Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Описание выбранных вариантов решения проблем Иркутского ЦКС САСПД

1 Описание Иркутского Центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями

Иркутский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями (ЦГМС-Р) является организацией федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. ЦГМС-Р выполняет специальные (исполнительные, контрольные) функции в области гидрометеорологии и смежных ей областях, осуществляя

наблюдения за гидрометеорологическими процессами и явлениями;
наблюдения за загрязнениями окружающей среды;
обеспечение органов государственной власти, отраслей экономики, оборонных и других организаций и населения информацией о фактическом и прогнозируемом состоянии окружающей среды на территории Иркутской области.

На рисунке 1 представлена структурная схема Иркутского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

ЦГМС-Р подразделяется на четыре основных подразделения возглавляемые начальником ЦГМС-Р. В свою очередь подразделения делятся на отделы и службы. Начальник ЦГМС-Р имеет одного заместителя по общим вопросам, в непосредственном подчинении начальника Иркутского ЦГМС-Р находится юрисконсультант и отдел кадров, а так же начальник ГМЦ (гидрологический метеорологический центр) и начальник ЦМС (центр мониторинга среды). Остальные отделы и службы подчинены своим непосредственным руководителям.

1.1 Основные цели и направления иркутского ЦГМС-Р

Основными целями и направлениями Иркутского ЦГМС-Р являются:

обеспечение органов государственной власти, отраслей экономики, вооруженных сил и населения РФ информацией:

о фактическом и прогнозируемом состоянии окружающей природной среды;
данными мониторинга загрязнения атмосферного воздуха;
данными о состоянии поверхностных вод;
агрометеорологическими данными.

На обслуживаемой территории, и по отдельным видам информационной продукции, на территории деятельности:

обеспечивает функционирование оперативной системы предупреждений и оповещений о возникновении опасных природных явлениях, а так же оперативной информацией об экстремально высоких уровнях радиоактивного и химического загрязнения окружающей природной среды;
обеспечивает сохранность гидрометеорологических и геофизических станций и постов, соблюдения режима охранных зон вокруг них, осуществление методического руководства прикрепленной государственной наблюдательной сетью, и контролем получения с сети качественной информации;
анализирует результаты проведения предприятиями, учреждениями и организациями работ по активному воздействию на метеорологические и другие геофизические процессы;
выполняет, в пределах своей компетенции, международные обязательства в области гидрометеорологии и смежных с ней областях.

1.2 Служба автоматической системы передачи данных

Служба автоматической системы передачи данных является подразделением государственного учреждения иркутского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Организационная структура САСПД представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Организационная структура САСПД

ЦКС выполняет прием, обработку и передачу гидрометеорологической информации в службы САСПД.

Технология работ заключается в активном наблюдении за работой оборудования, управлением его работой, контроле за приемом, обработкой и распределением гидрометеорологической информации. По характеру трудовой процесс работников ЦКС сводиться к наблюдению за работой оборудования, его настройке и устранения неполадок.

МРГ входит в состав САСПД. Функции работников МРГ заключаются в ремонте радиоэлектронного оборудования вышедшего из строя по сети станций находящихся на обслуживаемой территории, а так же установке и настройке программного обеспечения, сетей и коммуникаций.

Системный администратор следит за правильной работой локальной вычислительной сети, ее настройке и модернизации.

1.3 Основные цели и направления иркутского САСПД

Основными задачами САСПД являются:

организация работ по обеспечению ретрансляции факсимильных данных, принимаемых от соседних САСПД Росгидромет. Метеорологических данных по телефонным, телеграфным, аналоговым каналам и каналам радио связи;
обеспечение качества бесперебойного и высококачественного действия всех арендуемых и собственных средств связи, оборудования и сооружений ГУ Иркутский ЦГМС-Р;
развитие современных систем передачи данных.

1.4 Функции службы

Основными функциями САСПД являются:

сбор и распространение данных по зоне ответственности;
проведение систематической работы по оценке средств связи и ЛВС ЦГМС-Р;
организация по подготовки повышения квалификации работников САСПД;
обеспечение планов сбора и распространения гидрометеорологической и аэрологической информации;
рассматривание представляемых заявок, обоснование потребности и планы распределения средств на содержание, эксплуатацию, аренду аппаратуры, приборов запасных частей, материалов для средств на САСПД;
выполнение разработок и утверждение в установленном порядке технических заданий на проектирование сооружений связи САСПД, документацию на установку и монтаж аппаратуры и оборудования средств связи САСПД;
проведение экспертиз по нарушению эксплуатации и выходу из строя аппаратуры, оборудования САСПД;
предложения по охране труда, технике безопасности, пожарной безопасности при эксплуатации аппаратуры и оборудования САСПД.

