省級氣象裝備保障業(yè)務(wù)一體化系統(tǒng)應(yīng)用進展

劉偉+宮軍+董克非+?；?易濤

[摘 要]現(xiàn)代化氣象探測設(shè)備種類繁多、數(shù)量龐大，傳統(tǒng)的人工紙質(zhì)化管理模式已不能滿足氣象裝備保障的智能化管理需求。而建立氣象裝備保障智能信息管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)對全省各類氣象裝備全壽命的跟蹤，提高省氣象裝備庫存管理的科學(xué)性和現(xiàn)代化水平，及省氣象技術(shù)裝備配置、調(diào)撥供應(yīng)等技術(shù)保障體系的運轉(zhuǎn)效率，同時也可以提升各類氣象裝備備件的實際運行效能?；诖?，本文探討了省級氣象裝備保障業(yè)務(wù)一體化系統(tǒng)的應(yīng)用進展。

[關(guān)鍵詞]氣象裝備；融合；一體化

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.045

[中圖分類號]TP315；P414 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）22-00-02

1 研究背景

隨著科學(xué)科技的發(fā)展和現(xiàn)代化氣象業(yè)務(wù)的需求，氣象裝備使用的種類和數(shù)量也在不斷增加，全國目前已建立并投入業(yè)務(wù)運行的國家級地面氣象觀測設(shè)備主要包括：新一代天氣雷達站156個，L波段雷達探空站120個，自動氣象觀測站2 422個，國家級土壤水分觀測站1 688個，國家級GNSS/MET水汽觀測站601個，國家級雷電觀測站357個，各級地方氣象部門建成的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及以下區(qū)域自動氣象站約有5萬余個，裝備供應(yīng)保障任務(wù)越來越重。通過裝備保障業(yè)務(wù)一體化系統(tǒng)建設(shè)，建立信息化、集約化、標準化的省級裝備保障業(yè)務(wù)一體化系統(tǒng)，以統(tǒng)一的保障規(guī)范、編碼規(guī)范、編碼條目、站網(wǎng)信息、倉儲信息為基礎(chǔ)，將全國范圍內(nèi)現(xiàn)有的裝備信息全部進行規(guī)范化入庫，包括在用、庫存的所有裝備，實現(xiàn)裝備保障業(yè)務(wù)信息化。通過應(yīng)用現(xiàn)有省級與國家級CIMISS建設(shè)資源，融合交互省級現(xiàn)有4個業(yè)務(wù)系統(tǒng)（運行監(jiān)控（ASOM）、動態(tài)管理、計量檢定、測試維修）數(shù)據(jù)與功能，實現(xiàn)裝備保障業(yè)務(wù)集約化。同時，建立健全保障業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)裝備從出廠、驗收到臺站應(yīng)用報廢的全壽命跟蹤管理，并集約相關(guān)企業(yè)展示信息、領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)發(fā)布信息，保證保障管理的閉環(huán)與信息通暢，實現(xiàn)裝備保障業(yè)務(wù)標準化。

應(yīng)用現(xiàn)有省級與國家級CIMISS資源，建立省級裝備保障業(yè)務(wù)一體化，統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源池，從物理與邏輯兩個層面融合省級現(xiàn)有的運行監(jiān)控系統(tǒng)、動態(tài)管理系統(tǒng)、計量檢定系統(tǒng)、測試維修系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并將全國范圍內(nèi)現(xiàn)有的裝備信息全部進行規(guī)范化入庫，包括在用、庫存的所有裝備，實現(xiàn)省級裝備保障業(yè)務(wù)的集約化建設(shè)；同時，建立標準的省級裝備保障業(yè)務(wù)規(guī)范，以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源池為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)有各業(yè)務(wù)系統(tǒng)已實現(xiàn)的功能與流程，通過切割與取舍這些功能，建立省級裝備保障業(yè)務(wù)一體化平臺，實現(xiàn)省級業(yè)務(wù)流程再造與標準化管理。

2 技術(shù)選型

2.1 設(shè)備信息

省級裝備保障業(yè)務(wù)一體化系統(tǒng)中具有二維碼形式管理設(shè)備，從而通過二維碼可以跟蹤氣象裝備全生命周期數(shù)據(jù)，使用光學(xué)識別、射頻識別等感知層技術(shù)，依據(jù)《氣象觀測裝備分類與編碼方法》規(guī)定的編碼規(guī)則，標記每一個觀測設(shè)備及備件，使一體化系統(tǒng)中所有測試具有唯一性的“身份證”。

