氣象數據傳輸計算機網絡技術應用研究

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【摘要】本文分析了計算機網絡技術在氣象數據傳輸中的應用，重點關注計算機網絡技術的類型及其在氣象數據傳輸中的應用途徑。發現合理運用計算機網絡技術，能夠確保氣象數據的全面性、真實性、精確性，進而為社會生產、生活提供更加高質量的氣象信息服務。

【關鍵詞】計算機網絡技術；氣象數據傳輸；局域網技術

引言

氣象條件與工業、農業生產甚至居民日常生活息息相關，受到社會廣泛關注，且對氣象信息準確性提出嚴格要求。另外隨著自然環境復雜程度的提高，氣象條件的影響因素也朝向復雜化發展，在氣象監測過程中需要采集更大體量的基礎數據，以確保最終預測結果的可靠性。數據精確度要求提升及數據體量擴張給氣象數據傳輸帶來更大難度，因此有必要借助計算機網絡技術優勢，提高氣象數據傳輸能力，確保數據傳輸高效、安全。

1計算機網絡技術類型

應用于氣象數據傳輸領域的計算機網絡技術主要有局域網技術、云計算機技術、移動通信技術、地面通信技術等。

1.1局域網技術的應用

現階段，我國局域網技術發展已相對成熟，并在各個領域得到廣泛應用。局域網的應用有效解決了以往氣象傳輸系統中廣域網帶寬有限、延時高的問題，大大提高了氣象數據傳輸效率。局域網技術以網絡為傳輸媒介，能夠實現數據的高速傳輸，相較于以往的數據傳輸技術，其速度可達到10倍以上，為用戶提供高速率、大容量的無線上網環境[1]。將該技術應用到氣象數據傳輸中，可實現氣象數據的深層次互通，并幫助實現遠程播報、高清圖像傳輸等功能，使得氣象數據通信能夠以更加方面、快捷的方式進行。

1.2云計算技術的應用

氣象數據構成非常復雜、體量龐大，隨著社會生產生活對氣象信息精確性要求的進一步提升，氣象數據體量仍會繼續擴張，給傳統數據存儲、分析、計算方式帶來巨大壓力，同時也需要耗費更多的人力和時間成本。云計算技術為氣象數據傳輸提供了一種新的計算方式，其構建虛擬的數據處理中心，使得氣象數據存儲、計算能力顯著提升，以滿足用戶的各項操作需求。

1.3移動通信技術的應用

移動通信技術的出現和應用極大改變了信息傳輸的方式，現階段，5G技術研究也取得顯著的階段性進展，有望在不久后全面普及，從而進一步優化氣象數據傳輸的通信方式。

1.4地面通信技術的應用

地面通信方面，氣象信息地面通信業不斷朝向智能化發展，這與計算機網絡技術與氣象數據傳輸領域的融合密不可分。基于地面通信技術，以往的環狀網被光纜骨干網所取代，網絡傳輸快捷程度的提升使得氣象信息傳輸速率及傳輸容量顯著提高。

2計算機網絡技術應用途徑

2.1在氣象臺站的應用

2.1.1信息采集全面、精確的氣象數據是向公眾提供可靠氣象信息的基礎。近年來氣象領域高度重視先進技術、設備在氣象臺站工作中的引入，不少自動化、智能化的氣象探測設備融入實際工作當中，自動氣象站的數量和比例逐漸上升。自動氣象站的應用優勢就在于，其可被設置在高速公路、航天發射及回收區域等對氣象條件要求嚴格但人工探測無法順利實現的區域，以獲取更加全面的氣象信息，給出可靠的氣象預測結果。自動氣象站安裝溫度、濕度、壓強等多種類型傳感設備，采集相應的模擬信號，在采集器轉化為數字信號后，再傳輸至計算機做深入處理。比如，在計算機進行數字信號對比分析確定其是否超過合理范圍，若存在，及時顯示相關信息提示管理人員關注；若不存在，則依照既定流程進行氣象數據的編輯、播報、傳輸、存儲等操作。

2.1.2信息傳輸現階段，不少氣象站已完成氣象數據傳輸網絡的構建，結合自愈環網，在系統發生故障后，極短時間內數據傳輸業務即可回歸正常，基本滿足氣象數據安全傳輸的要求。但隨著氣象數據的復雜，其信息傳輸還需繼續引進先進的計算機網絡技術，以提高氣象站氣象數據傳輸能力。

2.2在傳輸鏈路的應用

氣象數據傳輸鏈路中，由區域下轄縣市的氣象局或氣象臺站將采集到的各類氣象數據，如輻射、風力、沙塵等，通過路由器和電信網絡傳輸區域氣象數據管理中心的核心交換機上。然后再從核心交換機，將氣象數據傳輸至氣象數據通信系統。氣象數據傳輸除與氣象信息的可靠性有關外，還影響著不同層級氣象站之間的聯系互通，如國家級與省級、省級與市級等。氣象單位搭建統一的氣象數據管理平臺，將數據采集、傳輸、處理、監控等功能整合到同一平臺內，并實現不同氣象單位氣象數據間的橫向數據共享。以上做法使得氣象數據傳輸及管理的規范化程度進一步提高，數據處理和傳輸性能也顯著上升，圖1為常見傳輸鏈路。例如，某地區氣象局的氣象數據管理系統配備4臺服務器，各服務器之間共享磁盤陣列，服務器接入到SAN存儲網絡及數據網絡當中，形成完善的氣象通信集成系統。服務器、交換機等設備通過以太網、光纖等建立互聯互通關系，能夠完成數據上行傳輸、省間數據共享、氣象數據下載等操作[2]。