2 Существующая информационная система

2.1 Схема внешних коммуникаций.

Иркутский ЦКС собирает большой объем данных, поступающих с обслуживаемой территории, и передает эти данные абонентам, нуждающимся в гидрометеорологической информации. Схема внешних коммуникаций Иркутского ЦКС представлена на рисунке 3.

Рисунок 3- Схема внешних коммуникаций Иркутского ЦКС

2.2 Вид и тип данных гидрометеорологической информации поступающих по всем видам связи в Иркутский центр коммутаций сообщений.

2.2.1 Иркутский центр коммутаций сообщений является основным территориальным центром, сбора гидрометеорологических наблюдений от наблюдателей сети, и передачи из центров обработки в оперативно-прогностические службы. Все виды данных передаются в аналоговом режиме и в специализированных кодах.

2.2.2 Областные сетевые подразделения передают Иркутскому центру коммутаций сообщений:

синоптическую информацию (температурные данные, давление, скорость ветра на приземных участках, виды и объемы осадков, расход и скорость воды в реках, снегосъемка);
аэрологическую информацию (по высотное измерение температуры, скорость и направление ветра);
штормовую информацию (резкое усиление ветра, гроза, обильные осадки, туманы, особые явления);

агрометеорологическую информацию (температурные режимы почвы, влажность).

Областным сетевым подразделениям поступает служебная информация.

2.2.3 С ЦКС Читы, в сторону ЦКС Иркутска, поступает синоптическая информация Читинского региона. Сформированная в синоптические листы (все станции находящиеся на обслуживаемой территории Читинского ЦКС), аэрологические и гидрологические данные. Через Читу идет обмен авиаметеорологической информацией, поступающей со всех территориальных центров и аэропортов восточной части России. В Читу Иркутский ЦКС транслирует полный объем информации, поступающий от Новосибирского ЦКС, а так же весь объем данных получаемых от Иркутских областных сетевых подразделений.

2.2.4 Новосибирск является региональным центром для всех территориальных центров Сибири и Дальнего Востока. Иркутский ЦКС поставляет Новосибирску все виды данных получаемых от наблюдателей сети Иркутской области, а так же ретранслирует весь поток данных получаемых от Читы. В свою очередь Иркутский ЦКС получает от Новосибирского ЦКС все виды информации. Кроме этого через Новосибирск поступает авиаметеорологическая информация со всех аэропортов западной части Российской Федерации. Так же Новосибирский ЦКС транслирует факсимильный материал и кодированные карты.

2.2.5 Иркутский ЦКС предоставляет Восточно-Сибирской железной дороги ту информацию, которую они заказывают. Объемы и виды информации постоянно меняются.

2.2.6 В адрес корпоративной сети АМСГ подаются все виды данных, кроме гидрологической и агрометеорологической информации.

Через Интернет провайдера в лице фирмы «Эквант» в адрес Иркутского ЦКС поступает часть гидрометеорологических данных с областных сетевых подразделений по электронной почте.

2.3 Архитектура систем коммуникаций Иркутского ЦКС

Основным каталогом сбора информации являются МТS1 и MTS2, на них скапливается, записывается и передается основная информация по абонентам сети. Сбор информации происходит практически по всем видам связи: сотовая связь, телеграфные каналы, радио связь, каналы тональной частоты, электронная почта и каналы министерской связи.

На рисунке 4 представлена архитектура систем коммуникаций Иркутского ЦКС.

Proxy server – позволяет защитить сеть от несанкционированного доступа снаружи.

Router – сетевой маршрутизатор.

Bridge modem – позволяет передачу Ethernet трафика на расстоянии более (150 м) до 7 км. А для самой сети остается прозрачным.

Cisco – сетевой маршрутизатор.

Cisco firewall – сетевой маршрутизатор с функциями сетевого экрана.

Mail server – принимает/отсылает электронную почту.

Телеграфный адаптер – коммутирует телеграфный сигнал в цифровой сигнал.

MUX – позволяет соединение Тлг. адаптеров с компьютером.