2.2 軟件架構(gòu)

在系統(tǒng)建設(shè)方面選用應(yīng)用廣泛的面向?qū)ο蟮腏ava語言；后端使用Springmvc、Mybatis框架；前端使用jQuery、EasyUI；數(shù)據(jù)庫采用SQL SERVER 2008。

Springmvc具有強大的靈活性和擴展性，基于注解方式使用可以減少XML配置文件，只需要關(guān)注功能實現(xiàn)，使用更方便。Springmvc具有非常好的單元測試框架，無需啟動服務(wù)器即可快速進行單元測試，這對開發(fā)質(zhì)量提高有非常大的幫助。

Spring框架版本提高到使用4.x，此版本支持大量Java新的規(guī)范標準，與各個第三方框架也有更好的兼容性。

使用Dubbo框架抽離核心業(yè)務(wù)開發(fā)獨立接口對外提供服務(wù)，Dubbo是一個分布式服務(wù)框架，提供了服務(wù)注冊和監(jiān)控管理等功能，在Java中能夠友好地開發(fā)服務(wù)和被調(diào)用，對調(diào)用者而言，就像調(diào)用本地方法一樣簡單。服務(wù)抽離以后，不但能滿足現(xiàn)有系統(tǒng)的使用，還能為今后可能的其他系統(tǒng)提供服務(wù)。

目前，系統(tǒng)的卡頓主要是由于頁面渲染由后端進行處理，后端存在大量的查詢，這部分操作是同步進行的，一旦時間過長，會讓頁面響應(yīng)緩慢，造成卡頓。為了解決這個問題，系統(tǒng)采用前后端分離的設(shè)計，頁面和數(shù)據(jù)異步加載，減少頁面響應(yīng)時間，提高用戶體驗。并且前端分離后，采用模塊化框架進行管理，讓Java Script組織結(jié)構(gòu)更加合理便于開發(fā)維護。

引入Mybatis持久化框架，簡化數(shù)據(jù)庫操作邏輯，單獨維護管理SQL，與程序代碼解耦。

2.1 軟件分層架構(gòu)設(shè)計

軟件架構(gòu)采用多層、模塊化設(shè)計，最大化解耦，降低各個層級和模塊之間的依賴，便于后期擴展和維護，且各個模塊彼此獨立。

架構(gòu)技術(shù)說明。①依賴管理選型：項目采用Spring框架處理依賴管理，將對象之間的依賴關(guān)系交由Spring進行控制，避免硬編碼造成的程序過渡耦合，可以讓開發(fā)人員更加專注于上層業(yè)務(wù)實現(xiàn)。②面向切面：Spring框架提供了面向切面編程功能，許多不易用傳統(tǒng)面向?qū)ο髮崿F(xiàn)的功能使用面向切面可以輕松應(yīng)對。③事務(wù)管理：Spring框架還提供了聲明式事務(wù)管理功能，數(shù)據(jù)庫事務(wù)不再需要硬編碼，通過聲明式的方式靈活進行事務(wù)的管理，提高開發(fā)效率和質(zhì)量。④單元測試：基于Spring框架后，可以實現(xiàn)用非容器依賴的編程方式進行幾乎所有的測試工作，單元測試不再是件成本高昂的事情，隨手可做。最后，Spring不排斥各種優(yōu)秀的框架，相反，其可以降低各種框架的使用難度，特別是在系統(tǒng)引入技術(shù)較多時，統(tǒng)一代碼風格有重要作用。⑤持久化框架：持久化框架采用Mybatis實現(xiàn)，Mybatis是一個基于XML的輕量級持久化框架，其可以很好地把數(shù)據(jù)庫SQL代碼從程序代碼中剝離出來，讓代碼可讀性更高、更整潔。并且基于Mybatis可以很好地處理數(shù)據(jù)庫的入庫查詢類型轉(zhuǎn)換以及日志記錄工作。⑥權(quán)限框架：權(quán)限控制使用Apache Shiro進行管理，Shiro在保持強大功能的同時，還在簡單性和靈活性方面擁有巨大優(yōu)勢，能夠非常清晰地處理認證、授權(quán)、管理會話以及密碼加密。⑦前端框架：系統(tǒng)引入了包含模板渲染、界面UI組件庫、模塊化管理等核心功能的前端框架，并且各個框架都只專注于核心的功能，非常輕量級，對于后期可能發(fā)生的意外變化有很高的適應(yīng)性。除了最流行的jQuery，界面使用基于jQuery的Easyui組件庫，對界面進行美化和交互動作實現(xiàn)。模塊化管理方面使用Requrejs進行管理，可以讓Java Script代碼像Java代碼一樣具有清晰的層次結(jié)構(gòu)和封裝復(fù)用功能。同時Requrejs也對css、html模板進行管理，每一次的請求服務(wù)器只需要返回變化的一小部分數(shù)據(jù)，前端對數(shù)據(jù)進行渲染并展示在瀏覽器上，大大減輕了服務(wù)端的壓力。⑧前端架構(gòu)設(shè)計：前端采用Requrejs框架進行構(gòu)建，采用模板+腳本+樣式的模式在客戶端瀏覽器進行頁面渲染，后臺服務(wù)只負責提供數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，沒有任何頁面渲染工作，這樣的架構(gòu)方式將后臺服務(wù)渲染頁面的工作交給客戶端瀏覽器進行，大大減輕了服務(wù)器的負載壓力。同時Requrejs的模塊化功能解決了前端Java Script腳本數(shù)量龐大難以管理的難題，依據(jù)按需加載，與后臺進行數(shù)據(jù)交互，提高系統(tǒng)性能。endprint

