基于手機APP“氣象信息網絡”遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

王新清，哈斯塔木嘎

（內蒙古錫林郭勒盟氣象局，內蒙古錫林浩特026000）

0 引言

氣象信息網絡是氣象業(yè)務的重要組成部分，是各類氣象業(yè)務的基礎[1-2]。隨著氣象現(xiàn)代化建設目標實現(xiàn)，通過網絡處理、交換的業(yè)務數(shù)據量隨之爆炸式增長，網絡帶寬不斷加寬，節(jié)點數(shù)量不斷擴充，氣象信息網絡監(jiān)控、故障排除、維修維護工作日益繁重且困難劇增[3-4]。利用現(xiàn)有技術條件如何提高氣象信息網絡管理效率及成效也成為業(yè)務工作的重要命題?，F(xiàn)今網絡掃描技術向智能化技術方向發(fā)展[5-6]。利用現(xiàn)有技術建立氣象信息網絡管理系統(tǒng)意義重大[7-8]。張方等[9]基于GIS技術實現(xiàn)了氣象信息網絡綜合監(jiān)控系統(tǒng)。李新慶等[10]利用開源軟件開發(fā)了氣象信息網絡監(jiān)控系統(tǒng)。姚志平[11]基于WEB服務實現(xiàn)了氣象網絡監(jiān)控系統(tǒng)。隨著移動網絡迅速發(fā)展和移動終端計算能力不斷提升，以手機終端為載體的氣象業(yè)務系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，在氣象業(yè)務中起到重要作用[12-14]。而國內氣象信息網絡監(jiān)控中使用手機APP平臺實屬鮮見，而移動網絡信號覆蓋廣、傳輸快，智能手機的應用也已普及，為實現(xiàn)氣象信息網絡監(jiān)控提供了基礎。隨著氣象行業(yè)信息量呈指數(shù)增加，對于信息可靠、安全的傳輸環(huán)境提出苛刻要求，也為業(yè)務人員監(jiān)控帶來巨大挑戰(zhàn)[15-16]。文中針對氣象信息網絡實時監(jiān)控業(yè)務薄弱環(huán)節(jié)，在內網PC機實時監(jiān)控網絡運行情況的基礎上，充分利用現(xiàn)有資源，通過物聯(lián)網技術手段“互聯(lián)網+氣象技術保障移動終端”，提出基于智能手機APP的“氣象信息網絡”遠程監(jiān)控系統(tǒng)的建設思路，實現(xiàn)網絡故障脫離現(xiàn)場、遠程監(jiān)控、第一時間發(fā)現(xiàn)、及時響應，加快推進技術保障現(xiàn)代氣象業(yè)務的發(fā)展，實現(xiàn)對氣象信息網絡業(yè)務運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控管理，使信息網絡運維保障信息化水平和運維保障能力得到進一步提高，提高網絡運維工作效率。同時減輕網絡管理工作負擔，提高了對突發(fā)事件的快速反應能力，面向臺站網絡管理員提供網絡狀態(tài)實時監(jiān)控，以期為提高氣象信息網絡穩(wěn)定運行提供有力支撐。

1 軟件系統(tǒng)設計

由于探測網空間分布廣且業(yè)務人員流動性大，提出了“一級部署、二級應用”的部署技術路線，其含義是指在市級部署后臺系統(tǒng)，為臺站、市局兩級用戶提供應用服務。根據這一設計思想，市級實為分布式部署，即多探測點同步探測數(shù)據，匯總于主服務器，形成市級和臺站級兩級模式的監(jiān)控業(yè)務結構。

1.1 系統(tǒng)總體框架

基于MVC框架模式[17-19]。C層負責業(yè)務邏輯，運行核心業(yè)務邏輯，完成氣象信息設備探測智能化算法調度。V層面或稱表示出，利用Html5+技術，實現(xiàn)PC與智能終端用戶與系統(tǒng)交互功能，提供運行監(jiān)控、錯誤報警、交互命令等多種服務。系統(tǒng)架構采用C/S與B/S相結合方式[20-21]。C/S部分主要指分布式后臺，每個獨立的探測后臺運行與氣象信息關鍵節(jié)點，負責節(jié)點網絡內設備狀態(tài)監(jiān)控；B/S部分主要指用戶與系統(tǒng)后臺交互所開發(fā)的WebService和數(shù)據接口。M層負責數(shù)據，利用EntityFramework技術實現(xiàn)了其它核心模塊與數(shù)據庫交互的接口。整體后臺通過.net環(huán)境開發(fā)，實現(xiàn)了出高并發(fā)、低耦合、強伸縮、開放性、安全性軟件平臺。手機App通過Html5+Runtime技術[22-23]，解決了兼容性、擴展性、移植性等問題。