MTS – (Meteorological telecommunication system) метеорологическая телекоммуникационная система.

Hub – позволяет соединение 2-х и более компьютеров локальную вычислительную сеть.

2.4 Общее описание системы MTS

Система MTS предназначена для создания и выполнения функций центров метеорологической телесвязи мирового, регионального и национального уровней.

2.4.1 Архитектура MTS строится на базе двух и более компьютеров, объединенных в локальную сеть Ethernet и оснащенных оборудованием связи: мультиплексорами (MUX), телеграфными (TGA) и телефонными (TFA) адаптерами. К каждому компьютеру может подключиться до 24 каналов, которые работают по любым поддерживаемым системой протоколам. Взаимодействие компьютеров между собой осуществляется по протоколу TCP/IP. Структурная схема MTS приведена на рисунке 5.

TCP/IP TCP/IP

Ethernet.

Рисунок 5 – Структурная схема MTS

2.4.2 С точки зрения выполняемых функций в терминах MTS все компьютеры в большинстве случаев разделяются на базовые (BAS), реализующие функции MSS/APL и управляющие локальными каналами, и вспомогательные (AUX), реализующие функции расширителей каналов MTS. Каждый из компьютеров может работать как базовым, так и вспомогательным в зависимости от настройки системы и способа ее запуска. Это позволяет использовать компьютер в качестве резерва. Базовый компьютер может одновременно работать с несколькими вспомогательными. При необходимости, каждый компьютер может работать как отдельный ЦКС малой емкости.

2.4.3 Основные технические характеристики:

Типы каналов:

телефонный выделенный,

телефонный коммутируемый,
телеграфный выделенный,
телеграфный коммутируемый.

Протоколы передачи:

HDLC;
SLAP;
WMO;
TCP/IP (Ethernet, SLIP).

Количество логических каналов до 255;

Производительность по коммутации от 2 сообщений в секунду (max определяется производительностью компьютера).
Производительность по вводу-выводу от 10 Кбайт в секунду (max определяется производительностью компьютера).
Форматы сообщений:

ВМО;

ГМС;
ГАО;
AFTN;
E-mail (internet).

Максимальная длина сообщений 15 Кбайт.

Максимальный коэффициент циркулярности 48.
Максимальный размер оперативной очереди 64 Кбайт на каждый канал.
Время хранения данных определяется объемом дисков.
Интерфейсы:

Ethernet;

RS-232;
C1-ТГ(телеграфный).

2.4.4 Программное обеспечение MTS при соответствующей конфигурации технических средств может выполнять следующие функции:

прием и передачу по линиям телекса и абонентского телеграфа;
ввод и вывод через локальные устройства компьютера;
обмен данными с другими компьютерами в сети TCP/IP;
обмен информацией с гражданской авиацией в формате AFTN (протокол);
прием и передача данных по электронной почте;
контроль нормализацию формата и идентификацию принятых сообщений;
исправление с помощью оператора некорректных сообщений;
маршрутизацию одно адресных, многоадресных и циркулярных сообщений на основе базы данных коммутации (MSS-DB - ) с учетом срока наблюдения;
организацию входного и выходного журналов;
организацию прикладной базы данных (APL-DB) с доступом по сокращенному заголовку, индексу станции позывному аэропорта или координатам точки наблюдения по всем видам информации;
интерактивный поиск сообщений, записанных в APL-DB, с возможностью вывода на терминал, принтер любой канал MTS или на повторное распределение;
оперативный мониторинг поступления данных, выдача запросов на не поступившую информацию, распечатка статистики по плану сбора в автоматическом режиме на основе расписания или по командам оператора;
организация долгосрочного архива на магнитных носителях по заданному набору данных с возможностью последующего анализа информации или повторного ввода ее в MTS;
перезапуск системы с сохранением таблиц конфигурации и возможностью восстановления очередей сообщений на каналы связи;
повторную передачу данных по каналу за заданный интервал времени;
автоматическую постановку в очередь сообщений, отвергнутых при переполнении.

2.5 Принципы построения программного обеспечения

Программное обеспечение работает в операционной системе UNIX, которая является многопользовательской и многозадачной, что позволяет выполнить отдельные функции MTS отдельными программными модулями (процессами) и достаточно оперативно изменять конфигурацию системы. При использовании нескольких компьютеров для системы MTS применяется сетевая схема построения ПО. Позволяющее распределить функции по отдельным компьютерам.

