區(qū)域自動站數(shù)據(jù)異常監(jiān)控審核系統(tǒng)建設

劉紹龍

（福州市氣象局，福建 福州 350014）

1.福州市區(qū)域自動站數(shù)據(jù)監(jiān)控現(xiàn)狀

“十一五”期間，福州市全面加快綜合氣象觀測站網(wǎng)建設，目前已建成165個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動氣象站，氣象監(jiān)測站網(wǎng)初具規(guī)模，基本實現(xiàn)區(qū)域自動站覆蓋到每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，并成立了信息網(wǎng)絡與裝備保障中心，負責對全市165個區(qū)域自動站的維護與保障，為氣象預報服務、應對氣候變化以及氣象科研提供了有力支撐。

目前，區(qū)域自動站在線狀態(tài)監(jiān)控預警、數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控等軟件已投入業(yè)務應用，有效保障了數(shù)據(jù)的完整性與及時性。但因區(qū)域自動氣象站傳感器（如溫濕傳感器、氣壓、雨量、風向風速傳感器等）出現(xiàn)故障，造成區(qū)域自動站觀測數(shù)據(jù)異常的現(xiàn)象較多，在國內還未見有對區(qū)域自動站數(shù)據(jù)異常監(jiān)控和審核的系統(tǒng)[1]。因數(shù)據(jù)異常或錯誤，區(qū)域自動站歷史數(shù)據(jù)的應用存在諸多隱患，應用價值難免要打折扣。在氣象防災減災服務中，實時數(shù)據(jù)的真實有效性要依靠人工進行篩選，效率低，并且難免會出現(xiàn)遺漏[2]。

隨著福州市經(jīng)濟持續(xù)高速的發(fā)展，防災減災、城市建設、農(nóng)業(yè)、海洋、水利、國土、環(huán)保、交通等多個領域對氣象資料應用需求日益增強。因此，氣象部門要在加強區(qū)域氣象監(jiān)測能力建設的同時，進一步加強區(qū)域自動氣象站觀測資料的異常監(jiān)控和審核[3]。對監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)的問題，實現(xiàn)異常數(shù)據(jù)報警，第一時間查找原因，及時排除故障，對異常數(shù)據(jù)做出紀錄備注，生成異常數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表，以備資料應用時進行過濾處理，提高資料真實可用性。同時，也可以增強市氣象信息與裝備保障中心及時發(fā)現(xiàn)區(qū)域自動站故障的能力，提升保障維護響應效率。

2.福州市區(qū)域自動站數(shù)據(jù)異常監(jiān)控審核系統(tǒng)功能

自動站數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)功能結構圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結構圖

根據(jù)《福州市自動氣象站業(yè)務運行管理規(guī)定》和實際工作的需求，區(qū)域自動站數(shù)據(jù)異常監(jiān)控審核系統(tǒng)依托于區(qū)域自動站原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)實現(xiàn)區(qū)域自動站數(shù)據(jù)采集入庫后，對自動站數(shù)據(jù)進行監(jiān)控及審核，具體功能如下：

（1）制定并判斷各氣象要素值異常級別；

（2）通過時間與空間比對，甄別區(qū)域自動站數(shù)據(jù)異常狀況；

（3）區(qū)域自動站數(shù)據(jù)實時入庫；

（4）設計異常數(shù)據(jù)說明文檔；

（5）區(qū)域自動站數(shù)據(jù)備份、恢復、查詢、統(tǒng)計。

3.福州市區(qū)域自動站數(shù)據(jù)異常監(jiān)控審核系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)技術路線

對于福州市氣象局而言，區(qū)域自動站數(shù)據(jù)異常監(jiān)控審核系統(tǒng)有著極其重要的應用，這對系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了很高的要求。而且單位內原有大量業(yè)務數(shù)據(jù)資源，要求將要建設的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具有較好的集成性和可擴展性。

