安徽省高速公路沿线自动气象站维护管理系统设计与实现

章 超，汪 玮，赵宝义，黄 晶

(安徽省大气探测技术保障中心，合肥 230031)

0 引言

截至2021年初，安徽省已建成覆盖全省的高速公路沿线气象监测网络，实现了对全省主要高速公路气象状况的实时监测。高速公路气象监测网的站点类型主要为能见度自动气象站和6要素自动气象站，共计1300余套，平均站点密度8 km，团雾多发路段加密至3 km。高速公路沿线自动气象站为提高安徽省气象监测能力提供了有力的支撑，在气象防灾减灾、保障人民生命财产安全方面发挥了重要作用。然而，面对规模庞大的高速公路沿线自动气象站网，非信息化的站点建设、维修、维护、核查等工作给业务管理带来了极大不便。在此之前，高速公路沿线新建站点仍采用人工填写纸质文档申报并逐级审批的方式；人工监控站点运行情况仍然是站点维修、维护以及核查工作的主要手段。站点设备的人工维护管理工作不仅耗费人力，还影响工作的及时性与准确性。

针对上述需求，文章设计实现了安徽省高速公路气象站维护管理系统(以下简称站网系统)，该系统包含多个网页端功能模块供用户使用，后台可自动存储信息，完成数据库相关数据表的更新操作，实现了站点新建、维修、维护、核查等各项工作的全过程管理[1，2]。

1 站网系统总体设计

站网系统可实现站点新建、维修、维护、核查的信息化管理，系统架构设计自下而上共包括5层，分别为基础环境层、数据资源层、数据支撑层、业务应用层和用户交互层[3，4]。

基础环境层包含服务器、存储和网络等软硬件环境；数据资源层主要包括系统的数据、信息存储归档，包含站点基础信息、站点维护管理信息以及用户信息等内容；数据支撑层主要包括数据资源的访问、调用、修改等功能，并通过数据接口完成数据资源的调用与推送；用户交互层主要提供站点新建、维修、维护、核查、统计分析和系统管理的交互式操作界面。业务应用层是站网系统核心处理层，实现了站点保障全流程管理工作。

2 子模块功能结构设计

2.1 站点新建

站点新建时，需经过站址勘测信息填报、信息复测和验收测试等步骤，由建设用户申请，管理用户审批。站址勘测、信息复测需填报并复核站点的位置信息、路段信息、环境信息、场地信息、设备型号和所属单位等相关内容；验收测试包含现场检查测试与试运行情况核查，站点新建信息采集通过申请和审核模块的交互实现，并由管理人员逐步审核，审核通过则进入下一流程，审核不通过则返回上一流程，全部通过后完成站点建设流程，站网系统自动收集业务相关文档素材，并存储归档，同时站点新建信息与基础信息管理层进行数据交换，完成站网系统的信息更新。

2.2 站点维修

站点维修模块包含故障单、配件管理以及站点报停等子模块。站点维修模块根据安徽省高速公路运行监控平台、保障用户反馈、第三方接口发现的异常站点，自动生成故障单，并将单据派发给所属保障单位，保障用户收到故障单后进行确认，经确认后开展站点维修工作，维修结束后保障用户填报维修单、配件更换信息，系统后台生成维修报表并自动存储和归档。若遇不可抗力因素(如道路改扩建或站点被撞毁等)无法展开正常维修工作时，需由保障用户填写站点信息及无法维修说明，并申请站点报停，经管理用户核实审批后，同意站点报停，系统将报停站点信息推送至其他业务系统，同时将站网系统中该站点考核状态信息改为测试，报停站点不参与站点运行监控、维护维修管理及统计分析。站点维修模块可实现站点异常告警、故障单生成、维修活动开展、站点报停以及配件信息的全流程管理。故障单填报内容包括站点信息、故障类型、故障来源、配件更换信息、维修开始与结束时间和维修活动类型等。

