气象信息网络系统需求分析说明书.docx

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气象信息网络系统需求分析说明书

气象信息网络系统需求分析说明书

绪论

气象信息网络系统是气象业务系统系统中的核心系统，其主要功能是对大量的气象数据进行存储管理、显示、查询、分析和加工，是气象预报等日常作业的主要应用软件系统。

本系统主要完成中心站对试验站的资料调用、查询，对试验站的参数设置，对试验站的设备监控。

通过本系统将实现集约化天气现象观测，辅助中心站观测人员完成天气现象编码工作，同时终端也可供管理人员、预报人员及服务人员进行天气现象查询，提高决策、预报和服务效益。

一．系统分析

1.1系统背景分析

气象信息网络系统是气象业务系统的中枢和纽带，是现代气象业务体系的重要基础支撑，是国家信息基础设施的重要组成部分。

中国的气象信息网络系统也是世界气象组织全球通信系统的重要节点。

近年来，我国公共气象服务、预测预报、综合气象观测等业务飞速发展，对气象信息网络系统提出了更高的要求。

但是，近年来，气象信息网络系统不适应现代气象业务发展的问题越来越严重，主要表现为顶层规划设计滞后，技术系统更新缓慢，软件和应用管理落后，尤其是资料收发共享能力，资料的质量控制和数据质量以及资料的应用服务能力不适应业务需求的问题越来越突出。

所以我们迫切需要建成结构合理、集约高效、技术先进、功能完备、稳定可靠的气象信息网络系统。

1.2系统功能分析

1.2.1实现目标

1）实验站组成及功能:

试验站组成如下图：

试验站将完成如下功能：

•完成34种天气现象自动化采集，并将观测数据及图像上传中心站；

•实现对降水类天气现象（雨、阵雨、毛毛雨、雪、阵雪、阵性雨夹雪）、地面凝结现象（露、霜、雾凇、雨凇、积雪、结冰）、视程障碍天气现象（雾、霾、扬沙、浮尘、沙尘暴）、其他天气现象（雷电（雷暴、闪电）、大风、飚线）等20种天气现象的自动识别，并将识别结果及参数上传中心站；

•完成常规气象6要素（温度、湿度、气压、风向、风速、雨量）的观测，并将观测数据上传中心站；

•完成天气现象报文除天气现象代码外其他内容的编报，并上传中心站。

2）中心站组成及功能:

中心站组成如下图:

中心站值班员系统采取双机热备份，以保障系统稳定可靠运行，而浏览者系统在硬件配置上与值班员系统一指致，但权限不同，可根据需要设置多个浏览者权限。

中心站将实现如下功能：

•存储10个试验站上传资料及数据；

•实时显示10个台站天气现象自动化观测设备的图像、数据资料及自动站观测资料；

•调用显示10个台站天气现象自动化观测设备的实时视频资料；

•显示闪电定位系统资料；

•实时监控10个台站天气现象自动化观测设备运行状态；

•实时修改10个台站天气现象自动化观测设备的参数；

•通过人机交互方式，按天气现象编报规范完成编码或编报。

1.2.2系统权限划分

本系统权限分为两个等级：

值班员和浏览者，各权限划分如下：

•值班员：

为中心站进行天气现象集约化观测人员，是系统完全权限拥有者，除完成资料的使用和查询外，拥有对系统参数设置权限、编报权限。

•浏览者：

为业务管理人员、预报预测人员和从事气象服务人员，仅拥有对天气现象观测资料的实时显示和历史观测资料的查询权限。

1.2.3任务简要说明

系统处理流程如下：

●业务监控

●数据采集→报文生成→数据传输→数据存储→数据处理→产品展示（GIS,表格,文本）

●设备监控

●系统管理

1.2.4系统主要功能设计

1.总体结构图

气象信息网络系统负责气象台全部资料的手机存储、数据管理以及气象信息的显示查询、预报分析，将作为专业气象台的骨干业务系统，系统的总体结构如下图：

2.系统主要功能设计

业务流程图

系统功能流程图

2.1实时显示功能

实现实时显示某市地区的10个台站天气现象自动化观测资料、自动站观测资料和闪电定位资料。

1）实时数据显示

实时显示台站观测的温度、湿度、气压、风向、风速、雨量、台站初步判别天气现象种类及相关参数（如台站未实现判别，则显示未判别），同时单击任一要素可实现过去24小时变化曲线。

