气象水文海洋仪器
Meteorological » Hydrological and Marine Instruments
第4期
2020年12月No. 4
Dec. 2020
陈澍1，李丹2，孟金」，韩亚静3
（1.山东省气象信息中心，济南250031；2.山东省气象服务中心，济南250031；3.滨州市气象局，滨州256600）
摘要：文章针对新一代天气雷达数据流传输方式，利用数据库及日志扫描的监控技术研究了
一种能够实时监控数据流传输的方法，应用于天气雷达数据流传输监控业务，为气象综合观测
聚光体系统、气象预报预测系统和公共气象服务系统的通信传输提供了保障。 关键词：新一代天气雷达；流传输；监控技术；传输支撑中图分类号：P409
文献标识码:A 文章编号:1006-009X （2020）04-0058-04
Monitoring methods and realization for data stream transmission of new generation weather radar
Chen Shu 1 ,Li Dan 2 ,Meng Jin 1 , Han Yajing 3
(1. Shandong Meteorological Information Center , Jinan 250031; 2. Shandong Meteorological Service Center , Jinan
250031 ;3. Binzhou Meteorological Bureau , Binzhou 256600)
Abstract : Aiming at the data stream transmission mode of new generation weather radar , this paper
studies a monitoring method that can be used for real-time monitoring by using the monitoring
technology of database and log scanning , which is applied in weather radar data stream transmission and monitoring service. It. provides guarantee for the communication and transmission of integrated meteorological observation system , meteorological forecast and prediction system and public meteorological service system.
Key words :new generation weather radar ；stream transmission ；monitoring technology ;transmission support
0引言
中国气象局观测司和预报司自2016年开始
组织实施组网天气雷达数据流传输试验，经过3 a
的传输试验及功能优化，于2018年天气雷达数据 传输的双轨运行的工作中，在保留原格式数据以
文件形式进行FTP 传输的同时，开始实行以流传 输方式进行数据传输的标准格式，并同步上传至
省级国内气象通信系统（CTS ）［1］。随着新一代天 气雷达数据流传输的试验方式及优化逐步更新升 级，对数据传输的时效性要求逐渐提高，同时组网
运维安全审计天气雷达流传输单轨运行的技术日趋成熟，因此, 研究一种应对雷达资料流传输的监控技术并应用
于气象资料传输监测业务中具有十分重要的意
义。文章阐述了一种针对新一代天气雷达数据流 传输监控方法的研究及监控平台的设计应用。
1总体设计
新一代天气雷达标准格式数据流传输综合监
控平台运用B/S 方式，建立标准格式数据流传输 综合监控系统，山东省雷达台站及监控业务人员
可通过气象宽带网访问并使用。
收稿日期：2020-07-26.
基金项目：山东省气象局青年科研基金项目（2018SDQN06）资助.
作者简介：陈澍（989-），男，硕士，工程师.主要从事气象信息系统开发及运维工作.
第4期陈澍，等：新一代天气雷达数据流传输监控方法与实现・59・
1.1系统架构
系统的主要功能通过PHP动态编程语言实现，网页结构框架由Html、Css和Javascript3种静态语言搭建；服务器上的Web服务环境通过Apache架设；静态语言进行前台界面的设计，动态语言进行数据库和交互操作的开发。系统后台搭建MySQL数据库环境，并实时同步资料传输状态及资料时间，Apache架设在服务器上支持网站的运行，运行PHP通过Web service服务读取MySQL数据库中所需数据。
1.2功能设计
新一代天气雷达标准格式数据流传输综合监控平台，不仅能够对标准格式数据流传输工作状态和标准格式资料的时效性进行监控，而且能够对成功传输的资料的完整性，以及资料传输质量进行综合查询。平台功能分为标准格式数据流传输状态实时监控模块和标准格式数据流传输完整性查询模块两部分。
监控模块对山东省8部组网天气雷达的数据流传输状态分别进行有效监控功能，对每部雷达的资料传输状态、最新资料时间以及数据传输状态等能够实时刷新并显示，为雷达业务人员及信息中心资料监控业务人员提供业务监控的参考依据.标准格式数据流传输完整性查询模块可通过输入查询时间获取当日全省8部组网天气雷达标准格式数据通过流传输上传至全国气象通信系统中的完整文件个数，从而
实现对雷达标准格式数据流传输的完整性提供查询记录和完整性监控。
具体功能流程框图如图1所示.
