解决方案

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集约化监测系统

集约化监控系统的建设围绕信息共享平台为核心,监控汇入信息共享平台的各种数据的所经历的业务(硬件接入)节点运行情况,监控汇入信息共享平台数据内容,监控过程对出现的异常情况进行监控告警,提供基于面向业务和客户服务的监测模型,实现对复杂、异构的IT资源统一管理,提供多维度展现和分析视图,做到业务运行的可知化、可量化、为管理人员提供决策数据化。

设计思路

集约化监控系统的建设围绕信息共享平台为核心,监控汇入信息共享平台的各种数据的所经历的业务(硬件接入)节点运行情况,监控汇入信息共享平台数据内容,监控过程对出现的异常情况进行监控告警,提供基于面向业务和客户服务的监测模型,实现对复杂、异构的IT资源统一管理,提供多维度展现和分析视图,做到业务运行的可知化、可量化、为管理人员提供决策数据化。


> 总体网络架构


系统以信息中心数据库服务器和文件服务器为基础,搭建成都市气象局集约化监控系统的数据库服务器、数据采集分析服务器、Web服务器和GIS服务器,来实现系统的构建。


> 总体逻辑架构


1)基础设施

基础设施主要包括网络、主机等基础硬件和操作系统,是集约化监控系统建设的基础;在建设网络时必须考虑到网络未来的升级需求,以保护宝贵的投资,保证升级能够方便和平滑地进行。


2)数据平台

数据平台是气象局集约化监控系统建设的基础层,其设计和实现按照面向服务、面向管理的要求,构建集约化监控系统的数据基础,各种数据如观测数据、用户信息、文档数据等存放在这一层中。数据平台负责为其上各层提供各种信息资源,包括观测数据、质控参数及装备基础信息等。


3)应用支撑平台

应用支撑平台主要提供服务目录、信息共享交换和服务应用整合等基础的服务,包括数据访问服务、集成服务、事务服务、流程服务、目录服务和消息服务等。总体来说,这些服务都要基于业界的标准规范,支持跨平台、异构数据库的应用访问和控制技术,为服务集成和信息服务提供基础支撑。


4)应用系统

应用系统是面向市县集约化监控工作人员等系统使用人员的基本操作和管理平台,用户可通过统一身份权限认证平台登录系统,在对应于自己权限的个性化页面上进行业务操作。


> 总体数据流程


集约化监控系统总体数据流程是以省气象局信息中心的CIMISS系统与新一代系统和区域自动站中心站、Cmacast、接收机等传输的数据为基础,通过报文、文本、数据库等信息采集接口,经数据采集分析部分的采集和质量控制后,进入集约化监控系统数据库,为实时装备运行情况监控与网络传输系统的故障处理、故障诊断提供数据支持。


系统功能

集约化监控系统由七个模块组成,分别为数据采集分析、运行状态监控、数据查询展示、故障告警管理、综合统计分析、基础数据管理和系统管理。


具体模块结构:    集约化监控系统 :装备运行监控 - 观测数据收集\传输监控 - 业务系统运行监控 - 气象数据共享与应用 - 后台管理


> 装备运行监控


单装备监控状态时序图:

国家站、自动站、天气雷达、风廓线雷达、探空雷达这五类装备有状态信息,运行时序图将结合状态信息进行监控展示,且点击时序图原点可以查看状态信息。


根据观测设备的监控频率以天单位展示设备的时序图界面效果如下:


image009.jpg


数据出现可疑或错误的设备,浮动弹出当前时次的观测数据及告警情况。界面效果如下:


image010.jpg


> 装备GIS运行监控



单设备运行监控:

系统通过不同颜色的圆点,代表设备不同的运行状态,使用人员直接根据WebGIS页面上的圆点颜色判断当前设备状况,直观方便,不同的设备采用不同的颜色及状态定义。实时运行监控界面效果图如下:


image011.jpg


全设备异常监控:

