區級氣象自動站信息系統設計與實現

鄭清杰，鄭智健，林永強

（莆田市氣象局 福建 莆田 351100）

0 引言

隨著計算機的發展，利用已存在的技術手段對數據進行自動化處理，是氣象局內重點研究的方向之一，因為預測天氣情況需要多而繁雜的數據，從而導致擁有眾多氣象觀測設備，因此，相關的設備管理的信息化建設也成為氣象局的重點需求之一[1]。隨著氣象局業務的不斷擴展，氣象觀測設備、信息網絡設備、機房環境監控等日益增加導致數據信息的增多，而氣象觀測設備的穩定運行又與氣象業務的正常開展密不可分[2]。建設氣象觀測設備信息化平臺可以有效提高工作效率，實況展示氣象觀測設備信息有助于維保人員及時維護，保障氣象數據傳輸的穩定性，對氣象業務穩定展開提供有效的支撐，因此目前氣象局投入大量人力物力在氣象觀測設備信息化平臺建設上，與實際業務相結合構建一個氣象觀測設備信息化管理體系，提高氣象觀測設備安全性、穩定性，以此來保障氣象工作的順利進行[3]。

目前全國各個氣象局都已經開展關于氣象觀測裝備保障管理系統的設計研究相關課題，有些成果已經實際應用在氣象業務當中[4]，但是氣象局中氣象自動站觀測設備信息管理系統是以省來布局，由各市級的氣象設備管理部門統籌，在系統內區級自動站信息并未統一規劃，雖然擁有一些基本的功能，如查詢氣象觀測設備信息、登記觀測設備信息等，但信息分類不夠詳細，無法靈活適應區級不同的業務需求，無論是查詢自動站觀測設備信息或者是業務上的需求，特別是區自動站觀測設備信息，區氣象局查詢不夠方便，都需要花費額外的時間來完成。此外，傳統的氣象裝備保障管理采用手寫登記，這種方法存在一定弊端，如不同筆跡的識別問題、設備查詢麻煩等問題[4]，在統計氣象觀測設備信息方面也不夠快捷，需要人工手動添加，無法一鍵導入導出相關設備信息。為了減少不必要的工作量以及更加直觀地顯示區自動站的信息，方便區級人員業務運行，提高工作效率，本文根據實際業務需求搭建合適的區級氣象自動站信息系統。

1 需求分析

根據實際業務中維保人員需要查詢每個區域自動站的氣象觀測設備信息，系統初步設計由兩個功能模塊組成：區級模塊、用戶管理模塊。區級模塊主要存儲區級信息，用戶模塊存儲用戶信息。該系統的具體結構功能見圖1，其中一區、二區代表區級，可根據所在市擁有的區個數添加，方便各市使用，有助于推廣使用，其目錄下展示出該區所有區域自動站站名。xx自動站則根據所在區氣象局登記的自動站命名，該功能模塊包含點擊的自動站下所有氣象觀測設備的信息，如投入使用的時間、維修時間、設備檢定時間、該站氣象觀測設備的備件情況等。用戶管理即管理可登入該系統的用戶信息權限，可設置用戶查閱菜單欄的權限，方便市級氣象局統籌管理人員以及增加保密性。

2 系統設計與實現

本文根據莆田市氣象局所擁有的電腦性能配置以及維保人員的人數，選擇前后端分離搭建系統，一是為了降低維護成本，二是方便后期加入其他功能。前后端分離構建系統的優點是擺脫兩者之間的相互依賴，前后端面向不同要求具有不同功能，后端主要需求在三高、業務存儲等，而前端則對界面展示效果、應用流暢程度、用戶體驗等有較高的要求，通過對其進行單獨的項目部署從而實現系統的優化以及提高項目的開發效率[5]。

2.1 總體設計

本系統采用B/S結構，該結構的特點為擁有成本不高、維護較容易、開發簡單，任何一臺氣象局內網計算機都能進行訪問操作，方便區級氣象局自主進行相關業務處理以及添加功能。信息系統采用Java技術，有利于系統功能模塊的移植，方便后續業務的擴展、版本升級等。后端采用Spring Boot、Mybatis等流行的系統開發框架，前端采用Vue.js框架以及Element-UI等第三方庫，這種組件化開發模式有助于區級氣象自動站信息系統的快速構建以及系統維護，實現信息系統的功能需求[6]。

2.2 系統前端

系統前端采用Vue.js框架構建用戶界面，Vue.js是一套構建用戶界面的漸進式框架，通過簡潔的代碼與各種模塊化應用實現數據交互綁定以及頁面展現[1]。Vue.js的與眾不同之處在于其開發思想是自底向上，其目的是構建由數據驅動的組件系統。Vue.js代碼的變化可快速實時響應在視圖層，融合性強，可以輕松融合其他庫，插入現有項目較簡單，有助于信保人員的快速入門學習。同時Vue.js框架本身也可采用單文件組件以及支持的組件庫開發信息系統[1]。

Element-UI是由某團隊開發的一個用戶界面庫，與Vue.js匹配度較高，可高效簡潔地開發出用戶界面框架，以其代碼一致性、良好的反饋性、高效率反饋以及可控性得到了廣泛應用[1]。