氣象信息網絡監(jiān)控系統(tǒng)由信息網絡控制中心和遠程監(jiān)控APP組成。系統(tǒng)業(yè)務結構見圖1。

圖1 系統(tǒng)結構圖

1.2 信息網絡控制中心

信息網絡控制中心是基于Windows平臺，主要由管理服務器、瀏覽器、計算機網絡連接設備等組成，通過運行的“錫林郭勒盟氣象技術保障綜合信息平臺”進行管理。

1.2.1 信息網絡控制中心結構 系統(tǒng)主要基于網絡技術，結合氣象信息設備功能特點，構建了盟市、旗縣兩級監(jiān)控、預警系統(tǒng)。中心主要由虛擬數(shù)據服務器[24-25]、計算機網絡連接設備和氣象信息設備等組成。后臺運行方式為無人值守，智能化方式，所有信息最終通過顯示終端設備提供給用戶。后臺部署拓撲如圖2。

圖2 控制中心結構圖

1.2.2 氣象信息網絡控制中心功能 監(jiān)控中心按網絡分類，對監(jiān)控點實施24 h無間斷監(jiān)控。實現(xiàn)局域網內氣象信息網絡運行監(jiān)控，提高全盟信息網絡業(yè)務運行管理的時效性。由設備探測模塊、數(shù)據處理模塊、智能控制模塊組成。

（1）設備探測模塊。利用TCP/UDP編程，利用現(xiàn)有研究成果構建不同信息TCP/UDP報文，以并行執(zhí)行方法同時探測同一設備或多種設備，在分布式部署環(huán)境中算法分布于各個節(jié)點運行，精度和效率同時提升。如圖3，設Pj代表某種探測報文，共有m種探測方式，所有的探測方法樣例可以表示為測試方法集(P1，P2，...，Pj，...，Pm)，Mi為目標主機，共有n種目標主機(M1，M2，...，Mi，...，Mn)；對應于i主機探測方法Pj的返回結果用μij表示，則可以用(μi1，μi2，...，μii，...，μin)表示i主機所有探測結果詳細信息。

圖3 探測方法及目標主機

（2）數(shù)據處理模塊。定義統(tǒng)一的數(shù)據表達格式，整理原始數(shù)據，根據系統(tǒng)控制模塊調度與其他模塊交互網絡類型數(shù)據，并按照定義存取數(shù)據。

（3）智能控制模塊。智能化調度探測模塊對節(jié)點設備進行24 h無間斷探測，并保證網絡負載，時間和精度，與數(shù)據處理模塊進行數(shù)據交互。分為網絡信息掃描和網絡監(jiān)控兩個功能。圖4所示網絡掃描程序定期運行一次（為避免不必要網絡堵塞周期定為1天），通過探測方法集合{Pj}探測并記錄主機Mi網絡信息；網絡監(jiān)控則智能監(jiān)控網絡的通斷等運行情況。實際運行時程序由一個或多個副本組成，視網絡情況可以部署于多個網絡節(jié)點，程序分布于不同網絡中自動探測網絡并把結果同步到數(shù)據處理模塊；整個網絡中一個副本可以正常運行，但節(jié)點眾多時可能引起網絡堵塞，多個復雜網絡建議部署多個副本。

1.3 遠程監(jiān)控APP

氣象信息網絡遠程監(jiān)控APP是基于移動互聯(lián)網平臺而研發(fā)的基于客戶服務器模式架構的手機客戶端APP，命名為“通訊寶”。用戶通過手機客戶端APP對全盟網絡運行最新情況進行監(jiān)控。

“通訊寶”不受時間地點的限制，對信息網絡運行進行監(jiān)控，網絡故障告警通知，網絡管理員及時響應及時排除。同時減少工作人員頻繁出入機房進行維護管理次數(shù)，減少因此而帶來的機房安全隱患。其主要功能如下：

（1）網絡運行狀態(tài)實時監(jiān)控：通過移動終端實現(xiàn)對全盟廣域網、盟級局域網、縣級局域網、服務器組等運行情況的監(jiān)控，實現(xiàn)對機房設備狀態(tài)、環(huán)境安全情況的直接監(jiān)控。

