CMACAST系統(tǒng)市縣級(jí)維護(hù)及數(shù)據(jù)解碼應(yīng)用研究

趙嘉琪 鄭志遠(yuǎn) 杜海信 敖艷梅

摘要：為了提高市縣兩級(jí)氣象部門CMACAST數(shù)據(jù)接收及處理能力，結(jié)合國(guó)家局、省氣象局下發(fā)的CMACAST安裝使用指南為依據(jù)，本文著重介紹了CMACAST接收服務(wù)器的安裝、使用，并對(duì)MICAPS解碼程序進(jìn)行了一定的探討。為市縣兩級(jí)氣象部門信息網(wǎng)絡(luò)工作人員的日常工作提供了一定的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：CMACAST；數(shù)據(jù)處理；應(yīng)用研究

基金項(xiàng)目：中國(guó)科學(xué)院寒旱區(qū)陸面過(guò)程與氣候變化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助（LPCC2016001）

中圖分類號(hào)： P414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.22.085

CMACAST，即中國(guó)氣象局衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)，它是集合DVB-S2衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播標(biāo)準(zhǔn)和1個(gè)完整的C波段通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器建成的新一代氣象數(shù)據(jù)衛(wèi)星廣播系統(tǒng)（CMA Cast）。CMACAST系統(tǒng)替代了上世紀(jì)90年代中國(guó)氣象局原有的PCVSAT、FENGYUNCAST、DVB-S三套廣播系統(tǒng)，大幅度增加了氣象資料廣播的種類和數(shù)量，提高了數(shù)據(jù)分發(fā)的時(shí)效性和可靠性，與美國(guó)的GEONETCAST 和歐洲中心的EUMETCAST一起，共同組成了全球?qū)Φ赜^測(cè)信息傳播系統(tǒng)，對(duì)亞太地區(qū)進(jìn)行WMO全球交換資料的分發(fā)和風(fēng)云系列衛(wèi)星云圖產(chǎn)品的廣播。CMACAST系統(tǒng)支持多通道多媒體并發(fā)，支持MPEG2、MPEG4、H.264標(biāo)準(zhǔn)及VGA圖形編碼，支持衛(wèi)星帶寬統(tǒng)計(jì)復(fù)用，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)70Mbps。

現(xiàn)該項(xiàng)目自2010年開(kāi)始試運(yùn)行至今，服務(wù)于中國(guó)氣象局系統(tǒng)已近8年，該系統(tǒng)解決了中國(guó)氣象局整個(gè)系統(tǒng)的MICAPS資料的傳輸及應(yīng)用問(wèn)題。當(dāng)前，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，大數(shù)據(jù)云計(jì)算不斷被引入互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建，在大時(shí)代和環(huán)境背景下，氣象也進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代?，F(xiàn)代氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)種類繁多，既有地面、高空、衛(wèi)星、雷達(dá)等觀測(cè)數(shù)據(jù)，又有各種數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)產(chǎn)品、還有辦公文檔，圖片、文本、圖像和視頻音頻等各類信息，數(shù)據(jù)的處理量已經(jīng)由TB級(jí)別躍升到PB級(jí)別。目前，按照中國(guó)氣象局的部署，CIMISS 的建設(shè)和運(yùn)用雖已上升到了新的高度，但推行到全國(guó)各地市縣級(jí)單位的具體時(shí)間未定，此時(shí)原始數(shù)據(jù)的傳輸與維護(hù)至關(guān)重要?，F(xiàn)有地市和縣級(jí)氣象臺(tái)站的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)能力較弱，原有配發(fā)服務(wù)器工作年限已到，新購(gòu)置的服務(wù)器暫不支持原來(lái)的一鍵式安裝等等都制約著氣象臺(tái)站各類數(shù)據(jù)的正常獲取及應(yīng)用，因此，本文將重點(diǎn)對(duì)整個(gè)CMACAST系統(tǒng)的安裝過(guò)程和數(shù)據(jù)解碼系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)探討，為地市級(jí)乃至縣級(jí)單位衛(wèi)星接收小站的合理維護(hù)提供參考，以供日常工作所需。