图1系统功能流程2关键技术
2.1新一代天气雷达流传输机制
记忆辅助目前，山东省共有新一代天气雷达站点8个，天气雷达约6min完成1次体扫⑵，生成1个基数据文件。每个完整的体扫由9个不同仰角共11次逐仰角扫描过程组成。原始雷达资料的传输方式为雷达RDA端在雷达完成1个完整的体扫行为之后，生成体扫数据分发给RPG软件, RPG软件生成体扫基数据文件，雷达站通过数据发送应用程序将体扫基数据文件通过FTP文件传输方式分发至省级通信系统，省级通信系统接收后将基数据文件转发至国家级通信系统，同时在本地存储共享并应用于业务系统。体扫过程与传输过程是串行关系，此外，文件在传输过程中需要经历多次落盘和轮询等待［3,］，整个过程受雷达体扫占用时间及网络状况的影响，业务系统及用户获得的雷达资料会滞后于雷达体扫完成时间5~10min。
新一代天气雷达数据流传输依托国内气象通信系统(CTS)数据环境，雷达站通过升级软件，实现标准格式雷达基数据流的输出和上行传输；通过升级省级气象通信系统，增加数据流(Socket)传输功能，
接收雷达站上行基数据流［5］。雷达站每完成1个径向扫描，即将该径向数据以TCP Socket方式分发至省级CTS系统，省级接收径向流数据后直接向国家级通信系统转发，同时生成全体扫和逐仰角的基数据文件，用于存储和应用。生成的文件存储到省级气象数据环境中并通过标准数据接口提供给省级业务使用。在每次逐仰角扫描的过程中，可实时通过流传输方式，将数据传输至省级CTS系统中，并在CTS系统中生成仰角扫描文件，在本地存储共享并应用于业务系统。当1次完整的体扫过程完成后，生成体扫文件。从雷达开始扫描至获得数据的过程较传统方式省略了由台站RPG软件完成基数据文件生成的环节，并在体扫开始的同时进行数据流传输(图2)。因此，通过体扫获取数据的流程可节省11〜16min。
2.2数据库设计
系统后台建立的数据库为查询功能提供后台数据支撑，数据库结构设计如表1所示。
根据传输的文件名及日志文件中相关内容，获取关键字段，写入数据库中
。
・60・气象水文海洋仪器
Dec. 2020
流传输文件传输
RPG
业务应用 系统
业务应用 系统bbzs
业务应用 系统
业务应用 系统
CIMISS
数据环境
CIMISS
数据环境
CIMISS
数据环境
CIMISS
数据环境
实时产品TCP/IP 传输
基数据
基数据文何亠FTP 传断*
雷达站
实时基数据径占 一流TCP/IP 传输
省级通信系统
实时显示实时基数据径向 流TCP/IP 传输
实时基数据 径向流TCP/IP 传输
PUP
RDA
RPGCD
实时显示
图2业务流程对比
基数据文件
---------FTP 传输一
流传输
国家级通信系统
•--文件传输
表1数据库结构
字段说明
Sender
Varchar(30)发送台站
非标夹具
TYPE
Varchar( 32)
CIMISSS 四级资料编码；TYPETa g =0自定义资料编码
IIIII Varchar(8)台站编号CCCC
Vachar(40)编报中心
Time Vachar(32)资料时间STime
Vachar(32)
资料发送时间FileName Vachar(255)
资料文件名
MD5Vachar(64)校验码
length Vachar (32)数据长度
TaskState
Int(2)
成功标志
RecvTime Vachar(32)接受时间Validity
Int(2)
传输时效
2.3日志扫描技术流传输相关日志已通过国内气象通信系统生 成，可直接获取，具体说明如下：
日志文件名格式：bst_yyyyMMdd_Z9XXX_
data_@hostname, log 。
其中‘ yyyyMMduuuud ：日志记录时间，使用
UTC 时间；Z 9 XXX ：站点编号。
日志记录每行信息内容格式为：
basedata file Name basedata file size vcp start time receive first radial time
cut 井 1 end time receive cut 井 1 end
time cut 井 N — 1 end time receive cut 井 N —1
endtime|
vcp end time receive end radial time record file time
通过PHP 语言设计程序，获取到日志文件 的相关内容，截取相关内容后写入数据库中，对日
志结果进行判断，可得到数据传输的具体状态，并
在监控页面上显示。
首先，读取日志文件需要以站号作为区别，获
取日志后选取需求字段进行解析。
日 志获取程序为:
$ stations = array (“ Z9531"," Z9532",
〃Z9535〃，〃 Z9536〃，〃 Z9538〃，〃 Z9539〃，〃 Z9543〃, 〃Z9631〃)；//定义站号
foreach( $ stations as $ station)
{
$dir=〃/log/〃. $ station ；//打开日志所在
目录
if(is_dir( $ dir))
{
$ dh = opendir ( $ dir)；
while ( ( $ file = readdir( $ dh) ) ! = = false)
{
if(strpos( $ file/Z 7) ! = = false)
{
$ Z_pos= strpos ( $ file/Z 7) ; $ file_time =