2）实时图像显示

实时显示天气现象自动化观测设备观测图像。

3）闪电资料显示

基于GIS系统实时显示某市为中心周边200km的闪电监视情况，显示时以“+”作为正闪发生、“-”作为负闪发生，同时实时统计该分钟、过去1小时、过去3小时、过去6小时、过去24小时闪电发生数量、正闪数量、负闪数量。

4）综合显示

基于GIS系统实时显示某市地区天气现象发生情况，天气现象以图标形式显示在站点上，鼠标放置图标上空时应以文字显示天气现象名称、发生时间、相关参数以及该站点自动站观测的温、湿、压、风向、风速、雨量等6要素观测）。

2.2历史资料查询功能

1）分时段历史数据查询

•可动态查询任意台站、任意时间段温度、湿度、气压、风向、风速、雨量的观测记录，并以曲线的形势显示，同时显示该台站在该时间段内发生的天气现象种类及其开始时间、结束时间、相关参数；

•可动态查询任意时间段某一天气现象发生情况（是否有发生、发生站点、开始时间、结束时间、相关参数）；

2）分时段历史图像查询

可动态查询任意台站、任意时间段的图像观测资料，图像停留时间可设置。

3）分时段闪电资料查询

可动态查询任意时间段闪电发生情况，基于GIS系统显示某市为中心周边200km的闪电监视情况，显示时以“+”作为正闪发生、“-”作为负闪发生，同时统计该时间段闪电发生数量、正闪数量、负闪数量。