系統(tǒng)采用以下技術路線：

（1）服務器操作系統(tǒng)：Microsoft Windows Server 2008；

（2）客戶端環(huán)境：Windows XP/Windows 2000操作系統(tǒng)、IE6.0及以上版本；

（3）數(shù)據(jù)庫：Oracle 10；

（4）開發(fā)語言：Delphi7.0；

（5）GIS平臺采用現(xiàn)有的自動站信息管理系統(tǒng)的GIS平臺；

（6）系統(tǒng)架構：數(shù)據(jù)層、業(yè)務邏輯層、表現(xiàn)層分離；

（7）支持組件化開發(fā)。

3.2 系統(tǒng)設計方案

本系統(tǒng)通過深入分析福州市自動站的通訊方式和數(shù)據(jù)格式，從中提取需要的數(shù)據(jù)，例如報文中的氣象要素數(shù)據(jù)、氣溫、雨量、風向、風速和報文到達的時間，將這些數(shù)據(jù)進行整合，使用表格、GIS地圖形式直觀地在軟件中顯示出來[4]。本系統(tǒng)實時對站點的健康狀態(tài)進行評估，假如判定一站點為故障站點,即會發(fā)出桌面告警,從而提高了站點故障排查的及時率。如圖2所示。

圖2 區(qū)域自動站數(shù)據(jù)異常監(jiān)控審核系統(tǒng)結構圖

3.3 系統(tǒng)模塊

該系統(tǒng)分為4個模塊：自動站監(jiān)控模塊、異常數(shù)據(jù)報警模塊、異常數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)庫模塊。

（1）自動站監(jiān)控模塊

自動站站點位置信息與GIS地理信息系統(tǒng)融合，站點以圖標方式在地圖中標識，正常、異常、缺測站點以不同顏色圖標顯示，用戶可以直觀看出哪個地區(qū)的自動站數(shù)據(jù)異常。本系統(tǒng)采用現(xiàn)有的自動站信息管理系統(tǒng)的GIS平臺，提供行政區(qū)域圖和衛(wèi)星影像圖作為背景圖層，對地圖進行放大、縮小、漫游操作；并生動地顯示各站點的位置、數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)和各氣象要素信息。

（2）異常數(shù)據(jù)報警模塊

1）數(shù)據(jù)缺測報警：有缺測數(shù)據(jù)時，以圖形方式實現(xiàn)報警功能。

2）數(shù)據(jù)超過閾值監(jiān)控：設置溫度、雨量、風速、氣壓、相對濕度、能見度的正常值范圍，各要素實況數(shù)據(jù)值超過閾值時，以圖形方式實現(xiàn)報警功能。

（3）異常數(shù)據(jù)顯示模塊

1）異常數(shù)據(jù)以列表方式詳細顯示。

2）區(qū)域自動站歷史數(shù)據(jù)異常甄別，選定文件路徑后，系統(tǒng)自動將文件審核后的結果以列表方式顯示。

（4）數(shù)據(jù)庫模塊

采用現(xiàn)有福州市防災減災氣象服務信息系統(tǒng)中區(qū)域自動站數(shù)據(jù)備份工具，對區(qū)域自動站數(shù)據(jù)進行備份、恢復、查詢、統(tǒng)計。

自動站數(shù)據(jù)監(jiān)控界面如圖3所示。

異常數(shù)據(jù)列表顯示如圖4所示。

圖3 自動站數(shù)據(jù)監(jiān)控界面

圖4 異常數(shù)據(jù)列表顯示

4.結束語

本文建立了與現(xiàn)代氣象業(yè)務體系相配合的福州市區(qū)域自動氣象站數(shù)據(jù)異常監(jiān)控審核系統(tǒng)，改變了以往自動站管理能力差、數(shù)據(jù)傳輸半程監(jiān)控的狀況，該系統(tǒng)對區(qū)域自動站各類觀測資料進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜瘫O(jiān)控，提高了自動站點的使用效率，為自動站數(shù)據(jù)順利傳輸提供了切實有效的保障手段。系統(tǒng)于2011年1-3月試運行，4月份開始正式運行，目前運行情況良好，自動站報文的傳輸及時率都可以達到98%以上，基本達到了軟件開發(fā)的目的。

[1]王旭，劉光博，李曉玲.海南省自動氣象站監(jiān)控系統(tǒng)建設[J].氣象水文海洋儀器，2010，9(3)：133-137.

[2]馬渝勇，方國強，劉一謙等.從汶川大地震談應急氣象通信技術[J].氣象，2009，35(11)：123-130.

[3]劉光博.分布式文件系統(tǒng)在氣象業(yè)務中的應用初探[J].氣象研究與應用，2009,30(1)：88-90.

[4]全文杰，趙為，練列敏.中尺度制動站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[J].廣西氣象，2006，27(4)：54-56.