Структурно всю систему можно разделить на три основные части:

MSS
APL
AUX

2.5.1 Основой MTS является коммутатор сообщений MSS состоящий из ядра и канальных процессов. На рисунке 6 представлена структурная схема ядра MSS.

Рисунок 6 – Структурная схема ядра MSS

Основные процессы MSS:

UNIT – является диспетчером всех процессов системы. Работает на основе таблицы (unit tab), которая описывает конфигурацию процессов системы и порядок их запуска при старте MTS

FTA – Анализ формата всех поступающих сообщений, при необходимости нормализация или преобразование форматной части, подсчет контрольной суммы текста сообщений для обеспечения функции исключения дублированных сообщений.

RECOND – Запись некорректных сообщений в файлы для исправления оператором и повторного ввода в систему.

ROU – идентификация заголовка и маршрутизация сообщений на основе базы данных маршрутизации сообщений MSS-DB и конфигурации системы организация системного входного (IJ) журнала, проверка контрольных сумм сообщений с целью исключения дублированных сообщений.

DPCH – управление очередями и диспетчеризация сообщений.

CPM – контроль за передачей сообщений в канальные процессы с возможностью рестарта системы и отдельных каналов без потери данных. CMP организует системный выходной журнал (OJ) и таблицу состояния логических каналов системы.

ERRLOG – регистрация ошибок работы системы и оператора.

MUPDATE – контроль за системными журналами, периодическое обновление файлов журналов.

DUMPQ – выгрузка межпроцессных очередей в файлы на диск при остановке системы; загрузка этих очередей при старте выполняется процессом load q.

LSM – управление локальными канальными процессами. LSM получает команды на открытие и закрытие локальных каналов от оператора, а при старте автоматически запускает те локальные каналы , в конфигурации которых установлен флаг автоматического открытия.

AUXM - управление удаленными (remote – выполняемыми на компьютерах подсистемы расширения каналов) канальными процессами. Получает команды на открытие и закрытие локальных каналов от оператора, а при старте автоматически запускает те локальные каналы, в конфигурации которых установлен флаг автоматического открытия.

Основные структуры данных с которыми взаимодействует MSS представляют собой базу данных маршрутизации сообщений, таблицы логических каналов (LCTAB) и наборов данных (DSTAB), таблицу для преобразования групп автоматического опознавания в заголовки метеорологических сообщений.

Для передачи данных могут быть использованы как локальные, так и удаленные канальные процессы.

2.5.2 Основными канальными процессами являются:

EMAIL_OUT (EMAIL_DIRECT, EMAIL_INP) – процессы, организующие шлюз системы с MTS с системой электронной почты как по телефонной коммутируемой линии так и в сети TCP/IP. Для преобразования адресов применяется специальная база данных.
CPAD, TGPAD – процесс приема и передачи данных через стандартные асинхронные порты компьютера с возможностью подключения к телеграфным выделенным линиям через устройства согласования TGA.
TLXPAD – процесс приема данных из сети АТ-50 через устройство согласования TXA
APAD – процесс автоответчика.
DS6 – процесс организующий шлюз с сетями гражданской авиации. Отрабатывается протокол и форматы AFTN. Для преобразования адресов применяется база данных GTW-DB.
TELEX – процесс приема и передачи данных через телексный модем
WMO – процесс выполняющий протокол передачи данных ВМО через контролер ITC-WMO.
TCP/IP – процесс приема передачи информации в сети TCP/IP.

2.5.3 Для обеспечения таких функций MTS как комплектование бюллетеней, оперативный мониторинг или повторение сообщений по запросам по запросам абонентов служит база данных бюллетеней и сводок APL-DB, которая содержит информацию об индексах станций наблюдения, бюллетенях и их параметрах (код срока наблюдения, состав станций, время приема или комплектования). Информационное обеспечение должно осуществляться администратором MTS. База данных APL-DB и программы работающие с ней могут располагаться как на одном с MSS компьютере, так и на отдельном, что определяется конфигурацией и необходимой производительностью системы.

Компьютеры в таком случае соединяются по локальной вычислительной сети. Связь программ осуществляется специальными процессами, которые обеспечивают передачу данных и команд управления для синхронизации работы системы на двух компьютерах.

Для записи APL-DB применяется программа ARPAD (report analyze), которая является для MTS прикладным процессом и может быть включена или выключена администратором системы.