2.3视频显示功能

可实时调用任意台站视频监视资料，同时可对该台站的摄像头进行选择。

2.4参数修改功能

可实现以下参数的修改：

•试验站：

试验站天气现象自动化观测设备及识别软件的参数设置，各CCD传感器的采样时间，试验站网络选择；

•中心站：

主界面历史资料浏览的时间间隔，中心站网络选择，报警参数的选择；

2.5报文生成功能

目前台站需编发的报文及说明见下表：

报文名称

说明

发报时次

是否涉及天气现象观测

陆地测站地面天气报告（GD-01III）

国际通用的陆地测站地面天气报告

每日02、08、14、20时四次基本天气报

05、10、17、23时四次补充天气报

正点后三分钟内必须发出，特殊情况可顺延，但不超过正点后六分钟。

现在天气现象编码（ww）

过去天气现象编码（W1W2）

919MvDa组（过去六小时出现海、陆、尘龙卷）

925SS组（08时出现积雪）

934RR组（过去6小时出现雨凇或雾凇）

939nn组（过去6小时出现冰雹

加密气象观测报告（GD-05）

承担加密天气观测和加密雨量观测的测站使用

08时为全国统一编发加密报时次，其余时次由省（区、市）确定

重要天气报告（GD-01II）

陆地测站编发降水、大风、龙卷、积雪、雨凇和冰雹等重要天气报告时使用。

采取定时和不定时两种发报；

降水（累计降水量除外）、积雪、雨凇采取定时发报；

大风、龙卷、冰雹（以及累计降水量）采取不定时发报，即观测到后10分钟发出。

航空天气报（GD-21II）

每小时一次的，从50分开始观测，正点前发出；

半小时一次的，从20分开始观测，30分钱发出；

有现在天气现象编码（ww）

危险天气报（GD-22II）

一旦达到危险天气标准，5分钟内发出；

与天气现象相关的有大风、恶劣能见度、冰雹、雷暴、龙卷。

航空报和危险报预约电报

陆地测站地面气候月报（FM71-XCLIMAT）

气象旬（月）报（HD-03）

目前约定中心站应完成天气报和加密报中天气现象编码工作，其工作流程如下：

本系统应在分析自动站、天气现象观测资料及其他相关资料后完成7的编码工作，并插入到天气报及加密报相应位置中。

编码编报原则参见《地面气象电码手册》。

同时本系统应根据雷电定位资料得出10个试验站是否有雷暴天气，原则是以试验站所在行政区域内有雷电发生则认为有雷暴天气。

2.6数据接口要求

●本系统可在气象局内网或固定公共网（Internet）或移动公共网（3G）网络下实现数据的读取和传输，对于网络的选择按照以下原则：

●默认情况下测试3种网络速度，选择速度最大的网络；

●可通过参数设置选择网络；

●当正在使用的网络因故中断后，自动使用其他网络，保证系统稳定运行。

●本系统可实现对台站自动站观测数据的读取、天气现象观测设备观测数据的读取、闪电定位资料的读取等功能。

2.7设备监控功能

可实现对试验站降水CCD传感器、地面凝结CCD传感器、视程障碍传感器、雨凇雾凇CCD传感器、观测场全景CCD传感器、云观测设备、自动站、网络通信等运行状况的监控（若有设备未给出监控参数，则通过数据来判断是否正常运行）。

2.8报警功能

当以下状况发生时，系统进行报警，报警方式可通过闪烁、声音或短信息（方式的的选择由系统参数确定）等方式进行：

•设备故障：

当监控到设备故障时；

•灾害性天气：

当有灾害性天气发生时（灾害性天气种类由系统参数设置）；

•时间预警：

当在规定的发报时间（时间由系统参数设置）前15分钟。

1.2.5系统可行性分析

1　运行可行性分析：

随着计算机知识的普及和推广，越来越多的人掌握了计算机的基本使用方法。

随着Internet的发展，用户对于网络、Windows等环境下的软件使用比较熟悉，故此系统拥有极大的运行可行性。

2　经济可行性分析：

2011年是“十二五”开局之年，也是推进现代气象业务全面发展的关键之年。

今年初，中国气象局出台了《气象信息网络系统发展规划（2011-2015年）》（以下简称《规划》）。

由此可见政府对气象行业是大力支持与加大投入的，因此，构建一个气象信息网络系统在经济上是完全可行的。

通过以上分析，开发气象信息网络系统是完全可行的。

二．需求分析

2.1用户需求分析

浏览者一般为业务管理人员、预报预测人员和从事气象服务人员，需要拥有以下权限：

1）对天气现象观测资料的实时显示

2）对历史观测资料的查询权限

值班员为中心站进行天气现象集约化观测人员，是系统完全权限拥有者，故其拥有以下权限：

1）对天气现象观测资料的实时显示

2）对历史观测资料的查询权限

3）对系统参数的设置权限

4）编报权限

用户视图

1.系统开始运行时，应有一登陆界面，让用户输入用户名，口令，提交后进行用户校验。

2.用户界面是用户校验通过后，用户的工作平台，如上图所示分为系统LOGO、日历、用户显示、系统菜单、用户工作区、辅助菜单组成。

3.系统管理要求完成对系统各种参数的设置，必须具备以下功能：

系统管理应由系统管理员进行操作。

能够实现对系统的功能模块进行增加、修改和删除。

能够对用户进行增加、修改和删除，并能对用户的类型进行权限划分，使不同用户类型使用不同的功能模块。

2.2系统性能分析

对数据的安全性、完整性要求：

对天气观测数据的加密传输以及实时反馈天气变化信息。

以下是系统性能需求：

a.准确性和可靠性的提高

b.页面友好，功能齐全

c.系统便于维护和升级

d.数据库访问效率高

本系统主要划分为数据存储系统、三层访问控件和气象信息显示分析系统三部分。

a数据储存管理的设计

本系统的数据存储采用数据库和文件库相结合的方式，即小数据（单位长度较小的信息）采用关系数据库存储，大的文件数据采用文件库存储并辅以数据库进行索引管理；对用户采用三层数据访问模型进行封装，使得用户无需知道数据的具体存放方式。

