省级气象装备保障业务一体化系统应用进展

刘伟+宫军+董克非+牛虎+易涛

[摘 要]现代化气象探测设备种类繁多、数量庞大，传统的人工纸质化管理模式已不能满足气象装备保障的智能化管理需求。而建立气象装备保障智能信息管理系统，可实现对全省各类气象装备全寿命的跟踪，提高省气象装备库存管理的科学性和现代化水平，及省气象技术装备配置、调拨供应等技术保障体系的运转效率，同时也可以提升各类气象装备备件的实际运行效能。基于此，本文探讨了省级气象装备保障业务一体化系统的应用进展。

[关键词]气象装备；融合；一体化

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.045

[中图分类号]TP315；P414 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）22-00-02

1 研究背景

随着科学科技的发展和现代化气象业务的需求，气象装备使用的种类和数量也在不断增加，全国目前已建立并投入业务运行的国家级地面气象观测设备主要包括：新一代天气雷达站156个，L波段雷达探空站120个，自动气象观测站2 422个，国家级土壤水分观测站1 688个，国家级GNSS/MET水汽观测站601个，国家级雷电观测站357个，各级地方气象部门建成的乡镇及以下区域自动气象站约有5万余个，装备供应保障任务越来越重。通过装备保障业务一体化系统建设，建立信息化、集约化、标准化的省级装备保障業务一体化系统，以统一的保障规范、编码规范、编码条目、站网信息、仓储信息为基础，将全国范围内现有的装备信息全部进行规范化入库，包括在用、库存的所有装备，实现装备保障业务信息化。通过应用现有省级与国家级CIMISS建设资源，融合交互省级现有4个业务系统（运行监控（ASOM）、动态管理、计量检定、测试维修）数据与功能，实现装备保障业务集约化。同时，建立健全保障业务流程，实现装备从出厂、验收到台站应用报废的全寿命跟踪管理，并集约相关企业展示信息、领导机构发布信息，保证保障管理的闭环与信息通畅，实现装备保障业务标准化。

应用现有省级与国家级CIMISS资源，建立省级装备保障业务一体化，统一数据资源池，从物理与逻辑两个层面融合省级现有的运行监控系统、动态管理系统、计量检定系统、测试维修系统的基础数据与业务数据，并将全国范围内现有的装备信息全部进行规范化入库，包括在用、库存的所有装备，实现省级装备保障业务的集约化建设；同时，建立标准的省级装备保障业务规范，以统一的数据资源池为基础，结合现有各业务系统已实现的功能与流程，通过切割与取舍这些功能，建立省级装备保障业务一体化平台，实现省级业务流程再造与标准化管理。

2 技术选型

2.1 设备信息

省级装备保障业务一体化系统中具有二维码形式管理设备，从而通过二维码可以跟踪气象装备全生命周期数据，使用光学识别、射频识别等感知层技术，依据《气象观测装备分类与编码方法》规定的编码规则，标记每一个观测设备及备件，使一体化系统中所有测试具有唯一性的“身份证”。

2.2 软件架构

在系统建设方面选用应用广泛的面向对象的Java语言；后端使用Springmvc、Mybatis框架；前端使用jQuery、EasyUI；数据库采用SQL SERVER 2008。

Springmvc具有强大的灵活性和扩展性，基于注解方式使用可以减少XML配置文件，只需要关注功能实现，使用更方便。Springmvc具有非常好的单元测试框架，无需启动服务器即可快速进行单元测试，这对开发质量提高有非常大的帮助。

Spring框架版本提高到使用4.x，此版本支持大量Java新的规范标准，与各个第三方框架也有更好的兼容性。

使用Dubbo框架抽离核心业务开发独立接口对外提供服务，Dubbo是一个分布式服务框架，提供了服务注册和监控管理等功能，在Java中能够友好地开发服务和被调用，对调用者而言，就像调用本地方法一样简单。服务抽离以后，不但能满足现有系统的使用，还能为今后可能的其他系统提供服务。

目前，系统的卡顿主要是由于页面渲染由后端进行处理，后端存在大量的查询，这部分操作是同步进行的，一旦时间过长，会让页面响应缓慢，造成卡顿。为了解决这个问题，系统采用前后端分离的设计，页面和数据异步加载，减少页面响应时间，提高用户体验。并且前端分离后，采用模块化框架进行管理，让Java Script组织结构更加合理便于开发维护。