全装备异常监控将所有种类的设备集成到一个GIS页面上展示,系统只展示有异常的站点,正常的站点不予显示,可以灵活选择要监控哪些类别的设备;其他功能同单装备运行监控,包括WebGIS基础功能、实时运行状态监控、站网信息填图、到报率实时监控、在线情况实时监控、告警列表查询、图表左右键功能连接、告警情况实时监控。界面效果如下图:


image012.jpg


> 观测数据收集/传输监控



收集/传输监控


1> 集中监控

为解决市级监控人员在现有日常工作中频繁切换监控系统查看设备的运行情况,以及在查看运行情况的时候不能一目了然发现异常设备。为解决这一问题。


系统以设备的待传输资料最终上传到省级文件服务器为节点集中展示成都市级所有观测设备的工作情况。

集中监控忽略传输资料的中间服务器,实现以一小时为观测时次,根据设备一小时应发送的文件类型与数量统计设备文件的到报情况,集中展示出市级所有设备的传输情况。


2> 收集监控

针对自动站、北斗站、卫星资料、能见度等,观测资料由设备发送到中心站或者接收机的中转设备后在进行转发的设备类型,通过定期扫描中转设备系统日志或者数据库解析从观测设备发送来的观测资料是否正确到达中转设备。展示中转设备应收数量与实收数量。


对于直接发送到省局的观测设备类型,如土壤站等,通过新一代信息系统获取收集结果。


3> 发送监控

针对自动站、北斗站、卫星资料、能见度等,监控由中转设备发送到省局、其他业务系统以及共享平台的数据是否漏发缺发的情况。


网络拓扑监控


借助于气象局已有的传输数据库、中心站日志以及目录文件的扫描,将设备资料从站点开始一直到省级各个节点监控起来。发生异常在图上通过动画方式展示异常的环节,让监控人员清晰的查到设备是在哪一环节出了问题。


服务器状态监控内容如下所示:


中转服务器:针对自动站、北斗站、卫星资料、能见度等,观测资料由设备发送到中心站或者接收机的中转设备后在进行转发的设备类型,通过定期扫描日志或者数据库解析从观测设备发送来的观测资料是否正确到达中转设备。若发生异常则进行报警,以便业务人员处理。

对于直接发送到省局的观测设备类型,如土壤站等,通过新一代信息系统获取收集结果。


其他业务系统:监控报文是否有缺。


共享数据库:对于市级共享数据库平台包括Oracle、Sqlserver、CMACast、Micapse等进行应用监控,提供最具管理价值的指标,细化到每一个应用元素的监控,从根本上关注应用程序的运行状态。


网络通信状态采集


网络通信监控方式采用ping网络ip的方式。


> 业务运行监控


业务系统运行监控


业务系统的时序图按照小时为频率显示业务系统的运行情况。监控方式类似装备运行时序图。


值班日志管理


为规定气象业务人员日常工作,提升气象工作的规范性,以及提升预防气象监控保障业务能力,将隐患防患于未然显得尤为重要,值班日志功能,有值班管理人员可以对值班人员的工作做安排。


值班日志录入


根据管理员配置值班人员负责监控的观测设备、传输设备、业务系统值班人员填写值班的监控工作记录。


县级值班记录


县级人员只需负责自身的监控的观测设备或者传输设备或者县级的业务系统。


市级值班记录


市级人员根据值班管理人员分类,需要填写本身独自负责的观测设备或者传输设备或者市级的业务系统,且根据管理人员分配可以监控县级人员的所监控的运行情况,系统将自动汇总县级人员对设备填写的值班记录,对有故障县级人员未在值班日志填写故障情况的突出显示。


值班人员配置管理


配置值班人员的值班时间、负责管理的人员以及值班人员负责的管理模块、设备。什么时间做什么工作进行安排管理。


管理人员可以对值班人员进行排班。并制定好需要巡查的时间段。


值班工作提醒


根据当前登录用户的值班工作安排,显示当日的工作完成情况。并只要系统登录的状态下到达指定填写日志时间,弹出提醒,并有声音提示。


值班人员监控


为保障气象信息化建设稳定运行的同时监控值班人员的工作情况,做到监控全网观测下观测设备、网络设备、业务系统、共享平台数据库等模块是否有异常情况同时监控值班人员的在线情况。监控岗位与负责监控模块用户值班管理人员可自定义配置并记录值班日志以及管理日志。当值班人员在线但在规定时间内未解决异常情况是发出报警,提醒值班管理人员。为保障气象观测业务的稳定以及提高值班人员的工作效率。