1 CMACAST安裝與應(yīng)用

1.1 CMACAST系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求

CMACAST 系統(tǒng)正常運(yùn)行所需服務(wù)器硬件要求如下：CPU主頻1.5GHz以上，內(nèi)存4GB以上，硬盤500G以上，并配備至少兩個(gè)千兆網(wǎng)卡。服務(wù)器操作系統(tǒng)版本需為SUSE linux 11.1 Server 32bit或者64bit，安裝前確認(rèn)安裝為光盤默認(rèn)啟動(dòng)引導(dǎo)。另外，在安裝并且配置成功后，可安裝rear軟件進(jìn)行系統(tǒng)備份和還原。

1.2 CMACAST系統(tǒng)安裝步驟

在進(jìn)入歡迎菜單后，系統(tǒng)默認(rèn)語(yǔ)言為英文，按F2選擇語(yǔ)言模式為中文，按F3 選擇安裝分辨率1024×768，然后選擇菜單項(xiàng)“安裝”，進(jìn)行全新安裝。

選擇安裝語(yǔ)言，確認(rèn)安裝語(yǔ)言為中文，鍵盤布局為英文，左下角圈選接受該許可。

安裝方式選項(xiàng)，選擇全新安裝。

時(shí)區(qū)設(shè)置選項(xiàng)，區(qū)域選擇其他；時(shí)區(qū)選擇GMT+8；勾選將硬件時(shí)鐘設(shè)置為UTC（H），并點(diǎn)擊下一步。

安裝方案選項(xiàng)，選擇安裝方案中“物理機(jī)”安裝，進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置中選擇專家模式，然后點(diǎn)擊分區(qū)。

系統(tǒng)分區(qū)選項(xiàng)，首先，選擇專家模式分區(qū)，并點(diǎn)擊分區(qū)，在進(jìn)入自定義分區(qū)（僅限專家）選項(xiàng)后，若原有系統(tǒng)分區(qū)表存在，則點(diǎn)擊sda硬盤，右鍵刪除所有分區(qū)；若無(wú)分區(qū)表，則點(diǎn)擊右下方的“添加”按鈕。然后，創(chuàng)建主分區(qū)，主分區(qū)包括 “/”（根分區(qū)）、“swap”（交換分區(qū)）和隱藏分區(qū)（用于系統(tǒng)備份恢復(fù)）。其中根分區(qū)大小為20GB，文件系統(tǒng)為Ext3，安裝點(diǎn)為“/”，然后在Fstab選項(xiàng)中選擇由設(shè)備名裝入；交換分區(qū)大小為2GB，交換分區(qū)文件系統(tǒng)選“Swap”，在Fstab選項(xiàng)中，選擇由用戶名裝入；隱藏分區(qū)大小為10GB，隱藏分區(qū)文件系統(tǒng)為Ext3，裝入選項(xiàng)選擇“不裝入分區(qū)”。其次，創(chuàng)建擴(kuò)展分區(qū)，擴(kuò)展分區(qū)包括四個(gè)分區(qū)用于存儲(chǔ)小站接收數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)的掛載點(diǎn)分別為/dvbs2/sdb1、/dvbs2/sdb2、/dvbs2/sdb3、/dvbs2/sdb4。在選擇擴(kuò)展分區(qū)后，選擇“最大大小”，即把磁盤剩余全部空間分給擴(kuò)展分區(qū)。（建議此四個(gè)分區(qū)平均分配硬盤剩余空間，并不少于原配發(fā)服務(wù)器每個(gè)空間60G這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，以免影響系統(tǒng)軟件運(yùn)行）。再次，首先創(chuàng)建第一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)，輸入分配硬盤大小，文件系統(tǒng)選擇“Reiser”，裝入分區(qū)手動(dòng)輸入“/dvbs2/sdb1”，F(xiàn)stab選項(xiàng)中選擇由“設(shè)備名”裝入和“可由用戶裝入”。最后，按照此方法配置其他3個(gè)擴(kuò)展分區(qū)，完成所有分區(qū)后，服務(wù)器系統(tǒng)有三個(gè)主分區(qū)，四個(gè)擴(kuò)展分區(qū)。具體配置如表1所示。