В своей работе ARPAD использует таблицу видов информации и таблицу кодов сроков наблюдения для определения параметров обработки сообщений.

Таблицы видов информации TT-TABLE и кодов сроков наблюдения OTC-TABLE описывают соответственно известные системе виды метеорологической информации и коды сроков наблюдения тех бюллетеней, которые должны записываться в базу данных бюллетеней и сводок APL-DB.

Программа ответов на запросы абонентов на повторение или комплектование сообщений RQM является канальным процессом MSS и использует в своей работе таблицу описания метеорологических центров СС-TABLE, которая содержит информацию о правилах ответов (также запросов). Для выполнения функций обслуживания заявок на регулярную передачу данных программа RQM делает отметку в APL-DB о времени дообслуживании для запрашиваемых данных и посылает служебное сообщение процессу BAMD, который запоминает запрос и после получения данных от программы ARPAD формирует ответ абоненту. Программа RQM также обеспечивает функцию макрозапросов, которые записывает в специальные файлы.

Функции МТS, которые должны выполняться по расписанию (например, комплектование бюллетеней), обеспечивается с помощью программ-расписания APLCRON, которые постоянно активны в работающей MTS и следят за текущим временем. Для программ-расписания требуются специальным образом подготовленные таблицы расписания, которые описывают, что и когда необходимо сделать. Правильность подготовки таблиц расписания обеспечивает администратор MTS. При наступлении определенного времени, когда текущее время совпадает с установленным в таблице расписания, программа APLCRON выполняет соответствующие этому времени действия (например, посылает команду на комплектование определенного бюллетеня или осуществляет оперативный мониторинг по определенному центру и по определенному виду данных).

Как уже отмечалось выше, часть прикладных функций MTS выполняется как канальные процессы MSS. К таким функциям относятся раскрытие сообщений-конвертов ENO, организация архивов ARH, операторский канал OPR и отладочный текстовый канал DEST.

2.5.4 Для расширения канальной мощности MTS можно использовать дополнительные компьютеры, которые работают в одной локальной сети. Интерфейс между системой MSS и подсистемой AUX использует принцип удаленных логических каналов, это означает, что логические каналы MSS связаны с канальными процессами AUX, и оператор может управлять логическими каналами AUX также, как и локальными. Для организации программного интерфейса MSS-AUX в систему MTS добавлены программные модули связи компьютеров MMS и AUX по сетевому протоколу TCP/IP, конфигурации и управления на уровне логических каналов MTS.

Со стороны системы MSS каждый логический канал подсистемы AUX конфигурируется как канал типа remote, что указывает программе диспетчера сообщений, что сообщения, предназначены каналу типа remote, следует передавать на компьютер подсистемы AUX с соответствующим номером. А кроме того, команды операторы для каналов типа remote выполняются через интерфейс MSS-AUX. В систему MSS добавляется ряд программ для обеспечения передачи данных, команд и ответов между MSS и AUX:

AUXM – программа управления удаленными каналами, которая осуществляет установление соединения с компьютером подсистемы AUX по протоколу TCP/IP и запуск других программ интерфейса;
ADOM – программа передачи сообщений с данными из MSS в AUX;
ADIM – программа приема данных из AUX в MSS;
AAIM – программа приема служебных сообщений от AUX.

Со стороны AUX каждому процессу интерфейса MSS соответствует аналогичный процесс. На рисунке 7 показана схема взаимодействия отдельных процессов интерфейса и направление передачи данных.

Рисунок 7 – Схема взаимодействия процессов интерфейса и направление передачи данных

При старте системы MSS запускаются процессы auxm, которые открывают в локальной сети socket и ждут получения сообщений от подсистемы AUX.

При старте подсистемы AUX запускается процесс asim, который посылает процессу auxm сообщение о старте подсистемы и ожидает ответ (подтверждение о готовности MSS) от auxm. Получив от asim стартовое сообщение, auxm просматривает таблицу логических каналов и выбирает те, которые имеют тип remote и признак AUTO в конфигурации, для того чтобы осуществить автоматическое открытие логических каналов. Процесс asim, получив от auxm подтверждение, осуществляет синхронизацию системного времени между компьютерами MSS и AUX.

Описание выбранных вариантов решения проблем Иркутского ЦКС САСПД 📙 Дипломная → 🆔 10878