监控页面以当天小时为单位为模块,在配置过值班任务的时刻显示当前值班监控的工作岗位,完成已绿色显示,未完成红色,未到时间灰色。


告警管理


告警管理针对气象业务流程中关键设备(气象装备,服务器,业务平台和网络设备)出现异常时候发出的告警信息提供告警信息查询功能,可以在查询结果界面上对告警进行取消、处理或生成故障单操作。


用户可以自定义配置需要进行提醒的告警类型,通过接入局方现有告警的接口方式,比如发送短信或者其他提醒方式。


服务器告警管理界面如下图:


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监控大屏集成综合展示


综合展示模块的主要功能,主要服务于监控大屏,满足各种身份的用户的日常监控工作。屏幕支持单屏拆分2*2、3*3分页面或者接入监控大屏接口,将页面投入大屏的分屏中。


> 气象数据共享与应用


综合运行评估


综合业务分析评估根本目标是通过对设备运行状态、观测数据质量状况、维修保障情况等监控信息定期开展分析评估,为决策部门、保障部门和设备生产厂家等提供设备可靠性、维修性、保障性分析结果,为设备选型和升级改造提供依据;向预报预测人员和业务用户提供观测数据质量状况评估指标,为数据科学、合理利用提供参考依据;为市级、台站级业务人员和保障人员提供业务性工作开展情况评估结果,为及时、有效开展各项保障和业务性工作提供指导。


按照国家局统一标准和要求,综合分析评估包括观测数据传输时效性评估、探测装备运行能力评估,观测数据质量可用性评估和业务情况评估。


GIS数据填图


基于GIS技术将观测设备的观测要素的观测值填充到地图显示显示效果如图:


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专题地图分析


基于GIS技术,绘制自动气象站(包括区域站)的雨量、气温、气压、相对湿度等要素等值线、等值面、卫星云图等专题地图。


界面效果如下图:


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报表生成


根据数据的传输情况以及故障填报情况定制生成监控业务人员每周需要汇报的周报,并可以随意配置时间生成月报或者季报。解决业务人员的每周的繁琐的工作。释放生产力。


状态数据查询


运行状态查询针对气象装备,服务器,业务平台和网络设备等气象业务流程中的设备运行状态的查询。

如:天气雷达观测数据监控可以根据观测时次查询雷达运行状态数据,像速度检查、谱宽检查、雷达常熟、反射率检查等,示例界面如下图:


image023.jpg


观测数据查询


提供监控设备的观测数据文件内容查询,如自动站的单站查询如下图:



> 后台管理


设备数据采集

气象装备观测数据主要包括国家自动站、区域自动站、农气AB报数据、负氧离子观测数据、探空系统数据、新一代天气雷达数据、卫星云图、土壤水分数据和能见度观测数据,通过报文、数据库等方式将以上装备的观测数据解析入库,为数据查询展示模块提供基础数据支撑;分析数据的到报及质量情况,作为运行状态监控的基础数据。


气象装备状态数据目前包括新一代天气雷达状态数据和探空系统状态数据,系统通过报文方式采集状态数据并解析入库,对状态异常数据进行告警,为气象装备状态数据查询展示提供数据支持。


国家站


打包文件:Z_SURF_C_CCCC_YYYYMMDDHHmmSS_O_AWS_FTM.txt

单站文件:Z_SURF_I_IIiii_YYYYMMDDHHmmSS_O_AWS_FTM[-CCx].txt

每整点进行一次自动气象站运行状态判定,每天共计有24个时次。现阶段,自动气象站运行状态判定依据为自动气象站气象要素数据文件和观测数据质量检查结果等信息,运行状态判定结果可分正常、可疑、错误、无数据。

增加状态数据解析,通过状态文件反应设备的传感器状态。


域站、能见度站


区域站、能见度站状态信息有电源状态、采集器温度、主板温度、电源电压、交流检测等。


区域站、能见度站的数据采集方式为读取区域中心站数据库,从中心站数据库直接读取数据。


每整点进行一次区域自动气象站运行状态判定,每天共计有24个评价时次,省级需要分析每个整点时段加密数据的到报次数。


北斗站


北斗站的数据采集方式为读取北斗中心站数据库,从中心站数据库直接读取数据。


每整点进行一次区域自动气象站运行状态判定,每天共计有24个评价时次,省级需要分析每个整点时段加密数据的到报次数。


北斗站状态数据与观测数据的采集方式为直接读取中心站数据库。


土壤水分


每整点进行一次自动土壤水分观测设备运行状态判定,每天共计有24个评价时次,与自动站类似,土壤水分观测设备运行状态判定依据为观测气象要素数据文件和观测数据质量检查结果等信息。