2.3 站点维护

站点维护模块包括站点维护任务设置、维护通知管理和维护单填报等子模块。由管理用户设置站点维护任务要求，站点维护模块自动生成站点维护通知，分发给对应保障单位与用户，用户确认维护单后开展站点维护活动并填写相关单据，维护活动结束后生成维护表单，并进行存储和归档。当维护通知已下发，维护期开始且未确认维护单时，系统向所辖保障用户发出维护通知提醒；若维护期结束保障用户仍未提交维护单，则对其保障单位及用户发出超期告警通知。维护单填报的内容包括设备维护信息和环境信息等。

2.4 站点核查

站点核查模块包括核查标准器管理和核查单管理。为对新设备或到期设备进行核查与检定工作，站点核查模块根据设备检定有效期，自动列出保障单位的应检定核查设备，站点核查前需将检定设备录入标准器管理模块，填报内容包括型号、证书编号和核查日期等。当保障用户开展站点核查工作时，先填写所属部门及站点信息，再开展对应站点全观测要素的核查工作，结束后完成核查单填报，内容包括对设备所有观测要素核查的开始与结束时间、核查标准器信息、被核查器具信息和核查内容等。当设备核查通过时，设备由待核查状态转为待用状态，并自动生成检定有效期；当设备核查未通过时，设备由待核查状态转为待修状态，自动生成待修单据，并通知保障用户。

2.5 统计分析

站点维护管理统计分析模块主要用于站点故障、维修、维护、维修配件等内容的统计与展示，界面选项为年份、各保障单位等。故障统计内容包括故障类型、故障来源、故障总结和故障率；维修统计内容包括维修及时率、完成率、响应时间和维修时间；维护统计内容包括维护及时率、次数、响应时间和维护时间；维修配件统计内容包括配件更换比例和次数。统计内容为各保障单位的工作效益评估以及用户反馈评价提供基础数据参考，故障率、维修及时率、维护及时率以及维修完成率指标计算方式如表1所示。

表1 指标计算方式

2.6 站网系统管理

站网系统管理模块主要包含用户管理、保障单位管理和站点保障设置等功能，其中站点信息与站网系统定时同步。管理人员根据业务工作需要，对管理、保障用户信息进行录入以及增、删、改、查操作，对保障用户及单位进行站点保障设置归属关联，明确所辖站点维护管理职责。

3 站网系统实现

系统数据架构采用MySQL关系型数据库以及Hibernate持久层技术映射框架；业务逻辑与数据交换控制采用Spring+Spring MVC开发框架；用户交互界面采用layui技术框架实现[5，6]。系统技术实现自下而上共5层，分别为数据资源层、数据支撑层、业务逻辑层、控制层、用户交互层，各层介绍如下：

1)数据资源层：采用MySQL关系型数据库，实现维护管理系统中用户数据、保障单位数据、站点信息以及各功能模块库表数据的调用、存储功能。

2)数据支撑层：采用Hibernate技术，通过对象到关系型数据库的映射，完成面向对象的数据库访问操作，实现数据支撑化设计，提高维护管理增、删、改、查等功能的处理效率。通过Websevice接口调用其他数据，实现多个系统之间标准数据的传输。

3)业务逻辑层：作为维护管理系统核心技术部分，采用Spring框架，利用轻量级的控制反转(IOC)和面向切面(AOP)技术，将业务逻辑与功能模块以松耦合的方式组合在一起，实现了站点新建、维修、维护、核查、统计分析和系统管理的业务逻辑与功能结构设计。

4)控制层：采用Spring MVC结构型设计模式，作为数据交换控制器，实现了维护管理系统的界面视图、业务逻辑与控制器间的交互功能。当用户登录维护管理系统并向站点新建、维修、维护、核查等模块发送请求时，服务器将接收到的请求响应提交给控制器，控制器根据业务逻辑判断、数据库存取结果，选择视图向用户反馈。

5)用户交互层：用户界面采用layui框架开发，结合 HTML，CSS，JavaScript等技术，开展了网页开发、样式设计等工作，实现了用户界面设计。

4 结束语

文章设计的站网系统适用于安徽省高速公路沿线自动气象站的维护管理工作，实现了站点新建、维修、维护以及核查功能的全流程管理，提高了站点维护管理业务的信息化水平，提高了观测设备保障的工作效率。该系统的设计与实现过程除满足高速公路沿线自动气象站的维护管理业务以外，还适用于区域自动气象站等其他类型的气象探测设备。