基于Web的海洋站数据汇集与监控系统设计与实现

基于Web的海洋站数据汇集与监控系统设计与实现
薄文波
【摘要】文章以B/S架构为基础,遵照J2 E E技术规范,通过分析用户需求、信息资源、系统布局,确定了技术路径,设计了海洋站汇集与监控系统,实现了对分布于不同地点的海洋站数据进行汇集、管理、分发和设备状态监视,满足了海洋站观测数据的共享与应用需求.
【期刊名称】《气象水文海洋仪器》
【年(卷),期】2019(036)001
【总页数】4页(P35-38)
【关键词】Web模式;海洋站;汇集
【作者】薄文波
【作者单位】92859部队 ,天津300061
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
0 引言
海洋站是指依托岸基、岛屿(或海上固定平台)进行海洋水文、海洋气象观测，获取长期、连续、可靠海洋环境观测资料的场所，它的主要任务是按时、准确、连续获取海洋环境信息资料[1，2]。

中国海岸线长达180多万公里，沿海岛礁6 000多个，海滨是国民经济建设的重要场所，也是多种海洋灾害经常发生的地点，因此海
洋站是重要的海洋观测基础设施。

目前，在漫长的海岸线上，进行海洋环境观测的海洋站约有100多个，为满足国防建设需要和海洋防灾减灾，还有更多的海洋站
处于建设和待建设中[3]。

海洋站地处沿海和岛礁，一是自然环境条件恶劣，渤海、黄海沿岸纬度高，易出现低温、大风，东海沿岸经常有台风正面登陆，大风、暴雨、风暴潮时常侵袭，南海高温、高盐、高湿、高辐射等恶劣的海岸环境难免对海洋仪器造成不利影响；二是海洋站所处位置通常比较偏远，交通不便，易出现设备小故障而发现不及时，形成大故障，影响数据连续稳定的采集；三是通信受限，很多地方海洋站采用北斗“短报文”方式通信，信息通信量有限。

如何利用有限通信能力，实现海洋站数据汇集、共享、应用和设备状态的远程监视、判断、报警是需要解决的现实问题。

文章针对海洋站应用中的实际情况，实现了基于B/S模式的海洋站汇集与监控系统设计。

1 海洋站设备组成和信息流程
目前，大部分的海洋站设施主要是利用海面气象传感器(温度、气压、湿度、风、
能见度、雨量等)和水文传感器(水温、潮位等)开展水文气象基础观测。

分布于各
地的海洋站通过北斗或GMS方式将观测信息发送到业务部门，供预报员发布预报与资料分析、处理使用。

海洋站基本组成如图1所示；海洋站信息通信流程如图2所示。

图1 海洋站基本组成
图2 海洋站信息通信流程
2 系统实现的若干关键问题
采用网络编程技术、数据库、多媒体等技术，构建基于Web的海洋站数据汇集与监控系统，主要包括3方面的工作，一是系统功能定位问题；二是系统涉及的关
键技术和难点技术；三是系统布局问题。

2.1 系统定位问题
确定系统功能定位问题，首先需要进行用户类别分析和信息资源类别分析。

1)系统用户分析
根据业务特点，海洋站数据汇集与监控系统通常供4类人员使用，一是预报保障类人员，通过接收、调用海洋站实时、历史数据，为预报和业务保障服务；二是资料管理类人员，通过对资料处理和分析，生成标准文件和报表，对资料进行存档和再加工；三是设备管理类人员，全面掌握各站点信息，保证设备长期稳定运行；四是其他人员，调阅、浏览数据。

每一类人员对系统的需求不同，对系统功能要求各有侧重。

见表1所示。

表1 人员类别、目标、功能划分表序号人员类别目的功能要求1预报类人员掌握站点实况,各站点要素变化趋势,开展预报与服务。

数据实效性强、稳定、准确;系统软件界面直观。

2资料管理人员资料分析与归档资料内容完整,准确、标准。

3设备管理类人员设备状态监视站点信息全面。

具备查看设备状态信息功能;具备判断设备装备信息功能;报警功能。

4其他类人员信息浏览用户分级,软件同步使用。

2)系统信息资源分析
按照时效性分类，系统涉及到的信息资源分为固定参数、实况和知识类信息。

固定参数信息主要包括：海洋站站位(建站时间、地理位置、观测场、验潮井设计等)、仪器(仪器类型、精度、架设高度等)、水准、计量和运维等。

实况信息主要包括：实时观测(海面温度、气压、湿度、风、能见度、雨量，水温、潮位等)、实时诊断(高潮、低潮等)、设备状态(采集器温度、电压、北斗通信状态等)；知识类信息包括水文气象要素阈值、各站点连续变化阈值等。

3)系统布局分析
按照海洋站工作模式和信息流程，海洋站数据汇集与监控系统分为设备端软件和中心站端软件，设备端软件安装于各海洋站值班计算机内，负责信息采集、打包、信息发送和补发。

中心站端软件安装于预报中心、台站等业务部门，负责信息收集、
管理、显示和调阅等。

2.2 系统技术方案的确定
设备端软件安装于海洋站值班计算机内，通过制定设备输出协议，统一通信发送格式；通过建立数据发送、补发机制，弥补因发送失误造成的漏报，实现不同行业和不同时期建设的海洋站数据格式差异造成的信息集成难问题。