substr ( $ file, $ Z_pos -9,8)；
/
/选取需要字段
第4期陈澍，等：新一代天气雷达数据流传输监控方法与实现-61-
echo$file_time.'<br/>';
echo$max_time[$station].'<br/>'；//获取资料时间
}
}
closedir($dh);
}
}
获取日志后，根据获取日志时间数据，设定：每个数据文件的扫描开始时间vcp start time为t0；每个仰角的扫描结束时间cut井N end time为t；仰角中最后一条径向数据的接收时间receive cut井N end time为t2；接收最后完整体扫数据时间record file time为t3。
根据雷达数据传输规律，正常传输的标准为：每个仰角开始扫描到数据接收到仰角数据的时间差T1=t—t,T应小于33s；从雷达体扫开始至省级全部体扫基数据文件生成时间差T2=t3—应小于360s.通过后台程序对T1和T 进行分析，可以得出数据接收时效和接收状态. 2.4传输记录查询
实时查询模块通过PHP语言并结合SQL语句，实现后台读取数据库查询结果的功能，并在页面上显示。
利用查询模块中的历史数据查询功能可通过输入日历插件查询日期，获取日期后启动查询功能，日期获取程序如下：
if(isset($_GET["beginDate1"]))
{
$beginDate1=$_GET["beginDate1"];
$endDate=$_GET["beginDate1"];
}
else
{
$beginDate1=date("Y-m-d");
$endDate=date("Y-m-d");
}
if(strlen($beginDate1)<12)
$beginDate=$beginDate1;
$beginDate1=$beginDate1."00:00：00“;
if(strlen($endDate)<12)
$endDate=$endDate."23：59:59”；3应用功能实现
石墨钢
3.1实时雷达标准格式数据流传输状态监控
实时查询雷达标准格式数据流传输状态，显示正常数据的体扫开始时间，提示异常传输状态。
实时查询模块的框架通过CSS(层叠样式表)实现,CSS是一种用来表现HTML等文件样式的计算机语言。CSS不仅可以静态地修饰网页，还可以配合各种脚本语言动态地对网页各元素进行格式化操作67]。
3.2雷达标准格式数据流传输完整性查询
实时查询当日雷达标准格式数据流传输资料的完整性，分别查询每日体扫完成个数及逐仰角扫描完成个数.
通过打开时间输入框，输入相应日期，可直接查询历史数据传输情况.
4运行评估
通过对雷达标准格式数据流传输综合监控方法的研究及监控平台的设计，实现了对山东8部新一代天气雷达的标准格式数据流传输资料的完整性、时效性以及传输业务的工作情况的监控.气象部门雷达台站运维人员及省级气象部门资料传输运行业务人员利用该平台可及时有效地对天气雷达资料的传输状态、数据传输完整性、资料时效性做出准确的判断，与通过FTP文件传输的方式相比，可有效缩短6〜10min监控时间。基于内部网络用户端为100M带宽的基本网络测试环境，服务器端采用8核CPU、16G内存、千兆网卡的硬件平台，进行平台页面的访问测试，测试结果如表2所示，用户体验良好。
表2系统页面响应测试记录
测试
页面
虚拟用户
数/个
平均响应
时间/
最小响应最大响应访问成功
时间/时间/率/%监控页面200.1890.110.89100
查询页面20 3.2 2.6 5.6100
5结束语
天气雷达是监测、预警突发性灾害天气最有效的手段之一，在气象预报业务中发挥着重要作用，保证天气雷达数据及时完整地传输，提高天气雷达数据传输成功率是有效助力气象预报的方式。
(下转第79页)
第4期刘晓明：基于MOXA NPort S8458的自动气象观测系统数据传输方案・79・
台NPort S8458发生故障，也仅影响跑道一端的设备，不会造成设备全面中断。
图3冗余传输方案
此方案将应用于乌鲁木齐机场二、三跑道扩建自观系统建设中。3条跑道传输设备由常规配备至少4类15台，精简为1类5台设备，具有结构简单、易维护和环网扩展性强等特点，带宽可达到百兆，建成后将提高数据传输安全性。
4结束语
安全是民航永恒的主题，民航业始终坚持对安全隐患零容忍的原则。通过技术手段解决设备隐患是技术人员的不断追求。乌鲁木齐机场自观系统建设年代较早，又经过中期升级，其传输方式在国内自观系统建设中具有代表性。文章以乌鲁木齐机场为例，分析了3种传输方式，提出了一种基于MOXA NP
ort S8458的传输方案，有效解决了传统传输方案存在的问题。该方案具有网络可靠性高、故障恢复时间短以及良好的经济性等特点，对新建自观系统传输方式的选择具有指导意义。
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39-43.
(上接61页)
文章设计的新一代天气雷达数据流传输监控方法与应用平台实现了对山东省内8个雷达站标准格式数据流传输的资料传输时效的监控，系统自上线至今运行稳定，有助于雷达数据观测服务的发展。
参考文献：
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:7］王洪祥，周丽丽，王会品，等.大连市气象业务监控平台的设计与实现［J］.气象水文海洋仪器，2019,36
(2)：
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