Skip to main content
 主页 > 网络工程 >

气象数据传输计算机网络技术应用研究

2020-12-05 15:40 浏览:

引言

 

气象条件与工业、农业生产甚至居民日常生活息息相关,受到社会广泛关注,且对气象信息准确性提出严格要求。另外随着自然环境复杂程度的提高,气象条件的影响因素也朝向复杂化发展,在气象监测过程中需要采集更大体量的基础数据,以确保最终预测结果的可靠性。数据精确度要求提升及数据体量扩张给气象数据传输带来更大难度,因此有必要借助计算机网络技术优势,提高气象数据传输能力,确保数据传输高效、安全

 

1计算机网络技术类型

应用于气象数据传输领域的计算机网络技术主要有局域网技术、云计算机技术、移动通信技术、地面通信技术等。

 

1.1局域网技术的应用

 

现阶段,我国局域网技术发展已相对成熟,并在各个领域得到广泛应用。局域网的应用有效解决了以往气象传输系统中广域网带宽有限、延时高的问题,大大提高了气象数据传输效率。局域网技术以网络为传输媒介,能够实现数据的高速传输,相较于以往的数据传输技术,其速度可达到10倍以上,为用户提供高速率、大容量的无线上网环境[1]。将该技术应用到气象数据传输中,可实现气象数据的深层次互通,并帮助实现远程播报、高清图像传输等功能,使得气象数据通信能够以更加方面、快捷的方式进行。

 

1.2云计算技术的应用

 

气象数据构成非常复杂、体量庞大,随着社会生产生活对气象信息精确性要求的进一步提升,气象数据体量仍会继续扩张,给传统数据存储、分析、计算方式带来巨大压力,同时也需要耗费更多的人力和时间成本。云计算技术为气象数据传输提供了一种新的计算方式,其构建虚拟的数据处理中心,使得气象数据存储、计算能力显著提升,以满足用户的各项操作需求。

 

1.3移动通信技术的应用

 

移动通信技术的出现和应用极大改变了信息传输的方式,现阶段,5G技术研究也取得显著的阶段性进展,有望在不久后全面普及,从而进一步优化气象数据传输的通信方式。

 

1.4地面通信技术的应用

 

地面通信方面,气象信息地面通信业不断朝向智能化发展,这与计算机网络技术与气象数据传输领域的融合密不可分。基于地面通信技术,以往的环状网被光缆骨干网所取代,网络传输快捷程度的提升使得气象信息传输速率及传输容量显著提高。

 

2计算机网络技术应用途径

 

2.1在气象台站的应用

 

2.1.1信息采集全面、精确的气象数据是向公众提供可靠气象信息的基础。近年来气象领域高度重视先进技术、设备在气象台站工作中的引入,不少自动化、智能化的气象探测设备融入实际工作当中,自动气象站的数量和比例逐渐上升。自动气象站的应用优势就在于,其可被设置在高速公路、航天发射及回收区域等对气象条件要求严格但人工探测无法顺利实现的区域,以获取更加全面的气象信息,给出可靠的气象预测结果。自动气象站安装温度、湿度、压强等多种类型传感设备,采集相应的模拟信号,在采集器转化为数字信号后,再传输至计算机做深入处理。比如,在计算机进行数字信号对比分析确定其是否超过合理范围,若存在,及时显示相关信息提示管理人员关注;若不存在,则依照既定流程进行气象数据的编辑、播报、传输、存储等操作。

 

2.1.2信息传输现阶段,不少气象站已完成气象数据传输网络的构建,结合自愈环网,在系统发生故障后,极短时间内数据传输业务即可回归正常,基本满足气象数据安全传输的要求。但随着气象数据的复杂,其信息传输还需继续引进先进的计算机网络技术,以提高气象站气象数据传输能力。

 

2.2在传输链路的应用

 

气象数据传输链路中,由区域下辖县市的气象局或气象台站将采集到的各类气象数据,如辐射、风力、沙尘等,通过路由器和电信网络传输区域气象数据管理中心的核心交换机上。然后再从核心交换机,将气象数据传输至气象数据通信系统。气象数据传输除与气象信息的可靠性有关外,还影响着不同层级气象站之间的联系互通,如国家级与省级、省级与市级等。气象单位搭建统一的气象数据管理平台,将数据采集、传输、处理、监控等功能整合到同一平台内,并实现不同气象单位气象数据间的横向数据共享。以上做法使得气象数据传输及管理的规范化程度进一步提高,数据处理和传输性能也显著上升,图1为常见传输链路。例如,某地区气象局的气象数据管理系统配备4台服务器,各服务器之间共享磁盘阵列,服务器接入到SAN存储网络及数据网络当中,形成完善的气象通信集成系统。服务器、交换机等设备通过以太网、光纤等建立互联互通关系,能够完成数据上行传输、省间数据共享、气象数据下载等操作[2]。

