民航西北气象中心运行监控系统的研究与设计

张琰 陈齐亚

摘要：根据民航西北气象中心对于气象设备和业务运行集中监控的迫切需求以及当前运行状况，分析了业务运行保障环节存在的问题。基于SOA架构和组件式的开发理念，设计了包括设备状态监控、业务运行监控和辅助运行管理等功能的监控系统，并且对系统应用框架和网络结构进行了分析和介绍。

关键词：航空气象;监控;应用框架;设计

中图分类号：TP302.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2020）07-59-04

0引言

西北空管局气象中心作为全国空管系统七大气象中心之一，肩负着西北地区航空气象监视，咸阳机场及周边的天气监测、预警、预报服务，气象专用设备设施维护维修，西北地区气象信息服务及隋报交换等任务。

随着近几年气象业务量不断增加，以及气象建设项目的陆续完成，气象中心业务系统越来越庞杂，管理难度越来越大。设备及运行监视采用原有的人工巡视为主、逐级人工信息报送的保障模式已难以适应。同时由于信息传递环节较多，运行效率提升比较受限，不但难以满足运行保障的安全需求，也不能满足行业发展对运行效率大幅提升的要求。为了实现由人防到技防的重大转变，民航西北空管局气象中心提出建设一套气象业务运行监控系统，实现全业务、全流程的运行监控和管理。

1民航西北气象中心运行现状

气象中心需监控的设备设施主要包括机房环境、气象专用及信息系统设备，需要监控的业务产品主要包括报文产品、图形产品，以及信息服务产品。除此之外，资产管理、资料管理、值班管理等采用人工管理方式为主的业务也需要得到改变。

1.1机房情况

气象中心现有五处机房，包括：数据库机房、自动观测机房、雷达机房、新塔台传输机房、外场风廓机房。上述机房的动力和环境都没有监控。

1.2气象专用设备

共有五套系统，包括：常规天气雷达系统、风廓线雷达系统、自动气象观测系统、气象探测监测系统、视频引接系统。上述系统设备的服务器、工作站及工作状态还缺乏监控。

1.3信息系统设备

共有八套信息系统，内网区包括：民航气象二期数据库系统、民航空管分局（站）数据库系统、气象信息服务系统、卫星接收处理系统、陕西省气象局业务系统，外网区包括互联网信息服务系统、空军修正海压服务系统和西北自动观测联网系统，网络拓扑示意图如图1所示，在内网区和外网区之间有网闸设备作单向隔离。上述系统的核心服务器、网络设备、产品和服务情况均缺乏监控。

1.4辅助业务管理

当前，气象中心信息通报、资产管理、资料管理、值班管理等仍主要采用人工管理方式，各部门分别管理，多平台混用，使用不便，管理效能低下。

2存在问题

经过分析，当前气象中心业务运行保障方面存在着以下几方面问题。

（1）现有保障手段和力量对机房环境、设备工作状态、业务运行情况、产品制作流转和服务、资料存储等没做到24小时实时监控。当设备出现故障或业务出现异常时，工作人员不能及时发现和处理。

（2）设备设施安放地点较为分散，跑道内和跑道外、户县和咸阳都有分布，维护人员巡视的工作量大，巡视间隔时间长，无法有效兼顾巡视和故障排除。

（3）气象中心肩负着西北地区气象业务运行信息的统计上报、全区情报交换的监视及统计等职责，现有业务系统无法做到实时监控告警和定时统计，大量运行信息收集处理主要采取事后人工统计方式进行，效率较低。

（4）资产管理、备品备件管理、值班管理、资料管理、信息通报管理等效能低下，亟需得到改进。

3设计目标

针对这些问题，本系统确定以下设计目标。

（1）设备及运行监控方面：实时监控业务运行系统中的各种设备、重要软件、产品数据的运行状态，在设备或软件发生预警或故障时，能够通过多种方式给予值班人员提示，同时对告警进行分级统计，提高业务运行效率。

（2）管理方面：通过该系统来进行信息的上传、收集、下达，完善业务运行管理流程;对设备资产、零备件、资料文档进行管理;对排班、请销假、考勤进行电子化管理，提高管理效率。