引導(dǎo)程序安裝選項(xiàng)，“從主引導(dǎo)記錄引導(dǎo)”。

安裝系統(tǒng)程序選項(xiàng)，程序安裝中，選擇不安裝NovellAppArmor和打印服務(wù)器，安裝C/C++編譯器和工具。

選擇次要語(yǔ)言選項(xiàng)，選擇次要語(yǔ)言選擇英語(yǔ)（美國(guó)）。

其他選項(xiàng)，設(shè)置root密碼，root密碼建議設(shè)置為“123456”。接著，修改主機(jī)名，主機(jī)名中cccc碼改成對(duì)應(yīng)的地區(qū)碼，并取消DHCP方式更改主機(jī)名。修改網(wǎng)絡(luò)配置，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中，禁用IPv6和防火墻，啟用VNC遠(yuǎn)程管理。然后創(chuàng)建cmacast用戶，用戶密碼為123456，并使用自動(dòng)登陸。同時(shí)顯示分辨率設(shè)置為1024×768。最后取消“為AutoYast復(fù)制此系統(tǒng)”這一選項(xiàng)，即完成了SUSE LINUX系統(tǒng)的初步安裝。

1.3 系統(tǒng)配置

1.3.1 安裝net-snmp軟件 重啟系統(tǒng)后，點(diǎn)擊左下角“計(jì)算機(jī)”，點(diǎn)擊安裝軟件，在搜索欄中，搜索net-snmp ，點(diǎn)此安裝包進(jìn)行安裝。

1.3.2 配置網(wǎng)卡地址 在系統(tǒng)選項(xiàng)欄下中點(diǎn)擊YAST，并選擇網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，然后網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，在靜態(tài)指派IP地址選項(xiàng)下，配置本機(jī)一塊網(wǎng)卡地址為192.168.1.2，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。配置完成后，將接收機(jī)和本服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)接好，可通過(guò)ping 192.168.1.1命令測(cè)試與接收機(jī)是否連通。

1.4小站接收軟件安裝

按照中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心下發(fā)的文件中說(shuō)明，小站的安裝文件有三個(gè)，分別為rootinstall.sh、cmacastinstall.sh、cmacast_full_v1.01.00_yyyymmdd.tgz（參見(jiàn)2012年培訓(xùn)光碟文件），將上述三個(gè)文件拷貝到/home/cmacast/setup目錄下（新安裝的系統(tǒng)沒(méi)有setup目錄，需要用戶在/home/cmacast/目錄下手動(dòng)創(chuàng)建）。

1.4.1 程序運(yùn)行 在桌面上右鍵單擊“在終端中打開(kāi)”，開(kāi)啟一個(gè)對(duì)話框。

在終端鍵盤輸入如下命令：

① cd /home/cmacast/setup 進(jìn)入安裝小站目錄

② ll 查看目錄文件的屬性，需要修改rootinstall.sh屬性

③ su - 進(jìn)入超級(jí)用戶 系統(tǒng)要求輸入口令，口令為123456，回車。

④ cd /home/cmacast/setup 使用超級(jí)用戶訪問(wèn)安裝目錄

⑤ chown root：root rootinstall.sh 修改rootinstall.sh屬性

⑥ ll 查看rootinstall.sh屬性，權(quán)組為root

⑦ /rootinstall.sh 執(zhí)行安裝

⑧ exit 退出root用戶

⑨ /cmacastinstall.sh cmacast_full_v1.01.00_yyyymmdd.tgz

執(zhí)行上述命令，安裝小站程序。需要注意的是，yyyymmdd為安裝文件日期，請(qǐng)根據(jù)安裝文件對(duì)應(yīng)日期名稱安裝。安裝成功后，會(huì)出現(xiàn)“done”字樣。執(zhí)行完腳本后請(qǐng)關(guān)閉所有終端窗口，以便使bash的環(huán)境變量設(shè)置生效。安裝完畢后，桌面將出現(xiàn)CMACAST的啟動(dòng)圖標(biāo)，即完成了操作系統(tǒng)和小站應(yīng)用軟件的安裝。然后將加密狗插到計(jì)算機(jī)上，雙擊桌面上的CMACAST圖標(biāo)啟動(dòng)小站軟件就能實(shí)現(xiàn)軟件的正常運(yùn)行。

