基于手机APP“气象信息网络”远程监控系统的实现

王新清，哈斯塔木嘎

（内蒙古锡林郭勒盟气象局，内蒙古锡林浩特026000）

0 引言

气象信息网络是气象业务的重要组成部分，是各类气象业务的基础[1-2]。随着气象现代化建设目标实现，通过网络处理、交换的业务数据量随之爆炸式增长，网络带宽不断加宽，节点数量不断扩充，气象信息网络监控、故障排除、维修维护工作日益繁重且困难剧增[3-4]。利用现有技术条件如何提高气象信息网络管理效率及成效也成为业务工作的重要命题。现今网络扫描技术向智能化技术方向发展[5-6]。利用现有技术建立气象信息网络管理系统意义重大[7-8]。张方等[9]基于GIS技术实现了气象信息网络综合监控系统。李新庆等[10]利用开源软件开发了气象信息网络监控系统。姚志平[11]基于WEB服务实现了气象网络监控系统。随着移动网络迅速发展和移动终端计算能力不断提升，以手机终端为载体的气象业务系统蓬勃发展，在气象业务中起到重要作用[12-14]。而国内气象信息网络监控中使用手机APP平台实属鲜见，而移动网络信号覆盖广、传输快，智能手机的应用也已普及，为实现气象信息网络监控提供了基础。随着气象行业信息量呈指数增加，对于信息可靠、安全的传输环境提出苛刻要求，也为业务人员监控带来巨大挑战[15-16]。文中针对气象信息网络实时监控业务薄弱环节，在内网PC机实时监控网络运行情况的基础上，充分利用现有资源，通过物联网技术手段“互联网+气象技术保障移动终端”，提出基于智能手机APP的“气象信息网络”远程监控系统的建设思路，实现网络故障脱离现场、远程监控、第一时间发现、及时响应，加快推进技术保障现代气象业务的发展，实现对气象信息网络业务运行状态进行实时监控管理，使信息网络运维保障信息化水平和运维保障能力得到进一步提高，提高网络运维工作效率。同时减轻网络管理工作负担，提高了对突发事件的快速反应能力，面向台站网络管理员提供网络状态实时监控，以期为提高气象信息网络稳定运行提供有力支撑。

1 软件系统设计

由于探测网空间分布广且业务人员流动性大，提出了“一级部署、二级应用”的部署技术路线，其含义是指在市级部署后台系统，为台站、市局两级用户提供应用服务。根据这一设计思想，市级实为分布式部署，即多探测点同步探测数据，汇总于主服务器，形成市级和台站级两级模式的监控业务结构。

1.1 系统总体框架

基于MVC框架模式[17-19]。C层负责业务逻辑，运行核心业务逻辑，完成气象信息设备探测智能化算法调度。V层面或称表示出，利用Html5+技术，实现PC与智能终端用户与系统交互功能，提供运行监控、错误报警、交互命令等多种服务。系统架构采用C/S与B/S相结合方式[20-21]。C/S部分主要指分布式后台，每个独立的探测后台运行与气象信息关键节点，负责节点网络内设备状态监控；B/S部分主要指用户与系统后台交互所开发的WebService和数据接口。M层负责数据，利用EntityFramework技术实现了其它核心模块与数据库交互的接口。整体后台通过.net环境开发，实现了出高并发、低耦合、强伸缩、开放性、安全性软件平台。手机App通过Html5+Runtime技术[22-23]，解决了兼容性、扩展性、移植性等问题。

气象信息网络监控系统由信息网络控制中心和远程监控APP组成。系统业务结构见图1。

图1 系统结构图

1.2 信息网络控制中心

信息网络控制中心是基于Windows平台，主要由管理服务器、浏览器、计算机网络连接设备等组成，通过运行的“锡林郭勒盟气象技术保障综合信息平台”进行管理。

1.2.1 信息网络控制中心结构 系统主要基于网络技术，结合气象信息设备功能特点，构建了盟市、旗县两级监控、预警系统。中心主要由虚拟数据服务器[24-25]、计算机网络连接设备和气象信息设备等组成。后台运行方式为无人值守，智能化方式，所有信息最终通过显示终端设备提供给用户。后台部署拓扑如图2。

图2 控制中心结构图

1.2.2 气象信息网络控制中心功能 监控中心按网络分类，对监控点实施24 h无间断监控。实现局域网内气象信息网络运行监控，提高全盟信息网络业务运行管理的时效性。由设备探测模块、数据处理模块、智能控制模块组成。

（1）设备探测模块。利用TCP/UDP编程，利用现有研究成果构建不同信息TCP/UDP报文，以并行执行方法同时探测同一设备或多种设备，在分布式部署环境中算法分布于各个节点运行，精度和效率同时提升。如图3，设Pj代表某种探测报文，共有m种探测方式，所有的探测方法样例可以表示为测试方法集(P1，P2，...，Pj，...，Pm)，Mi为目标主机，共有n种目标主机(M1，M2，...，Mi，...，Mn)；对应于i主机探测方法Pj的返回结果用μij表示，则可以用(μi1，μi2，...，μii，...，μin)表示i主机所有探测结果详细信息。