2.2 服務(wù)架構(gòu)

2.2.1 Dubbo服務(wù)

業(yè)務(wù)層處理采用SOA設(shè)計思想，面向服務(wù)設(shè)計理念，把業(yè)務(wù)層邏輯抽象為服務(wù)，降低業(yè)務(wù)復(fù)雜度和優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?；贒ubbo實現(xiàn)的服務(wù)集群可以有效保障業(yè)務(wù)高性能、高可用運行，Dubbo對Java非常友好，可以像調(diào)用一個本地方法一樣調(diào)用服務(wù)，對開發(fā)者沒有其他額外工作。

在Dubbo中使用Zookeeper作為服務(wù)注冊中心，服務(wù)端和客戶端彼此通過Zookeeper進行協(xié)調(diào)調(diào)用，服務(wù)在運維中支持熱部署，有效減輕維護工作量，并且Dubbo是分布式的，可針對業(yè)務(wù)負載情況進行多點集群部署，提高系統(tǒng)承載能力。

使用Dubbo后，這些服務(wù)除了為一體化系統(tǒng)提供服務(wù)，還可為其他系統(tǒng)提供服務(wù)，無需再開發(fā)。

2.2.2 部署架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)采用多層分布式架構(gòu)，按照職責劃分可分為以下幾層。

Web服務(wù)層：負責協(xié)調(diào)、調(diào)度客戶端請求，對請求進行負載均衡分發(fā)處理，管理部署所有Web靜態(tài)資源。

Web服務(wù)接口層：負責業(yè)務(wù)后臺處理和轉(zhuǎn)發(fā)請求，對接Dubbo服務(wù)。

Dubbo服務(wù)層：分布式的服務(wù)治理框架，把核心業(yè)務(wù)邏輯獨立成單獨的服務(wù)統(tǒng)一進行注冊管理。

3 功能設(shè)計

省級裝備保障業(yè)務(wù)一體化系統(tǒng)，將現(xiàn)有省級大氣探測中心4套業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行整合、打通、融合，從而開發(fā)成一套整體業(yè)務(wù)系統(tǒng)。其主要功能模塊包括：數(shù)據(jù)采集分析、運行監(jiān)控、觀測數(shù)據(jù)、維護維修、物資供應(yīng)、計量檢定以及運行評估等功能點。

3.1 數(shù)據(jù)采集分析

融合現(xiàn)有ASOM采集功能，在現(xiàn)有ASOM數(shù)據(jù)采集分析功能的基礎(chǔ)上進行升級改造，通過省級Cimiss接口獲取10類裝備（包括天氣雷達、風廓線雷達、探空系統(tǒng)、國家級自動站、區(qū)域自動站、土壤水分站、GNSS/MET水汽觀測站、雷電監(jiān)測站、大氣成分站以及風能站）站點數(shù)據(jù)情況、數(shù)據(jù)延誤情況、數(shù)據(jù)準確情況等信息，進行質(zhì)控分析。

3.2 運行監(jiān)控

融合現(xiàn)有ASOM運行監(jiān)控模塊功能，將數(shù)據(jù)采集后的結(jié)果以GIS地圖形式或時序圖，帶有運行狀態(tài)展示、數(shù)據(jù)展示、站點填圖、數(shù)據(jù)填圖、告警展示、少量數(shù)據(jù)統(tǒng)計展示等功能，將數(shù)據(jù)直觀展示給用戶使用。