1.4.2 易出現(xiàn)的錯(cuò)誤情況 在安裝CMACAST軟件時(shí)，在終端對(duì)話框中執(zhí)行./cmacastinstall.sh cmacast_full_v1.01.00_yyyymmdd.tgz文件時(shí)有些服務(wù)器會(huì)出現(xiàn)如下：

error：Failed dependencies

Libusb-0.1.so.4 is needed by granddog-2.0.0-2.i386

chmod：無(wú)法訪問(wèn) “/opt/granddog”沒(méi)有那個(gè)文件或目錄

sudo：/opt/granddog/usb/load_daemon.sh：command not found

導(dǎo)致CMACAST軟件無(wú)法安裝成功的原因多因?yàn)槿鄙賚ibusb-0_1-4軟件。點(diǎn)擊linux桌面左下角計(jì)算機(jī)，選擇安裝系統(tǒng)選項(xiàng)，輸入root密碼123456后，出現(xiàn)搜索選項(xiàng)欄，并在其中輸入libusb，找到libusb-0_1-4安裝包，并將其勾選安裝即可，然后再按照第1步在終端鍵盤重新輸入介紹的命令即可順利完成安裝。

2 MICAPS數(shù)據(jù)的解碼與應(yīng)用

由于MICAPS解碼軟件為中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心所下發(fā)，安裝說(shuō)明詳細(xì)，操作簡(jiǎn)單，因此安裝步驟不再贅述。作者以多年實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)推薦解碼軟件為國(guó)家氣象信息中心下發(fā)的MDS數(shù)據(jù)解碼軟件，此軟件替代以往使用的dataCMACAST1.9系列產(chǎn)品，界面更直觀，操作更易上手，缺點(diǎn)為數(shù)據(jù)處理量大，按照地市級(jí)氣象部門經(jīng)常使用服務(wù)器性能來(lái)看，不宜MDS解碼與CMACAST軟件推送傳圖共用，按照經(jīng)驗(yàn)和使用結(jié)果，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)解碼軟件停止運(yùn)行及數(shù)據(jù)資料傳輸卡頓等問(wèn)題，因此建議日常使用兩臺(tái)服務(wù)器分別處理小站數(shù)據(jù)推送及MDS數(shù)據(jù)解碼工作，以便實(shí)現(xiàn)MICAPS數(shù)據(jù)的應(yīng)用最大化，同時(shí)建議市、縣級(jí)臺(tái)站關(guān)掉CMACAST軟件中外國(guó)云圖/SATE_MULTI_001以及本臺(tái)站級(jí)別日常應(yīng)用少的風(fēng)云3A、3B、3C相關(guān)數(shù)據(jù)，因?yàn)樵擃悢?shù)據(jù)大小都以GB為單位下發(fā)，嚴(yán)重占據(jù)數(shù)據(jù)帶寬，影響日常數(shù)據(jù)解碼，同時(shí)也可根據(jù)實(shí)際情況關(guān)閉不需要的相關(guān)CMACAST軟件推送通道，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解碼的最大集約化，可利用率也會(huì)大大的提高。

3 總結(jié)與討論

本文著重?cái)⑹隽薈MACAST地市級(jí)及縣級(jí)小站從服務(wù)器重新安裝到軟件安裝使用的整個(gè)過(guò)程，為筆者維護(hù)單位衛(wèi)星接收小站的實(shí)際過(guò)程，在此敘述并記錄下來(lái)以供大家參考。

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作者簡(jiǎn)介：趙嘉琪，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：氣象預(yù)報(bào)及氣象信息網(wǎng)絡(luò)。