（2）網絡運行故障實時通知：故障實現(xiàn)網絡故障脫離現(xiàn)場、遠程監(jiān)控、第一時間發(fā)現(xiàn)、及時排除，提高網絡運維工作效率。同時為網絡管理人員提供了先進便利的管理手段，實時的管理網絡運行信息，減少差錯，減輕工作負擔，提高了對突發(fā)事件的快速反應能力。

（3）手機APP實現(xiàn)隨時隨地遠程實時監(jiān)控。實時隨地監(jiān)控全盟氣象地面信息網絡運行狀態(tài)，包括到國家局地面寬帶網絡、到自治區(qū)地面寬帶網絡、到15個旗縣地面寬帶網絡。又包括盟級局域網、縣級局域網的實時監(jiān)控。還包括盟局核心服務器、業(yè)務平臺，縣級自動站、業(yè)務平臺等重要業(yè)務節(jié)點。

圖4 探測調度流程圖

2 系統(tǒng)優(yōu)點及應用情況

2.1 安裝應用廣泛便捷

客戶端-通訊寶應用安裝通過智能手機掃描二維碼圖形，下載安裝應用。①安裝完成后，通過控制中心記錄用戶帳戶信息，進行用戶的合法性檢測。有賬號的用戶可輸入用戶名和密碼登錄即可，沒有賬號的用戶可先輸入用戶名和密碼進行注冊，然后登錄即可。使得手機監(jiān)控更加安全可靠；②應用場合廣泛，滿足單位內和單位外的不同需求。網絡管理員用戶外出期間，不用擔心網絡運行安全狀況，可以隨時隨地查看單位網絡運行情況；③信息網絡故障時，系統(tǒng)會將異常情況在第一時間發(fā)送到你的手機，隨時提醒，給你親臨現(xiàn)場的感覺。

2.2 網絡環(huán)境不受限制

隨著互聯(lián)網4G通信全覆蓋應用，網絡健全，覆蓋面廣，幾乎無處不在。使用手機監(jiān)控，幾乎不受區(qū)域限制。①目前中國移動的GPRS網絡、中國聯(lián)通的CDMA網絡以及城市內的4G網絡全覆蓋。客戶端-通訊寶依托運營商手機4G數(shù)據網絡信號，只要是有手機數(shù)據網絡的地方就能隨時隨地實現(xiàn)實時的網絡監(jiān)控；②隨著智慧城市建設，城市公共網絡資源WiFi全覆蓋?？蛻舳?通訊寶依托公共網絡資源WiFi信號，只要是有公共網絡資源WiFi的地方，手機自動切換場景聯(lián)網達到隨時隨地實現(xiàn)實時的網絡監(jiān)控；③接入互聯(lián)網降費提速，物聯(lián)卡應用、固定免費流量等。客戶端-通訊寶以4G數(shù)據網絡上網為主，當手機檢測到有公共網絡資源WiFi信號時，自動切換到公共網絡。當手機檢測不到公共網絡資源WiFi信號時，自動切換到4G數(shù)據網絡。保證遠程監(jiān)控的可靠性。

2.3 運行環(huán)境安全穩(wěn)定

目前智能手機產品全覆蓋應用，只要會用手機，就可實現(xiàn)手機監(jiān)控。局域網內用戶端通過瀏覽器Web訪問實現(xiàn)網絡監(jiān)控。通過智能手機客戶端-通訊寶進行網絡監(jiān)控操作簡便。控制中心運行環(huán)境安全穩(wěn)定，數(shù)據服務器、管理服務器后臺業(yè)務運行穩(wěn)定。

3 結論

“氣象信息網絡遠程監(jiān)控”系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)了全盟信息網絡運行的實時監(jiān)控，實現(xiàn)信息網絡業(yè)務的客觀化、自動化、科學化的管理。提升了全盟信息網絡業(yè)務的綜合保障能力。經過近幾年的設計開發(fā)和應用，完善了氣象信息網絡監(jiān)控業(yè)務，系統(tǒng)功能逐步完善提高，受到網絡保障業(yè)務人員同行專家好評。但隨著氣象業(yè)務量激增，信息網絡所承載業(yè)務量及內容也日新月異，給日常維護工作不斷提出新的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有功能還需更新完善，網絡探測算法智能程度有待深度開發(fā)，而且監(jiān)控平臺只是技術裝備業(yè)務體系中的一個環(huán)節(jié)，應與其他氣象業(yè)務工作緊密銜接，很多細節(jié)仍需完善。