卫星资料


负氧离子


每整点进行一次负氧离子站的设备运行状态判定,每天共计有24个评价时次。


大气成分


大气成分站每种观测网下观测要素都具有一个文件,且各个文件的频次并不一致,文件名不一致。


探空雷达


按照探空系统业务管理规定,每天设定四个评价时次:2:00、8:00、14:00和20:00,设备运行状态判定结果包括系统正常、系统报警、数据未到、非观测时次。探空雷达运行判定探空状态的依据为探空状态文件。


风廓线雷达


每10分钟进行一次风廓线雷达运行状态判定,每天共计有144个评价时次,结合风廓线雷达状态文件、产品文件、维护维修记录等信息,判定结果可分为系统正常、系统报警、无数据。


风廓线雷达运行判定状态文件的依据为风廓线雷达状态数据,产品文件的依据为风廓线雷达ROBS数据。


风廓线雷达状态数据根据厂家和型号数据格式不同,目前包括恩瑞特、敏视达和23所三个厂家的多个型号产品。


天气雷达


新一代天气雷达需要处理的数据文件包括:

Z_R_DWRN_SRSI_C5_IIiii_yyyyMMddhhmmss.bin  状态文件

Z_A_DWRN_ALM_C5_IIiii_yyyyMMddhhmmss.bin  报警文件

除状态文件与告警文件外,其他文件只判断到报情况。产品文件有一种到报即算全部到报。

各省将需要的各类文件推送到省级系统的固定天气雷达目录下,具体目录可配置。


说明:

1)状态文件近似每6分钟一个,实时解析入库,进行极值分析(仅敏视达有极值配置与极值分析)。

2)报警文件不定时,有报警时需要解析,根据统一规范处理报警,报警文件中有解除报警信息。

3)目前天气雷达分为CB、CC、CD、SA、SB、SC六种型号,分为敏视达、安徽四创和784厂三个厂家的产品,数据文件不同型号格式一致,不同厂家的雷达数据文件格式不一致。


风廓线雷达到报表状态可能性说明:


状态文件:


到报状态:6,到报; 4,未到报;


数据状态:0,未知;1,正常; 9,状态报警


文件格式状态:0,未知;1,文件正常;2,台站参数错误;3,时钟异常;4,编码长度异常;5,无法解析


简版时序图:1,系统正常;2,系统报警;3,无数据;


详细版时序图:1,系统正常;2,状态正常产品异常;3,状态未到产品正常;4,状态报警产品正常;5,状态报警产品异常;6,无数据

注:时序图字段只用于展示时序图,实时运行监控根据到报表分状态及其他数据计算得出。


产品文件:

到报状态:6,到报; 4,未到报;

文件格式状态:0,未知;1,文件正常;2,台站参数错误;3,时钟异常;4,编码长度异常;5,无法解析


GPSMET


GPS/MET设备运行状态判定使用文件为GPS原始数据压缩文件:

Z_ UPAR_I_IIiii_yyyymmddhhMMss_O_GPS2.rnx.zip

该文件解压后包含气象文件(M)、GPS观测文件(O)、GPS导航文件(N)三类文件,现阶段,GPS/MET运行状态的判定结果由上述三类文件格式检查和完整性检查确定,每整点进行一次设备运行状态判定,每天共计有24个时次。


气溶胶激光雷达


激光云高仪


微波辐射计


传输采集与处理


以新一代国内通信系统(CIMISS)系统、中心站、接收机等基础为建立独立的监视信息库,接收信息表采用新一代国内气象通信系统的站号、文件接收信息表结构,增加来源字段来标识所属市县。


定时从新一代国内气象通信系统(CIMISS)收集应收/应发信息情况和实时资料收发明细,收集按小时、按天、按月质量统计情况,通过预处理后按照质量统计需求写入监视库供用户作为设备运行状态的第一判定标准查询。