引入Mybatis持久化框架，简化数据库操作逻辑，单独维护管理SQL，与程序代码解耦。

2.1 软件分层架构设计

软件架构采用多层、模块化设计，最大化解耦，降低各个层级和模块之间的依赖，便于后期扩展和维护，且各个模块彼此独立。

架构技术说明。①依赖管理选型：项目采用Spring框架处理依赖管理，将对象之间的依赖关系交由Spring进行控制，避免硬编码造成的程序过渡耦合，可以让开发人员更加专注于上层业务实现。②面向切面：Spring框架提供了面向切面编程功能，许多不易用传统面向对象实现的功能使用面向切面可以轻松应对。③事务管理：Spring框架还提供了声明式事务管理功能，数据库事务不再需要硬编码，通过声明式的方式灵活进行事务的管理，提高开发效率和质量。④单元测试：基于Spring框架后，可以实现用非容器依赖的编程方式进行几乎所有的测试工作，单元测试不再是件成本高昂的事情，随手可做。最后，Spring不排斥各种优秀的框架，相反，其可以降低各种框架的使用难度，特别是在系统引入技术较多时，统一代码风格有重要作用。⑤持久化框架：持久化框架采用Mybatis实现，Mybatis是一个基于XML的轻量级持久化框架，其可以很好地把数据库SQL代码从程序代码中剥离出来，让代码可读性更高、更整洁。并且基于Mybatis可以很好地处理数据库的入库查询类型转换以及日志记录工作。⑥权限框架：权限控制使用Apache Shiro进行管理，Shiro在保持强大功能的同时，还在简单性和灵活性方面拥有巨大优势，能够非常清晰地处理认证、授权、管理会话以及密码加密。⑦前端框架：系统引入了包含模板渲染、界面UI组件库、模块化管理等核心功能的前端框架，并且各个框架都只专注于核心的功能，非常轻量级，对于后期可能发生的意外变化有很高的适应性。除了最流行的jQuery，界面使用基于jQuery的Easyui组件库，对界面进行美化和交互动作实现。模块化管理方面使用Requrejs进行管理，可以让Java Script代码像Java代码一样具有清晰的层次结构和封装复用功能。同时Requrejs也对css、html模板进行管理，每一次的请求服务器只需要返回变化的一小部分数据，前端对数据进行渲染并展示在浏览器上，大大减轻了服务端的压力。⑧前端架构设计：前端采用Requrejs框架进行构建，采用模板+脚本+样式的模式在客户端浏览器进行页面渲染，后台服务只负责提供数据和处理数据，没有任何页面渲染工作，这样的架构方式将后台服务渲染页面的工作交给客户端浏览器进行，大大减轻了服务器的负载压力。同时Requrejs的模块化功能解决了前端Java Script脚本数量庞大难以管理的难题，依据按需加载，与后台进行数据交互，提高系统性能。endprint

2.2 服务架构

2.2.1 Dubbo服务

业务层处理采用SOA设计思想，面向服务设计理念，把业务层逻辑抽象为服务，降低业务复杂度和优化系统结构。基于Dubbo实现的服务集群可以有效保障业务高性能、高可用运行，Dubbo对Java非常友好，可以像调用一个本地方法一样调用服务，对开发者没有其他额外工作。

在Dubbo中使用Zookeeper作为服务注册中心，服务端和客户端彼此通过Zookeeper进行协调调用，服务在运维中支持热部署，有效减轻维护工作量，并且Dubbo是分布式的，可针对业务负载情况进行多点集群部署，提高系统承载能力。

使用Dubbo后，这些服务除了为一体化系统提供服务，还可为其他系统提供服务，无需再开发。

2.2.2 部署架构设计

系统采用多层分布式架构，按照职责划分可分为以下几层。

Web服务层：负责协调、调度客户端请求，对请求进行负载均衡分发处理，管理部署所有Web静态资源。

Web服务接口层：负责业务后台处理和转发请求，对接Dubbo服务。

Dubbo服务层：分布式的服务治理框架，把核心业务逻辑独立成单独的服务统一进行注册管理。

3 功能设计

省级装备保障业务一体化系统，将现有省级大气探测中心4套业务系统进行整合、打通、融合，从而开发成一套整体业务系统。其主要功能模块包括：数据采集分析、运行监控、观测数据、维护维修、物资供应、计量检定以及运行评估等功能点。