海洋站数据汇集与监控系统设备端软件信息流程如图3所示。

图3 设备端软件信息流程
基于对系统的需求和布局分析，遵照J2EE技术规范[4]，中心站端软件采用浏览器/服务器(B/S)的结构模式，将海洋站数据汇集与监控系统分为3个层次，分别为：管理层、核心业务层和应用层，如图4所示。

管理层采用数据访问技
术和Server 2000数据库管理技术来实现各类资源信息的存储和管理，核心业务
和应用层引入了Ajax(Asynchronous JavaScript and XML)技术，实现了对浏览
器端的JavaScript、DHTML与服务器异步通信的组合，避免了页面反复重载，降低服务器运行负担。

图4 服务器端软件结构框架
3 系统主要功能实现
3.1 数据库管理
系统采用Server 2000数据库系统，数据库系统在安装数据服务器上，各用户可
通过局域网Web调用数据库内容。

系统设计用户表、海洋站基本信息表、潮位数据表、高低潮数据表、海洋站状态监控表、海洋站信息表、水准点信息表、水尺零点信息表、海洋站信息纪要表等9个表项，通过Ajax技术实现数据的装载、调用、查询和浏览。

3.2 通信报文格式
各站点发送的报文是数据管理、Web显示、设备状态监测的基础，系统通信报文
受到北斗“短报文”字节数限制，设计主要包括站号、时间、观测和设备状态信息。

其中设备状态信息包括设备供电电压和复位次数信息等。

用户可以通过设备供电电压判断各海洋站设备当前工作是否正常，通过复位次数了解系统工作情况。

3.3 数据状态监测
数据状态是系统软件主要功能点，系统设计3种不同状态监测，分别为：数据监测、设备监测和通信监测。

数据监测：用户通过对观测要素、观测阈值、连续变化临界值判断数据质量，实现信息监测；设备监测：用户通过分析设备运行参数，并结合数据监测判别准则，判断设备工作状态；通信监测：用户向北斗设备发送请求，通过返回信息判断北斗通信状态。

系统在Web界面上设计了状态指示灯，以红、黄、绿3种颜色显示，代表设备故障报警、设备疑似故障、设备工作正常等状态。

3.4 系统管理
系统的管理主要包括用户管理和基础信息管理。

用户类别分为系统管理员和普通用户。

系统管理员根据工作岗位设置不同的角色，同一个角色有相同的权限，根据业务要求为每个角色分配系统操作权限。

基础信息主要指系统和各海洋站状态信息。

基础信息存放于数据库表项中，由系统管理员修改。

基础信息内容主要包括：站名、用户、设备、自动气象站、水准点、水尺零点、卫星通信、测站纪要、错误日志等信息，可通过Web界面对其进行查询、更改、增删等。

3.5 信息显示
信息显示：包括实时信息和统计信息显示。

实时数据显示，对各海洋站解析观测要素、状态信息进行定时更新显示，如图6所示，通过数据与连续变化曲线等方式
进行数据定时更新。

统计信息显示按不同时间类型进行统计并绘制变化曲线。

如选择某一验潮站，查看当前逐时潮位，还统计某月、某天或某一时间段，显示数据列表或潮汐变化曲线。

也可观察动态潮汐信息，时时更新数据曲线，可按分钟、小时或天数进行时时更新，动态绘制曲线[5]。

如图5所示。

图5 逐时潮高统计显示
采集每日逐时潮高的信息，根据计算出其代表性数据依次在折线图中记录1个点，最后将所有点连成折线图，即为逐日潮高曲线；根据每日潮高的最高值和最低值，分别绘制出逐日最高潮和逐日最低潮曲线。

如图6所示。

图6 逐日潮高统计显示
3.6 报表输出
根据《海滨观测规范》文件数据记录要求，系统可根据用户输入站点及时间，自动生成和打印海洋站统计信息报表。

如图7、8所示。

图7 海洋站统计表
图8 海洋站报表
4 结束语
基于现有海洋站通信能力和管理现状，设计了海洋站数据汇集与监控系统，实现对分布于不同地点的海洋站信息汇集、状态监视和数据集中管理等功能，以支持多类型用户的海洋信息共享、信息管理和维护。

参考文献：
【相关文献】
[1] 林同勇，陈宇东，傅艳红.影响海洋站观测数据准确性因素分析及对策[J].海洋开发与管理，2015，(05)：113-116.
[2] 王建国.Ajax技术在网站开发中的应用研究[J].湖南城市学院学报(自然科学版)，2016，25(01)：155-156.
[3] 王琦.基于AJAX技术的WEB开发模式的研究与应用[J].山西师范大学学报(自然科学版)，2010，
24(04)：54-57.
[4] 吕富良，王志勇，刘晓飞，等.海洋站自动观测设备智能监控报警系统设计[J].海洋开发与管理，2016，33(05)：100-103.
[5] 徐敬.J2EE架构下基于Web的信息管理系统构架研究[J].硅谷，2015，(01)：84-85.。