定时收集中心站、接收机、Cmacast等中转传输设备的接收与发送情况,作为设备运行状态的第二判定标准。


定时收集市局现有业务系统与共享平台的数据接收以及入库情况。


区域站、能见度站

 

区域站与能见度站为一个中心站,通过读取D:\Program Files (x86)\区域自动站统一数据收集平台\Config\ FTPSettings.ini配置文件读取配置信息。监控其ftp目录,是否存在以.tmp结尾的文件。根据ftp传输系统,接收到台站传输的文件后,立即ftp 传输出去,传输中已.tmp格式过度。传输后删除。


北斗站

 

根据读取D:\华云中心站\upload\inf\ftpInfo.ini配置文件,读取中心站分发的服务器信息。


读取D:\华云中心站\upload\FTPlog\Log201601\ftp_Error_20160131.txt判断中心站分发异常情况以及异常的文件。


分发异常时可以自动重发。


CMAcast

 

CMAcast服务器Linux系统,为同时接收卫星资料,主服务器再以FTP形式推送给Micaps与云图处理机。需要监控主服务器是否正常接收,若主服务器出错需要向管理员报警,提示切换至备份服务器。


CMAcast传输监控依托省局国内新一代系统数据库,从数据库中获取传输结果,读取数据库频率为1小时一次,一天24次。


共享平台数据库


共享平台服务器ip172.24.14.10。为oracle数据库,以半小时为时间节点,如果设备以及中心站无异常且数据传输没问题,共享平台若无数据进行异常告警。


网络及业务系统数据


网络及业务系统数据主要包括服务器、网络及应用程序的运行状态数据及核心应用程序运行状态数据,系统通过局方已存在的网管等监控系统的API接口或者新开发远程采集脚本、服务器内置脚本获取运行状态和告警数据,实时插入集约化监控数据库。


数据采集到本地后,进行数据统计分析预处理,数据分析生成中间数据产品和最终报表数据,供前台系统进行查询展示;对于告警信息,按照配置进行过滤筛选,将需要的告警信息进行标识,前台展示给业务人员。


> 基本信息管理


站点人员管理


配置当站点发生告警时,在对应级别需要发送告警信息的人员,当前主要用于配置短信告警人员。界面提供增删改查功能,用于增加和维护人员告警配置信息,可以打印或导出数据。


站点基础信息管理


站点基础信息管理分别管理自动站、天气雷达、探空雷达、风能观测站、土壤水分站、雷电监测站、GPS水汽站等装备的站点基础信息,包括基本信息和详细数据信息,提供录入和修改功能,可以打印或导出数据。


监控业务系统配置管理?故障处理流程。业务化配置所需监控的业务系统名称,访问ip,是否需要监控其数据库以及其数据库相关的配置等。


传输设备管理

对于传输设备的基本信息配置。


系统管理


组织机构


以树状结构维护组织结构,组织结构可以分为市、县两级,也可以根据需求划分为更多的级别;组织结构维护应与实际业务中的组织结构保持一致,可以通过权限管理控制不同组织的用户拥有不同的权限。


用户管理


管理使用本系统的用户,是对用户的统一管理,可以创建用户、删除用户等操作。还可以对用户的访问权限进行编辑。


系统可以设置两级系统管理员,分别为超级管理员和普通管理员,超级管理员拥有所有权限,为市信息中心所有,普通管理员不能进行角色维护,但可以管理本组织机构下的所有用户,包括给用户授权。


系统用户分为四类:运行值班用户承担一线值班运维监控职责;运行维护用户承担二线网络系统、业务系统、观测系统的运行维护职责;地县维护用户对所辖区域的相关信息浏览和故障申告;业务管理用户承担日常管理和信息统计分析职责。


角色管理


对使用本系统的角色进行统一管理。角色是具有相同类别的用户的统称,通过对角色授权,并将相同类别的用户加入同一角色,使得这些用户具有相同的权限,提高系统授权的方便性。


对装备进行人员的绑定,通过人员可以监控到的装备类型进行装备的权限控制保证非装备责任人不会看到与之无关的装备进行,减少装备维护人员的误操作。


日志管理


登录日志


记录系统登录历史,提供查询功能


前台操作日志


记录用户操作日志,提供查询功能。在系统数据出现异常时,可通过此功能排除是否有前台误操作。