图3 探测方法及目标主机

（2）数据处理模块。定义统一的数据表达格式，整理原始数据，根据系统控制模块调度与其他模块交互网络类型数据，并按照定义存取数据。

（3）智能控制模块。智能化调度探测模块对节点设备进行24 h无间断探测，并保证网络负载，时间和精度，与数据处理模块进行数据交互。分为网络信息扫描和网络监控两个功能。图4所示网络扫描程序定期运行一次（为避免不必要网络堵塞周期定为1天），通过探测方法集合{Pj}探测并记录主机Mi网络信息；网络监控则智能监控网络的通断等运行情况。实际运行时程序由一个或多个副本组成，视网络情况可以部署于多个网络节点，程序分布于不同网络中自动探测网络并把结果同步到数据处理模块；整个网络中一个副本可以正常运行，但节点众多时可能引起网络堵塞，多个复杂网络建议部署多个副本。

1.3 远程监控APP

气象信息网络远程监控APP是基于移动互联网平台而研发的基于客户服务器模式架构的手机客户端APP，命名为“通讯宝”。用户通过手机客户端APP对全盟网络运行最新情况进行监控。

“通讯宝”不受时间地点的限制，对信息网络运行进行监控，网络故障告警通知，网络管理员及时响应及时排除。同时减少工作人员频繁出入机房进行维护管理次数，减少因此而带来的机房安全隐患。其主要功能如下：

（1）网络运行状态实时监控：通过移动终端实现对全盟广域网、盟级局域网、县级局域网、服务器组等运行情况的监控，实现对机房设备状态、环境安全情况的直接监控。

（2）网络运行故障实时通知：故障实现网络故障脱离现场、远程监控、第一时间发现、及时排除，提高网络运维工作效率。同时为网络管理人员提供了先进便利的管理手段，实时的管理网络运行信息，减少差错，减轻工作负担，提高了对突发事件的快速反应能力。

（3）手机APP实现随时随地远程实时监控。实时随地监控全盟气象地面信息网络运行状态，包括到国家局地面宽带网络、到自治区地面宽带网络、到15个旗县地面宽带网络。又包括盟级局域网、县级局域网的实时监控。还包括盟局核心服务器、业务平台，县级自动站、业务平台等重要业务节点。

图4 探测调度流程图

2 系统优点及应用情况

2.1 安装应用广泛便捷

客户端-通讯宝应用安装通过智能手机扫描二维码图形，下载安装应用。①安装完成后，通过控制中心记录用户帐户信息，进行用户的合法性检测。有账号的用户可输入用户名和密码登录即可，没有账号的用户可先输入用户名和密码进行注册，然后登录即可。使得手机监控更加安全可靠；②应用场合广泛，满足单位内和单位外的不同需求。网络管理员用户外出期间，不用担心网络运行安全状况，可以随时随地查看单位网络运行情况；③信息网络故障时，系统会将异常情况在第一时间发送到你的手机，随时提醒，给你亲临现场的感觉。

2.2 网络环境不受限制

随着互联网4G通信全覆盖应用，网络健全，覆盖面广，几乎无处不在。使用手机监控，几乎不受区域限制。①目前中国移动的GPRS网络、中国联通的CDMA网络以及城市内的4G网络全覆盖。客户端-通讯宝依托运营商手机4G数据网络信号，只要是有手机数据网络的地方就能随时随地实现实时的网络监控；②随着智慧城市建设，城市公共网络资源WiFi全覆盖。客户端-通讯宝依托公共网络资源WiFi信号，只要是有公共网络资源WiFi的地方，手机自动切换场景联网达到随时随地实现实时的网络监控；③接入互联网降费提速，物联卡应用、固定免费流量等。客户端-通讯宝以4G数据网络上网为主，当手机检测到有公共网络资源WiFi信号时，自动切换到公共网络。当手机检测不到公共网络资源WiFi信号时，自动切换到4G数据网络。保证远程监控的可靠性。

2.3 运行环境安全稳定

目前智能手机产品全覆盖应用，只要会用手机，就可实现手机监控。局域网内用户端通过浏览器Web访问实现网络监控。通过智能手机客户端-通讯宝进行网络监控操作简便。控制中心运行环境安全稳定，数据服务器、管理服务器后台业务运行稳定。

3 结论

“气象信息网络远程监控”系统的实施，实现了全盟信息网络运行的实时监控，实现信息网络业务的客观化、自动化、科学化的管理。提升了全盟信息网络业务的综合保障能力。经过近几年的设计开发和应用，完善了气象信息网络监控业务，系统功能逐步完善提高，受到网络保障业务人员同行专家好评。但随着气象业务量激增，信息网络所承载业务量及内容也日新月异，给日常维护工作不断提出新的挑战。现有功能还需更新完善，网络探测算法智能程度有待深度开发，而且监控平台只是技术装备业务体系中的一个环节，应与其他气象业务工作紧密衔接，很多细节仍需完善。