气象信息网络系统需求分析说明书.docx

1、气象信息网络系统需求分析说明书一系统分析11.1 系统背景分析11.2 系统功能分析21.2.1 实现目标21.2.2 系统权限划分41.2.3 任务简要说明41.2.4 系统主要功能设计 .4.1.2.5 系统可行性分析11二需求分析122.1 用户需求分析122.2 系统性能分析152.3 气象信息网络系统E-R 图1. 72.3.1 逻辑模型172.3.2 物理模型18三数据库183.1 数据库的创建183.2 表的创建193.2.1 为用户信息创建表 .1 93.2.2 为试验站创建表 .1 93.2.3 创建自动站信息表 .1 93.2.4 为设备信息创建表 .2 03.2.5 为设

2、备运行情况创建表 .2 03.2.6 为实时报文资料创建表 .2 13.2.7 为云观测传感器创建表 .2 13.2.8 为地面凝结传感器创建表2.13.2.9 为闪电资料创建表 .2 23.2.10 为降雨传感器创建表 .2 23.2.11 为雨凇雾凇传感器创建表2.33.2.12 为闪电定位仪创建表 .2 33.2.13 为观测场全景CCD 创建表243.3 创建约束243.3.1 为 AutoStation 增加外键约束243.3.2 为 Cloud 增加外键约束2.43.3.3 为 Coagulation 增加外键约束243.3.4 为 Lighting 增加外键约束2. 53.3.5

3、 为 Message 增加外键约束2.53.3.6 为 Rainfall 增加外键约束2.53.3.7 为 Rime&Verglas增加外键约束2. 53.3.8 为 RunningCondition增加外键约束2. 53.3.9 为 Sight 增加外键约束253.3.10 为 TestStation Message增加外键约束2. 63.3.11 为 ViewField 增加外键约束263.4 视图的创建26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

4、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

5、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：降水采集传感器视程障碍传感器气象地面凝结传感器雨凇雾凇传感器固定云观测传感器移动观测场全景CCD自动站客户端防火墙闪电定位仪系统内网公共网络公共网络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、

6、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:气象系统内网固定公共网络浏览者磁盘阵列移动公共网络网络多屏卡络防火墙服务器值班员双显示器气象系统内网固定公共网络浏览者移动公共网络气象系统内固定公共网移动公共

7、网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

8、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：l 业务监控l 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）l 设备监控l 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：数

9、据采集软件终端数据采集软件数据分析数据处理数据库数据采集软件2. 系统主要功能设计业务流程图自动化采集天气现象的挂测数据观测数据试验站自动化识别天气现象识别结果及参数数据采集天气现象的部分报文天气现象部分报文调用观测数据数据传输显示观测数据中心站监控试验台自动化观测设备存储数据数据分析修改试验台自动化观测设备参数分析结果及参数完成报文系统功能流程图注：试验站即台站各个试验站试验站参数修改试验站编发部分报文数据接口中心站中心站参数修改读取试验站的各个数据实时显示历史查询视频显示设备监控试验站完成天气报和加密报中除 7wwW1W2编码外其他天气报的编码工作中心站试验站编发部分报文中心站根据观测完成

10、7wwW1W2报警中心站功能的编码工作并插入天气报或加密报中省级信息中心试验站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

11、 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

12、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

13、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国际通用的每日 02、08、14、20 时四次基现 在 天 气 现 象 编 码报告（GD-01III）陆地测站地面天气报告本天气报05、10、17、23 时四次补充天气（ww）过 去 天 气 现 象 编 码报（W1W2）正点后三分钟内必须发出，特殊919MvDa 组（过去六小情况可顺延，但不超过正点后六时出现海、陆、尘龙卷）分钟。925SS 组（08 时出现积加密气象观测报告承担加密天08 时为全国统一编发加密报时雪）（GD-

14、05）气观测和加次，其余时次由省（区、市）确934RR 组（过去 6 小时密雨量观测定出现雨凇或雾凇）的测站使用939nn 组（过去 6 小时出危 险 天 气报测，30 分钱发出；一旦达到危险天气标准，5 分钟（GD-22II）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。现冰雹重 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

15、一次的，从 50 分开始观测，正点前发出；半小时一次的，从 20 分开始观有现在天气现象编码（ww）航空报和危险报预约电报陆地测站地面气候月 报 （ FM 71-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：台站按规定完成天气报和加密报中除7wwW1W2编码外其他天气报编码工作中心站根据观测完成7wwW1W2的编码工作，并插入天气报或加密报中编辑好的报文发送台站和省级信息中心结束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

16、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l 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：l 默认情况下测试 3 种网络速度，选择速度最大的网络；l 可通过参数设置选择网络；l 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。l 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

17、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 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

18、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。 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

19、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) 编报权限用户视图实时查询不成功历史查询注册值班员视频查询成功参数设置用用户户主页登登录录报文编制实时查询浏览浏览者历史查询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。

20、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；

21、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） Microsoft SQL Server 200数8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：数据库文件库中间层客户层(Dll)应用程序(调用Dll)数据库层（一层）应用服务器层（二层）数据访问层（三层）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

22、create database meteorogical on primary(name = meteorogical_Data,= E:气象信息网络系统DataBasemeteorogical_Data.MDF, size = 10,maxsize = unlimited,= 5)log on (name = meteorogical_Log,= E:气象信息网络系统DataBasemeteorogical_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)NOT

23、 NULL,AdmPwdchar(10)NULL,AdmAgeintNULL, AdmPhoneNumchar(15)NULL,CONSTRAINT PK17 PRIMARY KEY NONCLUSTERED (AdmID)go3.2.2 为试验站创建表CREATETABLETestStation(StationIDchar(10)NOT NULL,Areachar(10)NULL,Functionarychar(10)NULL,StationNamechar(10)NULL,Positionchar(10)NULL,CONSTRAINT PK1 PRIMARY KEY NONCLUSTERE

24、D (StationID)goCREATETABLE TestStation Message(StationIDchar(10)NOT NULL,台站IDchar(10)NOT NULL,监测时间char(10)NOT NULL,DeviceIDchar(10)NOT NULL,CONSTRAINT PK18 PRIMARY KEY NONCLUSTERED (StationID, 监测时间,DeviceID, 台站ID)go3.2.3 创建自动站信息表CREATETABLEAutoStation(DeviceIDchar(10)NOT NULL, StationIDchar(10)NOT NULL,Time监测时间台站IDtime(7)char(10) char(10)NOT NULL,NOT NULL, NOT NUL