4解决方案

考虑实用性和先进性，气象中心运行监控系统设计包括业务监控和管理监控两个部分，其中业务监控包括设备监控、产品监控和机房监控等功能，管理监控包括值班管理、设备及零备件管理、资料统计、信息通报等功能。

4.1架构设计

（1）基于SOA架构

面向服务架构（sOA）背后的思想就是让称为服务的特殊组件来执行各个任务。然后通过协调这些服务的工作给业务流程赋予生命力。SOA要求在任何指定的架构中，需要有统一的服务通讯机制。这种机制应该是松耦合的，并支持对外部的接口。

（2）基于组件式设计理念

本系统建设与开发过程中采用面向对象的设计方法，利用组件技术，以核心业务为主线，以相关政策法规为准则，面向日常工作和业务职能，划分定义各类不同的业务活动，以业务对象为中心来组织数据和实现其相应的计算机化管理模式。

（3）基于B/S架构和Android架构

为满足多用户、多地点对设备的监控管理，本系统采用B/S架构，操作简单，易于维护。其中设备管理模块开发基于Android架构的软件，设备维护人员可通过手持终端进行设备管理。

4.2系统应用框架设计

如图2所示，该系统由12个子系统组成。

（1）机房环境监控子系统：包括温湿度监控、漏水监控、精密空调监控、UPS监控、STS配电柜监控。

（2）设备运行状态监控子系统：包括对设備服务器硬件状态、数据库软件状态、链路传输状态、传感器状态、雷达系统及分机状态、用户工作站状态等进行监控。

（3）产品和服务监控子系统：包括对报文、自动观测资料、雷达资料、卫星资料、图形产品、预报预警等产品的监控。

（4）核心软件监控子系统：包括对MQ队列、数据库连接、通信系统进程等软件运行状态进行监控。

（5）运行状态显示子系统：监控中心大屏幕显示所有的监控结果，设计大屏幕来显示主页，同时支持分屏显示。

（6）监控告警及处理子系统：对告警信息做分级处理，提供电话拨号、短信、声音播报、终端网页显示、大屏显示等多种通知方式。

（7）运行信息收集子系统：包括运行信息上传、审核、下载、汇总等功能。

（8）视频信号引接系统：系统实现视频信号接入功能，可以接入跑道四个位置的视频数据，并且在浏览器端进行实时的监控影像显示。

（9）设备及零备件管理子系统：包括对设备的添加、出库、报废、计量检定等方面进行管理，同時具备二维码打印机，通过手持终端，在接入互联网的情况下，对设备进行随时随地管理。

（10）技术资料及历史资料管理子系统：主要用于气象业务相关资料的查询、编辑、上传及存档。

（11）值班管理子系统：包括排班表管理、在线换班、请假管理、值班通知、考勤统计、值班信息滚动栏展示。

（12）运行数据统计子系统：包括对告警信息、气象产品、运行信息等进行统计分析。

4.3系统网络设计

由于气象中心网络分为内网区和外网区，两个网络之间用网闸作了单向隔离，所以设计了二套独立的监控系统，分别部署在两个区域，如图3。对于视频监控系统和外场UPS系统，接入时，采用防火墙进行隔离。在内网区域部署有集中显示单元，对大屏显示进行适配，通过视频拼接设备，接入大屏。同时，在两个网络区域，分别架设语音服务器，接入语音系统，用于监控电话告警。在外网服务区还部署有基于云服务平台的短息发布系统，用于外网区告警通知和业务管理信息通知。

5结束语

本文根据西北气象中心业务现状及特点设计了气象运行监控系统，在整个系统的设计过程中，充分考虑了各业务部门的需求，将业务监控与运行管理相结合，综合运用B/S架构、云服务平台以及Android架构，同时考虑了系统的安全性，将内网和外网分区域管理。当前，民航西北气象中心业务监控系统已经开始试运行，并在工作效率和管理效率提升方面发挥了一定作用。当然，在试运行过程中，我们也看到了系统存在的一些不足之处，主要表现在监控过于敏感，告警的逻辑、具体规则、阈值还需要在实际工作中逐渐调整优化，最终突出重点信息。同时，在未来如何将人工智能技术与告警信息结合，在机器学习以后，通过细微之处的告警信息提示出未来需要注意的故障点，这都是我们需要学习与研究的地方。