其主要设计包括：

1）MicrosoftSQLServer2008数据库的引入和大数据库表的设计方法

2）与数据库结合的ftp文件服务器

3）基于Midas的三层数据访问模型

4）对数据库和文件服务器访问程序的dll封装

5）数据库和文件库的备份机制

b系统结构设计

系统采用三层模型，结构图如下：

2.3气象信息网络系统E-R图

2.3.1逻辑模型

2.3.2物理模型

三．数据库

3.1数据库的创建

createdatabasemeteorogical

onprimary

（

name=meteorogical_Data,

='E:

\气象信息网络系统\DataBase\meteorogical_Data.MDF',

size=10,

maxsize=unlimited,

=5

）

logon

（

name=meteorogical_Log,

='E:

\气象信息网络系统\DataBase\meteorogical_Log.LDF',

maxsize=2000,

=10%

）

3.2表的创建

3.2.1为用户信息创建表

CREATETABLEAdministrator（

AdmIDchar（10）NOTNULL,

AdmPwdchar（10）NULL,

AdmAgeintNULL,

AdmPhoneNumchar（15）NULL,

CONSTRAINTPK17PRIMARYKEYNONCLUSTERED（AdmID）

）

go

3.2.2为试验站创建表

CREATETABLETestStation（

StationIDchar（10）NOTNULL,

Areachar（10）NULL,

Functionarychar（10）NULL,

StationNamechar（10）NULL,

Positionchar（10）NULL,

CONSTRAINTPK1PRIMARYKEYNONCLUSTERED（StationID）

）

go

CREATETABLE[TestStationMessage]（

StationIDchar（10）NOTNULL,

[台站ID]char（10）NOTNULL,

[监测时间]char（10）NOTNULL,

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

CONSTRAINTPK18PRIMARYKEYNONCLUSTERED（StationID,[监测时间],DeviceID,[台站ID]）

）

go

3.2.3创建自动站信息表

CREATETABLEAutoStation（

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

StationIDchar（10）NOTNULL,

Timetime（7）NOTNULL,

[监测时间]char（10）NOTNULL,

[台站ID]char（10）NOTNULL,

Stationchar（10）NULL,

TemperaturefloatNULL,

HumidityfloatNULL,

Directionchar（10）NULL,

SpeedfloatNULL,

PressurefloatNULL,

CONSTRAINTPK14PRIMARYKEYNONCLUSTERED（DeviceID,[监测时间],[台站ID],StationID,Time）

）

go

3.2.4为设备信息创建表

CREATETABLEDevice（

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

Stationchar（10）NULL,

DeviceNamechar（10）NULL,

Typechar（10）NULL,

Parameterchar（10）NULL,

DatedateNULL,

CONSTRAINTPK2PRIMARYKEYNONCLUSTERED（DeviceID）

）

go

3.2.5为设备运行情况创建表

CREATETABLERunningCondition（

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

Timetime（7）NOTNULL,

Stationchar（10）NULL,

Maintainerchar（10）NULL,

RunningSpeedfloatNULL,

TemperaturefloatNULL,

Conditionchar（10）NULL,

CONSTRAINTPK5PRIMARYKEYNONCLUSTERED（DeviceID,Time）

）

go

3.2.6为实时报文资料创建表

CREATETABLEMessage（

[监测时间]char（10）NOTNULL,

[台站ID]char（10）NOTNULL,

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

RainfallfloatNULL,

Coagulationchar（10）NULL,

Sightchar（10）NULL,

[Rime&Verglas]char（10）NULL,

Cloudchar（10）NULL,

AutoStationchar（10）NULL,

Lightingchar（10）NULL,

