气象台站小时数据要素监控的设计与实现

赖辉煌 赖建梁 杨庆波

摘要：首先分析了气象站现用站和备份站数据业务背景以及系统功能需求，然后介绍了基于Web分析平台的原理及组成，给出了基于数据库连接方案，重点讨论了通过Web浏览器访问监控数据库的技术方案，实现了气象台站小时数据要素监控平台。最后，对气象站点要素监控平台的运行情况进行简明小结。

关键词：台站数据；Web；数据库

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）06-0173-02

1 引言

目前，随着气象业务的快速发展，气象资料种类越来越多，传输时效要求越来越高，分钟级数据也越来越密集同时对气象数据要素的数据可用性也提出了更高的要求。现有的业务是台站实时收集两份站点数据，分别来源于台站两套自动观测站的数据。两台观测站的数据既可以作为互备，但同时也可以作为数据要素的互相比对，通过要素比对将差异较大的数据要素提示告警，值班员可以迅速进行排查要素差异原因。因此，气象台站小时数据要素分析平台可以提高站点传输的数据可用性。

2 系统功能需求及技术路线

2.1 关键技术

（1）WEB开发技术：研究EXT开源框架技术，包括J2EE的体系结构，开发接口、界面显示、Web控件等技术，实现系统界面操作的简便性、界面美观等。（2）数据库技术：根据SQL语言国际标准，利用SQL语句优化技术高效查询和统计数据库中的数据，形成各种定制的查询结果。（3）不同数据源采集技术：为了解决系统响应要求，如何快速的采集不同数据源的数据到本地数据库中。在数据采集过程中，使用多线程并发采集实时双套站的要素数据存储到数据库中，并按照要素类型及时次进行分类。采集配置：实现监控数据要素、时次、告警时间、阈值等进行可灵活配置以适应不同资料的实际需求。数据入库：采集程序对已配置采集要素、时次数据进行采集；并且对已采集的传输资料，将其采集日志写入LOG日志文件。（4）图形展示相关技术：利用利用HIGHCHART等开源技术将汇总统计结果进行多种（柱状图、饼图、折线图等）可视化展示。

2.2 技术路线

根据具体的业务需求与目标进行功能设计，将系统分为以下三部分：

（1）由于系统平台底层数据由不同的数据源组成，因此，如何设计表结构，使得异构数据能结合在一起决定了今后是否能够更好地对平台后期的维护提供便利，同时在业务需求发生变化时，尽可能的少的改动程序源代码。（2）系统平台主要采用B/S模式的平台来实现系统升级及业务逻辑的扩展，通过浏览器就可以实现。在系统服务端采用EXT开源网页技术、XML技术等构建快速响应以及界面美观的系统平台。新平台开发后，在确保平台运行稳定的前提下，具有较好的扩展性、较高安全性和较好稳定性等特点。（3）系统开发工具采用：集成开发环境：Eclipse6.5作为开发工具、MYSQL作为数据库、EXT作为前端开发、Spring、Jboss等技术。

3 监控平台的原理和组成

基于Web监控系统是将Web服务器与数据库进行实时连接，通过网页形式对资料的收集﹑发送情况方便快捷的浏览。如图1所示为监控平台的组成示意图、图2所示为监控平台的数据处理流程图。

通过网络向监控系统发布的监控指令通过读取后台监控数据库的相关记录来实现，通过浏览Web网页访问监控数据库实现。只要能够保证数据库与监控系统的有效连通，即可实现通过Web网页形式的查看实时双套站点数据要素情况。

4 监控平台的实现方法

4.1 数据库连接方法

从技术角度看， 流行的技术框架基本都可以实现通过浏览器访问数据库， 如Java数据库连接）、ADO以及ODBC等，从安全以及性能角度上来看，最佳的实现方式是将Web服务器和数据库服务器有机结合起来， 让数据库系统和技术成为Web的重要组成部分。

Web服务器端：Web服务器获得用户向Web浏览器提交的交互请求，通过后台数据源触发相应的监控数据库操作，并获得结果，然后利用动态网页生成技术生成HTML页面直观的展示给用户。

Web浏览器端： 通过网页JS向Web服务器发送对监控数据库的操作请求、接收并显示监控数据有关的动态HTML文档等。由于JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机）被绑定在Web浏览器中， 浏览器能够执行Java代码，不断刷新页面，从而实现监控数据的实时浏览与信息报警。

4.2 JDBC访问数据库

Java具有平台无关性， 是面向对象编程最为杰出的工具， 几乎所有的主流操作系统都已经或正在支持Java。Java程序可以在客户端浏览器和网络服务器上执行，利用Java可以在页面中方便地实现活动内容。Java提供了用于连接数据库的接口JDBC，它在概念上与Windows中的ODBC较相似，是一组能够让Java编程人员访问数据库的接口，它定义了数据库操作的脚本，由不同的数据库产品厂家实现具体的操作过程。直接JDBC方式是面向具体产品的， 非直接JDBC-ODBC桥方式则是建立在ODBC的基础上的， 可以访问所有带有ODBC驱动程序的数据库。

4.3 数据库表结构设计

由于是对不同要素、不同阈值的站点要素对比分析情况进行监控以及告警，所以在设计数据表结构的时候，必须要考虑系统的扩展性。本平台主要依据气象观测数据报文标准格式进行构建主表，另外还需要构建告警阈值表以及统计表等。

5 结语

数据要素监控任务就是实时监控台站双套站的数据要素是否一致，并且在要素不一致的情况下把报警信息发送给值班人员，提示值班人员进行检查处理。通过语音告警的表现形式比较直观，可以对信息进行综合表達，某种程度提高了站点数据可用性。

参考文献

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Abstract：First of all，analyzes the weather stations current station and backup station data business background and system functional requirements， and then introduces the principle and composition of analysis platform based on Web， based on database connection scheme is given， and discussed emphatically through a Web browser to access the technical scheme for monitoring database， realized the meteorological offices and stations hours data elements monitoring platform. Finally， a brief summary is made on the operation of the meteorological station element monitoring platform.

Key words：station data；WEB；database