3.3 觀測數(shù)據(jù)

融合現(xiàn)有ASOM觀測數(shù)據(jù)模塊功能，以國家級自動站為例，可以詳細查詢降雨、風向、風速等信息。

3.4 維護維修

融合現(xiàn)有ASOM維護單管理功能，臺站級維護人員每天填寫設(shè)備日巡查單據(jù)，每周填寫周維護單據(jù)，每月填寫月維護單據(jù)，汛前填寫汛前巡檢單據(jù)。

融合現(xiàn)有ASOM維護維修模塊中故障單、停機通知功能及現(xiàn)有省級測試維修平臺整體業(yè)務(wù)功能，實現(xiàn)通過設(shè)備運行監(jiān)控情況，系統(tǒng)可以分析設(shè)備告警信息，由告警生成故障單信息及停機信息。

3.5 物資供應(yīng)

融合現(xiàn)有ASOM供應(yīng)管理模塊及物資動態(tài)管理系統(tǒng)所有功能，并修復(fù)兩套系統(tǒng)不完善的功能點，通過該功能模塊實現(xiàn)全省設(shè)備采購、調(diào)撥、送修、送檢、啟用、換下以及報廢的全生命周期流程管理，且可以通過多維護信息展示查詢分析設(shè)備的使用狀況、維修情況等信息。

3.6 計量檢定

融合現(xiàn)有物資供應(yīng)系統(tǒng)送檢功能與計量檢定（3MS）系統(tǒng)所有業(yè)務(wù)功能，實現(xiàn)檢定人員通過省級一體化系統(tǒng)統(tǒng)一入口，將全省送檢至檢定人員處的設(shè)備進行計量檢定，從而完成設(shè)備計量檢定。

4 運行效果

系統(tǒng)上線運行后打通了現(xiàn)在大探中心業(yè)務(wù)科室的數(shù)據(jù)流程，減輕了業(yè)務(wù)人員完成一項工作還需登錄多套系統(tǒng)的繁瑣工作，且數(shù)據(jù)流程打通后實現(xiàn)了設(shè)備全生命周期管理及查詢。

5 結(jié) 語

氣象裝備保障業(yè)務(wù)一體化系統(tǒng)的建設(shè)，在現(xiàn)有4套業(yè)務(wù)系統(tǒng)（運行監(jiān)控（ASOM）、動態(tài)管理、計量檢定、測試維修）的基礎(chǔ)上，整合業(yè)務(wù)流程及數(shù)據(jù)流程，融合4套業(yè)務(wù)系統(tǒng)中所有站網(wǎng)信息數(shù)據(jù)、人員信息數(shù)據(jù)、配置碼表數(shù)據(jù)。其中，運行監(jiān)控（ASOM）系統(tǒng)融合數(shù)據(jù)采集分析、運行監(jiān)控、觀測數(shù)據(jù)、維護維修、信息發(fā)布、運行評估功能模塊；物資動態(tài)管理系統(tǒng)與運行監(jiān)控（ASOM）系統(tǒng)中供應(yīng)管理模塊功能進行重新設(shè)計數(shù)據(jù)整合、梳理，開發(fā)出更符合實際業(yè)務(wù)流程的物資供應(yīng)管理模塊，實現(xiàn)設(shè)備裝備采購、調(diào)撥、送修、送檢、啟用、換下、報廢以及消耗全生命周期流程集約化管理；一體化系統(tǒng)實現(xiàn)在計量檢定系統(tǒng)中單點登錄，數(shù)據(jù)送檢出庫至計量檢定系統(tǒng)，檢定結(jié)束將檢定結(jié)果同步回一體化系統(tǒng)中對應(yīng)數(shù)據(jù)的閉環(huán)流程；一體化系統(tǒng)實現(xiàn)在測試維修平臺中單點登錄，數(shù)據(jù)送修出庫至測試維修平臺，測試維修結(jié)束將測試維修結(jié)果同步到一體化系統(tǒng)中對應(yīng)數(shù)據(jù)的閉環(huán)流程；從而省級及省級以下業(yè)務(wù)人員只需登錄省級裝備保障業(yè)務(wù)一體化系統(tǒng)中即可進行各大業(yè)務(wù)操作，不需再登錄4個系統(tǒng)分別操作，實現(xiàn)了省級裝備保障業(yè)務(wù)的集約化建設(shè)，并完成了省級業(yè)務(wù)流程再造與標準化管理。

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