Analysischar（10）NULL,

CONSTRAINTPK16PRIMARYKEYNONCLUSTERED（[监测时间],[台站ID],DeviceID）

）

go

3.2.7为云观测传感器创建表

CREATETABLECloud（

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

[监测时间]char（10）NOTNULL,

Timetime（7）NOTNULL,

[台站ID]char（10）NOTNULL,

Stationchar（10）NULL,

CloudCCD1char（10）NULL,

CloudCCD2char（10）NULL,

CloudCCD3char（10）NULL,

Imagevarbinary（max）NULL,

CONSTRAINTPK12PRIMARYKEYNONCLUSTERED（DeviceID,[监测时间],[台站ID],Time）

）

go

3.2.8为地面凝结传感器创建表

CREATETABLECoagulation（

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

[监测时间]char（10）NOTNULL,

Timetime（7）NOTNULL,

[台站ID]char（10）NOTNULL,

Stationchar（10）NULL,

CoagulationCCD1char（10）NULL,

CoagulationCCD2char（10）NULL,

CoagulationCCD3char（10）NULL,

Imagevarbinary（max）NULL,

CONSTRAINTPK9PRIMARYKEYNONCLUSTERED（DeviceID,[监测时间],[台站ID],Time）

）

go

3.2.9为闪电资料创建表

CREATETABLELighting（

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

StationIDchar（10）NOTNULL,

Timetime（7）NOTNULL,

[监测时间]char（10）NOTNULL,

[台站ID]char（10）NOTNULL,

Stationchar（10）NULL,

Areachar（10）NULL,

PositiveLightingintNULL,

NegativeLightingintNULL,

Imagevarbinary（max）NULL,

CONSTRAINTPK15PRIMARYKEYNONCLUSTERED（DeviceID,[监测时间],[台站ID],StationID,Time）

）

go

3.2.10为降雨传感器创建表

CREATETABLERainfall（

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

StationIDchar（10）NOTNULL,

Timetime（7）NOTNULL,

[监测时间]char（10）NOTNULL,

[台站ID]char（10）NOTNULL,

Stationchar（10）NULL,

RainfallCCD1floatNULL,

RainfallCCD2floatNULL,

RainfallCCD3floatNULL,

Imagevarbinary（max）NULL,

CONSTRAINTPK4PRIMARYKEYNONCLUSTERED（DeviceID,[监测时间],[台站ID],StationID,Time）

）

go

3.2.11为雨凇雾凇传感器创建表

CREATETABLE[Rime&Verglas]（

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

[监测时间]char（10）NOTNULL,

Timetime（7）NOTNULL,

[台站ID]char（10）NOTNULL,

Stationchar（10）NULL,

RimeCCD1char（10）NULL,

RimeCCD2char（10）NULL,

RimeCCD3char（10）NULL,

VerglasCCD1char（10）NULL,

VerglasCCD2char（10）NULL,

VerglasCCD3char（10）NULL,

Imagevarbinary（max）NULL,

CONSTRAINTPK10PRIMARYKEYNONCLUSTERED（DeviceID,[监测时间],[台站ID],Time）

）

go

3.2.12为闪电定位仪创建表

CREATETABLESight（

DeviceIDchar（10）NOTNULL,

[监测时间]char（10）NOTNULL,

Timetime（7）NOTNULL,

[台站ID]char（10）NOTNULL,

Stationchar（10）NULL,

SightCCD1char（10）NULL,

SightCCD2char（10）NULL,

SightCCD3char（10）NULL,

Imagevarbinary（max）NULL,

CONSTRAINTPK7PRIMARYKEYNONCLUSTERED（DeviceID,[监测时间],[台站ID],Time）

）

go

3.2.13为观测场全景CCD创建表

CREATETAB