2.3 系統后端

后端采用由Pivotal團隊提供的一個Spring Boot框架，該框架通過自動定義配置、模塊化各種組件去支持常用的集成框架來降低開發的復雜性以及難度，減去重復的代碼布置，減少不必要的工作量。Spring Boot是在Spring的基礎上開發的新開源框架，通過減少了Spring與其他框架之間的代碼整合，實現Web應用的快速部署，通過“約定大于配置”的要求簡化了 Spring 應用各方面的配置，從而減少程序員樣本化的配置工作以及重復性代碼[7]，易于新手的學習與入門，較容易入手的框架便于氣象局的維保人員學習以及修改相關配置，可讀性強的代碼有助于理解。數據存儲方面采用MySQL，主要原因在于維保人員較熟悉，且在Web應用方面MySQL是最好的關系數據庫管理系統應用軟件之一，以其安裝便捷、使用簡單方便、安全性能高、穩定性強以及可移植性好等性能被廣泛使用[1]。采用MyBatis進行氣象觀測設備信息數據處理，MyBatis是一款優秀的持久層框架，安裝簡單且沒有第三方依賴，通過XML實現對數據庫的增刪改查等一系列操作，便于統一管理以及優化。在構建系統后端過程中，采用了lombok、Hutool等工具簡化開發，降低代碼繁瑣程度，使得代碼更加簡潔明了，閱讀性更強。

2.4 系統實現

根據上述的系統設計以及功能需求，使用相關程序框架，本文構建了如下的區級氣象自動站信息系統，本系統的用戶登錄界面見圖2，包含用戶登入信息顯示、登入名、登入密碼以及登錄按鍵。為了方便市級管理以及系統安全性、保密性等原因，沒有創建用戶注冊功能，由市級單位統一創建用戶。

登入區級氣象自動站信息系統后，該系統的界面主體顯示效果見圖3。

由圖3可知，區級氣象自動站信息系統的主體顯示界面左邊為側邊欄，可選擇功能用戶管理或者區級，區級列出各區氣象局如一區、二區，下拉會顯示該區存在的所有區域自動站名，供使用員點擊查看指定自動站觀測設備信息。點擊進入用戶管理后，可查看當前所有用戶名以及密碼，其中管理員可以設定角色擁有的查看菜單欄的權限，如設定某區級人員只有查看所屬區級自動站的權限，更加靈活管理功能，便于市級管理員的管理以及系統的穩定性、安全性。界面的右上角顯示當前登入角色，角色分為管理人員以及區級人員，其擁有查看個人信息以及退出兩個功能，具體顯示效果見圖4。

關于系統數據庫表的設計，本文的自動站信息表結構見表1，按照區級自動站氣象觀測設備信息表設計，表中包含設備序號、設備名稱、使用時間、檢定時間、維修時間4個數據，后續根據具體業務可再添加需要的數據。用戶人員信息數據庫表結構見表2，表中主要為用戶序號、用戶姓名以及用戶密碼。

表1 自動站信息表結構

表2 用戶人員信息數據庫表結構

自動站觀測設備信息在瀏覽器上為表格顯示，其具體顯示效果見圖5，表格上表頭名稱顯示數據庫設定的序號、設備名稱、使用時間、檢定時間、維修時間，額外增加操作。表上方有兩個功能，分別為新增設備按鍵與查詢按鍵。新增即為添加當前區域自動站觀測設備信息，彈出表格填寫設備信息。查詢為通過查詢設備名稱獲得當前目錄該自動站所查詢的設備信息。

在表中的操作一欄下，擁有編輯和刪除兩個功能按鍵，編輯即為彈出表格修改當前行氣象觀測設備信息內容。刪除即為刪除當前氣象觀測設備信息，點擊刪除會彈出確定按鈕，以防誤刪，其在瀏覽器上具體顯示效果見圖6。

2.5 運行結果

該信息系統目前尚在運行測試中，能夠初步實現設計的要求，如區級氣象局自主查看相關設備信息、添加以及修改氣象觀測設備信息，但依然存在一些問題，如顯示的界面不夠美觀、畫面不夠協調，菜單欄的功能還需要添加導出氣象觀測設備的Excel功能，供業務一鍵導出使用，氣象觀測設備信息顯示不夠完整。在實際運行中，菜單欄中選擇某區后應該先跳轉顯示全部區域自動站情況，再供業務人員點擊選擇某自動站，在此基礎上還應添加氣象數據實時顯示功能，以便查看自動站運行情況。為了向非氣象人員介紹氣象系統內的運行情況，該系統后續還應做成可視化界面，讓人更加清楚內部流程。

3 結語

根據區級氣象局的業務需求以及日常工資需要，設計并搭建了區級氣象自動站信息系統，采用B/S結構開發，界面顯示簡潔、功能易于操作[8]，初步實現氣象觀測設備區級情況自動站信息顯示、設備檢定信息等功能，通過該系統，各區級人員可以清楚獲悉區級自動站設備信息，管理人員查看各區域自動站氣象觀測設備維修檢定情況，降低了業務人員工作的繁瑣程度，提高了自動站氣象觀測設備管理效率。除此之外，該信息系統對菜單欄進行權限管理，設置了用戶查看自動站信息的范圍。