基于策略的气象装备运行环境安全监测系统研究与设计

胡友彬，阮 鲲，杨长业

（解放军理工大学气象海洋学院，江苏 南京211101）

由于地球气候异常而导致的极端和灾害性天气频发，严重影响了社会的进步和国民经济的发展，并造成巨大人员和财产损失，迫切要求气象部门能全面、精确、及时地提供气象预报，以便有效进行防灾抗灾。为了满足精确化气象保障的要求，近年来大批结构复杂、技术含量高的气象装备得到了广泛使用，因此气象装备运行环境的安全保障的重要性和需求日益凸现。目前气象部门还没有对影响装备运行的温度、湿度、电压、零地压差、接地电阻以及尘埃等环境要素进行有效监测，同时也缺乏防火、防泄漏（氢气、汞以及电磁辐射）的安全报警措施，存在着一定的安全隐患。

根据装备连续业务运行以及部分装备运行无人值守的实际，研制的气象装备运行环境安全监测及预警系统能够对气象部门的预报室、雷达室、卫星室、电信室、维修室、计量室、测报室、制氢房以及器材库等场所进行全面监测，及时发现并消除故障隐患，延长气象装备的无故障工作时间，提高装备的安全稳定运行水平和保障能力，为气象天气预报保障提供有力的支撑，本文就自主开发的气象装备运行环境安全监测系统的体系结构以及核心功能设计方法进行研究和讨论[1]。

1 系统体系结构与逻辑设计

根据气象部门分散广泛、气象要素各异的特点，综合考虑系统的灵活性与适应不同地域的要求，确定本系统采用集散监控模式和嵌入式技术，选择“多点多要素”可配置的“积木式”系统框架结构，基于星型拓扑结构连接各个采集模块。终端监控与预警程序采用WEB体系和方式进行设计，便于本地和远程的监控访问。系统体系结构如图1所示。气象装备运行环境安全监测系统的逻辑体系架构包含三个层次，分别是数据访问层、业务逻辑处理层和业务应用层，系统的逻辑设计框图如图2所示[2]。

图1 系统体系结构

图2 预警与监控平台的功能结构

2 系统核心功能设计

2.1 监控与预警策略配置

监控与预警策略配置包括用户信息配置、环境要素信息配置、房间信息配置和告警类别信息配置。策略管理系统基于策略配置信息运行，实现气象保障业务系统监控与故障预警的策略管理。

环境要素信息配置模块负责对气象保障业务系统运行环境的各项参数进行配置，包括运行要素类别、要素名称、监控频率、正常值、要素异常的控制方式等。对于业务进程要素和数据库要素，都有相应的配置参数。环境要素信息配置模块的用户界面如图3所示。

图3 环境要素信息配置-运行环境要素

2.2 业务环境监控与预警

业务环境监控与预警按照监控与策略配置中对业务环境基本信息、采集端口信息、环境要素信息和告警类别、条件信息进行配置生成的业务环境监控与预警策略实现业务运行环境的实时监控与预警[3]。其实现的基本流程如图4所示。

图4 业务环境监控与预警工作流程

业务环境监控预警对象属性集包括监控房间对象属性、监控要素对象属性、预警对象属性，其属性结构及其依赖关系如图5所示。

图5 业务环境监控与预警对象类图

2.3 数据库系统设计

数据库系统是气象装备运行环境监控系统的枢纽，所有系统数据都持久化存储在数据库中，气象保障业务系统预警的功能也是以系统数据为中心。气象保障业务系统预警数据库采用分层的设计模式，具备良好的一致性、完整性、可扩展性和易用性，在兼顾现有应用的同时，提供了对未来升级扩展的接口。数据库系统本身又包含实时信息库、历史信息库、基础信息库、策略配置库、告警信息库等多个类别。系统数据库的逻辑总体设计如图6所示。

图6 数据库的逻辑结构

数据库与其他系统模块之间的接口与数据流程如图7所示。

图7 系统数据库与其他模块之间的接口与数据流程

3 结束语

基于策略的气象装备运行环境安全监测系统可以作为日常装备保障与值班的一个辅助手段和平台，系统采用可配置策略和集散控制架构，有效解决了监控系统灵活性和适应性问题，系统功能涵盖了前端的数据采集和后端的数据处理，可靠性高，系统的推广使用提高了安全管理的效率，促进了装备保障与管理的信息化水平。

[1]蒋建明，李正明，王 涛，等.单片机嵌入式系统在远程电网监测系统中的应用[J].电子技术应用，2003，（10）:15-16.

[2]樊俊峰，尹 斌.简易RS-232/RS-485智能转换器[J].通信技术，2002，（5）:52-54.

[3]魏小龙．MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2002.