 

3气象数据传输系统优化

 

某气象局气象数据计算机网络管理系统分业务和科研两个模块,分别配备80个和90个刀片服务器,安装6台管理登入刀片服务器和14台I/O节点刀片服务器,使用千兆光纤完成传输系统互联。通过传输系统优化,可使各项计算机网络技术优势进一步发挥,对其改造方案进行介绍。

 

3.1登录节点

 

该系统原有6个登录节点,平均分布在业务和科研模块,系统硬件构成为2.4GHzCPU、16GB内存、146GB硬盘、20Gbps网卡、千兆以太网网卡。借助该构成,可实现交换机与气象局局域网之间的互联,用于气象数据传输[3]。为提高系统数据传输能力,决定将6个节点中4个的网卡从千兆级别升级至万兆,同时将内存水平扩大至32GB。另外为确保气象数据传输的安全性,决定将Infiniband接口直接连接到高性能计算机交换机以及气象局局域网当中。

 

3.2存储系统

 

该气象局系统升级的主要目标为提高数据传输效率及安全性,并充分适应目前逐渐扩张的气象数据体量,因此必须对系统存储能力进行优化。存储系统容量升级后需满足气象局数值模拟业务以及各类科学研究的需求,并能够有效存储海量气象数据文件。存储系统扩容之前,气象局对其未来5年内的业务发展及科研需求情况进行准确预估,以明确大致的系统容量需求,最终决定在现有存储空间基础上,添加RaraS-tor200存储系统,配置192TB的高宽带配置存储和高IOPS配置存储,与原本的存储空间形成并行关系,分担数据存储压力。经改造后,高宽带配置存储主要对原有储空间的补充,而由高IOPS配置存储负责海量文件的存储。3.3调度系统该气象局气象数据传输系统进行性能升级后,需重点解决原有作业调度系统与新系统的兼容性问题。本次改造共对110个计算节点的调度系统进行升级,构建集成化的控制平台,能够在同一系统内管理多个地区的气象资源,并对系统计算能力、存储余量、存储I/O等情况进行监控。

 

4计算机网络技术应用意义

 

4.1提高数据传输效率

 

计算机网络技术在气象数据传输中的有效应用提高了气象数据传输的效率。现阶段,不少气象局均已完成气象数据管理系统的优化升级,数据采集、传输、分析、应用等环节联系更加密切,缩短各环节间的协调时间,以真正实现气象数据的实时传输。例如,将计算机网络技术与气象部门成像技术相结合,卫星云图采集到的画面信息,可实时同步至显示终端进行呈现,因传输过程被有效过缩短,各项干扰因素的作用效果也被明显削弱,能够保证最终获取气象数据的准确性。

 

4.2确保气象数据精度

 

气象预报领域发展初期,计算机网络技术还未在行业中得到应用普及,气象数据采集、处理采用人工方式进行,气象观测人员记录肉眼观测到的气象表况,对这些数据进行一系列分析和研究,以获得相对准确的气象信息。因技术限制,当时的气象预报存在较大偏差,且需要耗费大量人力和时间成本。而现阶段利用各类计算机网络技术及其他气象观测技术,从数据采集阶段开始直至最后的传播呈现,每一环节的数据精度均可被有效保障,气象预测工作的自动化程度显著提升,在节约大量人力、时间成本的同时,还能最大限度保证气象预测信息与真实的气象情况相符合。

 

4.3实现气象数据共享

 

计算机网络技术的深度应用使得气象预测活动不再局限于某一特定区域,能够对全省乃至全国的气象信息做可靠预估,使得气象部门的工作效率明显提高。计算机网络技术搭建起不同区域间气象数据的共享渠道,获取来自多个气象卫星的实时数据,将其他区域的气象数据作为某一区域气象信息预测的佐证。

 

5结语

 

计算机网络技术在气象数据传输中的应用提高了气象数据传输效率,确保气象数据精度,并实现气象数据的区域共享。建议气象部门结合未来气象数据传输需求,对现有传输系统做技术优化,发挥计算机网络技术优势,提高气象预测水平。

 

参考文献

 

[1]胡丽丽.计算机网络技术在气象数据传输中的应用[J].计算机产品与流通,2019(11):9.

 

[2]凌予杰,卜京楠.气象影视传输技术的研究与应用[J].气象与环境科学,2019,42(3):136-143.