù)操控指令進行自我維護，其技術難點在于如何建立手機與故障終端的遠程交互，以及故障終端如何能根據(jù)接收的命令進行自我巡查和修復。

采用WebSocket通信技術和對維護步驟的程序化封裝來實現(xiàn)，通過WebSocket建立服務器與手機終端和所有被維護計算機的長連接，形成以服務器為核心的一對多關系。同時，根據(jù)每個被維護計算機發(fā)生故障時排查或修復方式的不同，以程序化手段實現(xiàn)每個終端遭遇故障后的排查或修復步驟，不同的終端程序?qū)崿F(xiàn)的功能不同，可以是重啟計算機或某個軟件，也可以是排查網(wǎng)絡線路，或者查找缺失的數(shù)據(jù)文件等。所實現(xiàn)的程序作為一個守護進程運行于被維護計算機上，其作用是保持該終端與服務器的長連接，隨時接收服務器發(fā)送的操作指令，并執(zhí)行相應的維護操作，如圖2所示。當維護人員想對某個終端維護時，用手機向服務器發(fā)送命令，服務器收到命令后，向?qū)K端發(fā)送操作指令，運行在該終端上的守護進程收到服務器發(fā)來的指令后，執(zhí)行相應的維護作業(yè)。

3.2 系統(tǒng)的安全性

在系統(tǒng)實現(xiàn)過程中需要考慮系統(tǒng)的安全性，由于系統(tǒng)涉及通過手機遙控業(yè)務終端的操作，為了確保只有維護人員才能進行該操作，有必要對系統(tǒng)權限進行限制。這里采用密碼驗證、指紋識別、手機綁定多重認證方式來提升系統(tǒng)的安全性。其中，密碼驗證作為第一重認證，通過密碼登錄系統(tǒng)后只能使用系統(tǒng)基本功能。指紋識別作為第二重認證，根據(jù)關聯(lián)維護人員崗位值班表，只有當日值班的維護人員才能獲取特殊權限，使用一鍵排故之類的限制功能。同時，通過獲取手機的UUID（通用唯一識別碼）實現(xiàn)手機綁定，使只有特定的手機終端才能正常使用該系統(tǒng)。

4 結束語

本文設計實現(xiàn)的民航氣象業(yè)務移動監(jiān)控系統(tǒng)作為現(xiàn)有監(jiān)控體系的延伸，解決了維護人員活動范圍受限，無法第一時間修復故障點的問題。通過該系統(tǒng)，維護人員能夠?qū)崟r監(jiān)控氣象數(shù)據(jù)，在任何時間任何地點掌握氣象業(yè)務的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了對民航氣象業(yè)務監(jiān)控的動態(tài)化和移動化管理。系統(tǒng)目前已在青島空管站氣象臺投入使用，運行結果表明，系統(tǒng)安全性較好，能有效減輕維護人員工作負擔，提升維護效率。同時研究發(fā)現(xiàn)，該套系統(tǒng)擁有較好的兼容性和擴展性，不受平臺和業(yè)務類型限制，未來可以將人工智能、機器學習等輔助監(jiān)控手段融入系統(tǒng)中。

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