3.1 数据采集分析

融合现有ASOM采集功能，在现有ASOM数据采集分析功能的基础上进行升级改造，通过省级Cimiss接口获取10类装备（包括天气雷达、风廓线雷达、探空系统、国家级自动站、区域自动站、土壤水分站、GNSS/MET水汽观测站、雷电监测站、大气成分站以及风能站）站点数据情况、数据延误情况、数据准确情况等信息，进行质控分析。

3.2 运行监控

融合现有ASOM运行监控模块功能，将数据采集后的结果以GIS地图形式或时序图，带有运行状态展示、数据展示、站点填图、数据填图、告警展示、少量数据统计展示等功能，将数据直观展示给用户使用。

3.3 观测数据

融合现有ASOM观测数据模块功能，以国家级自动站为例，可以详细查询降雨、风向、风速等信息。

3.4 维护维修

融合现有ASOM维护单管理功能，台站级维护人员每天填写设备日巡查单据，每周填写周维护单据，每月填写月维护单据，汛前填写汛前巡检单据。

融合现有ASOM维护维修模块中故障单、停机通知功能及现有省级测试维修平台整体业务功能，实现通过设备运行监控情况，系统可以分析设备告警信息，由告警生成故障单信息及停机信息。

3.5 物资供应

融合现有ASOM供应管理模块及物资动态管理系统所有功能，并修复两套系统不完善的功能点，通过该功能模块实现全省设备采购、调拨、送修、送检、启用、换下以及报废的全生命周期流程管理，且可以通过多维护信息展示查询分析设备的使用状况、维修情况等信息。

3.6 计量检定

融合现有物资供应系统送检功能与计量检定（3MS）系统所有业务功能，实现检定人员通过省级一体化系统统一入口，将全省送检至检定人员处的设备进行计量检定，从而完成设备计量检定。

4 运行效果

系统上线运行后打通了现在大探中心业务科室的数据流程，减轻了业务人员完成一项工作还需登录多套系统的繁琐工作，且数据流程打通后实现了设备全生命周期管理及查询。

5 结 语

气象装备保障业务一体化系统的建设，在现有4套业务系统（运行监控（ASOM）、动态管理、计量检定、测试维修）的基础上，整合业务流程及数据流程，融合4套业务系统中所有站网信息数据、人员信息数据、配置码表数据。其中，运行监控（ASOM）系统融合数据采集分析、运行监控、观测数据、维护维修、信息发布、运行评估功能模块；物资动态管理系统与运行监控（ASOM）系统中供应管理模块功能进行重新设计数据整合、梳理，开发出更符合实际业务流程的物资供应管理模块，实现设备装备采购、调拨、送修、送检、启用、换下、报废以及消耗全生命周期流程集约化管理；一体化系统实现在计量检定系统中单点登录，数据送检出库至计量检定系统，检定结束将检定结果同步回一体化系统中对应数据的闭环流程；一体化系统实现在测试维修平台中单点登录，数据送修出库至测试维修平臺，测试维修结束将测试维修结果同步到一体化系统中对应数据的闭环流程；从而省级及省级以下业务人员只需登录省级装备保障业务一体化系统中即可进行各大业务操作，不需再登录4个系统分别操作，实现了省级装备保障业务的集约化建设，并完成了省级业务流程再造与标准化管理。

主要参考文献

[1]杨金红，高玉春，邵楠，等.气象装备供应保障管理系统的改进与完善[J].气象水文海洋仪器，2014（1）.

[2]郎东梅，高玉春，杜建苹.浅谈我国气象技术装备物流体系建设的发展[J].气象水文海洋仪器，2012（3）.

[3]赵伟东，张焱.现代气象装备供应保障管理体系建设初探[J].华章，2011（30）.

[4]汤文宁，张大伟.现代气象装备供应保障管理体系建设初探[J].气象水文海洋仪器，2008（4）.endprint