3氣象數據傳輸系統優化

某氣象局氣象數據計算機網絡管理系統分業務和科研兩個模塊，分別配備80個和90個刀片服務器，安裝6臺管理登入刀片服務器和14臺I/O節點刀片服務器，使用千兆光纖完成傳輸系統互聯。通過傳輸系統優化，可使各項計算機網絡技術優勢進一步發揮，對其改造方案進行介紹。

3.1登錄節點

該系統原有6個登錄節點，平均分布在業務和科研模塊，系統硬件構成為2.4GHzCPU、16GB內存、146GB硬盤、20Gbps網卡、千兆以太網網卡。借助該構成，可實現交換機與氣象局局域網之間的互聯，用于氣象數據傳輸[3]。為提高系統數據傳輸能力，決定將6個節點中4個的網卡從千兆級別升級至萬兆，同時將內存水平擴大至32GB。另外為確保氣象數據傳輸的安全性，決定將Infiniband接口直接連接到高性能計算機交換機以及氣象局局域網當中。

3.2存儲系統

該氣象局系統升級的主要目標為提高數據傳輸效率及安全性，并充分適應目前逐漸擴張的氣象數據體量，因此必須對系統存儲能力進行優化。存儲系統容量升級后需滿足氣象局數值模擬業務以及各類科學研究的需求，并能夠有效存儲海量氣象數據文件。存儲系統擴容之前，氣象局對其未來5年內的業務發展及科研需求情況進行準確預估，以明確大致的系統容量需求，最終決定在現有存儲空間基礎上，添加RaraS－tor200存儲系統，配置192TB的高寬帶配置存儲和高IOPS配置存儲，與原本的存儲空間形成并行關系，分擔數據存儲壓力。經改造后，高寬帶配置存儲主要對原有儲空間的補充，而由高IOPS配置存儲負責海量文件的存儲。3.3調度系統該氣象局氣象數據傳輸系統進行性能升級后，需重點解決原有作業調度系統與新系統的兼容性問題。本次改造共對110個計算節點的調度系統進行升級，構建集成化的控制平臺，能夠在同一系統內管理多個地區的氣象資源，并對系統計算能力、存儲余量、存儲I/O等情況進行監控。

4計算機網絡技術應用意義

4.1提高數據傳輸效率

計算機網絡技術在氣象數據傳輸中的有效應用提高了氣象數據傳輸的效率。現階段，不少氣象局均已完成氣象數據管理系統的優化升級，數據采集、傳輸、分析、應用等環節聯系更加密切，縮短各環節間的協調時間，以真正實現氣象數據的實時傳輸。例如，將計算機網絡技術與氣象部門成像技術相結合，衛星云圖采集到的畫面信息，可實時同步至顯示終端進行呈現，因傳輸過程被有效過縮短，各項干擾因素的作用效果也被明顯削弱，能夠保證最終獲取氣象數據的準確性。

4.2確保氣象數據精度

氣象預報領域發展初期，計算機網絡技術還未在行業中得到應用普及，氣象數據采集、處理采用人工方式進行，氣象觀測人員記錄肉眼觀測到的氣象表況，對這些數據進行一系列分析和研究，以獲得相對準確的氣象信息。因技術限制，當時的氣象預報存在較大偏差，且需要耗費大量人力和時間成本。而現階段利用各類計算機網絡技術及其他氣象觀測技術，從數據采集階段開始直至最后的傳播呈現，每一環節的數據精度均可被有效保障，氣象預測工作的自動化程度顯著提升，在節約大量人力、時間成本的同時，還能最大限度保證氣象預測信息與真實的氣象情況相符合。

4.3實現氣象數據共享

計算機網絡技術的深度應用使得氣象預測活動不再局限于某一特定區域，能夠對全省乃至全國的氣象信息做可靠預估，使得氣象部門的工作效率明顯提高。計算機網絡技術搭建起不同區域間氣象數據的共享渠道，獲取來自多個氣象衛星的實時數據，將其他區域的氣象數據作為某一區域氣象信息預測的佐證。

5結語

計算機網絡技術在氣象數據傳輸中的應用提高了氣象數據傳輸效率，確保氣象數據精度，并實現氣象數據的區域共享。建議氣象部門結合未來氣象數據傳輸需求，對現有傳輸系統做技術優化，發揮計算機網絡技術優勢，提高氣象預測水平。

參考文獻

[1]胡麗麗.計算機網絡技術在氣象數據傳輸中的應用[J].計算機產品與流通，2019（11）：9.

[2]凌予杰，卜京楠.氣象影視傳輸技術的研究與應用[J].氣象與環境科學，2019，42（3）：136-143.

[3]楊菊梅，韓瀟影，宋媛.廣域網優化在氣象數據傳輸中的應用[J].電子技術與軟件工程，2019（8）：24-26.

作者：歐光付 單位：郴州市氣象局