自動氣象站綜合監測系統研究

彭顯鋒++趙建+++張滬生+++孫旭東

摘 要：用軟件對影響氣象綜合觀測業務的主要因素進行自動監測，發現異常后及時報警，以便工作人員對故障進行處理。極大的減輕了值班員心理壓力，減少工作量，提高了工作效率。

關鍵詞：自動站 綜合監測 通信設備

中圖分類號：P415 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（c）-0107-02

隨著氣象綜合觀測業務的現代化，人工觀測逐步轉為自動觀測。現代化設備的應用，會大幅降低工作人員負擔。但實際情況卻是，綜合觀測的工作量和工作人員心理壓力不降反升。主要表現在：業務質量考核的內容比以住更多，要求更嚴。不但要考核觀測、發報和報表質量，還重點考核數據的可用性和傳輸及時率；與人工觀測設備相比，自動站設備結構復雜，出現故障的概率增大。當設備出現故障后，一般工作人員很難找出原因，更難及時處理故障；新型自動站軟件尚不完善，運行不穩定。

據統計，設備、軟件、網絡故障以及供電不穩定對業務質量的影響，已超過人為原因，成為影響觀測質量的主要因素。

本系統能對影響綜合觀測質量的主要因素進行自動監測，發現異常及時報警。

1 系統主要研究內容及方法

系統能對自動站計算機、自動站軟件、采集器是否正常工作，網絡、市電是否中斷，長Z文件數據是否有缺測、是否進行人工質控、上傳是否及時等進行判斷。發現異常后，根據情況的緊急程度，通過文字、音箱、發送短信或撥打電話報警。

1.1 設備功能及布局圖

如圖1所示。

1.2 監測功能及實現方法

1.2.1 斷市電、自動站計算機工作狀態。

一般說來，設計一個使用市電的USB設備與自動站計算機連接，通過程序檢測其狀態判斷市電是否中斷比較方便。但考慮到，如果安裝本系統的“自動站”計算機出現故障、或上面的監測軟件意外中止，所有監測功能將無效。

因此，本系統增加一臺直接使用市電的“其它計算機”，采用ping命令，判斷“自動站計算機”與“其它計算機”之間的連通性，使兩臺計算機相互監測。既可達到檢測市電是否中斷，“自動站”計算機是否正常工作的目的。兩臺計算機上的監測軟件還可通過數據傳遞方式，判斷對方是否正常運行中，大大增加監測系統的可靠性。

另外，因網線接觸不良、網絡不穩定等原因，網絡出現短暫中斷的情況時有發生，在判斷計算機之間的連通性時，需以一段時間內多次判斷的結果為準，否則，容易出現誤判。

1.2.2 判斷網絡是否連通、自動站軟件以及采集器是否正常工作。

（1）本系統通過掃描服務器端口，檢測“自動站”計算機與“報文上傳服務器（IP：10.203.72.30）”、“報文存儲服務器（IP：10.203.6.7）”的連通狀態，確定網絡是否正常。

如果使用Ping服務器IP的方式判斷網絡連通性，將可能因服務器安全設置影響而不能正常判斷。

（2）通過檢查“通信組網接口軟件”、“自動氣象站監控軟件”是否在進程列表中、分鐘數據文件是否得到更新，綜合判斷自動氣象站軟件及采集器工作狀態。

如“通信組網接口軟件”和“自動氣象站監控軟件”未運行，通過Shell命令將其啟動。

1.2.3 監測長Z文件是否上傳、是否進行質控、數據是否有缺測

在網絡連接正常的情況下，每小時正點后從指定的時間開始，從“報文存儲服務器”以FTP方式下載監測臺站當前時次，當前時刻前最后一次上傳的長Z文件數據進行檢查。

（1）如果當前時次某臺站長Z文件不存在，則確定為“長Z文件未上傳”。

（2）通過長Z文件第一行的“質控碼”，判斷需要人工質控時段的長Z文件是否經過人工質控。

（3）根據臺站觀測項目設置情況，判斷長Z文件中的當前時次應該觀測的項目數據是否有缺測。

如果所有氣象臺站都在某一時刻從服務器上下載文件進行檢測，可能增加服務器負擔，并對通信造成影響。因此，系統開始下載長Z文件時間的分鐘數允許人為設定，秒數由程序隨機生成，可有效避免多個臺站同時下載文件的情況發生。

另外，在同一計算機上，該系統可以通過添加區站號的方式，對多個臺站的長Z文件進行集中監測。

1.2.4 大風監測功能

目前，當出現大風時，新型自動站不會自動報警，并且記錄的終止時間與實際終止時間相差15 min。當可能有大風時，值班員要一直查看大風數據，才能避免遲、漏報現象。

本系統自動讀取FJ.TXT文件第一行，如內容有更新，則根據文件內容計算出大風開始和終止時間，并報警，以方便編發相關報文。

1.3 報警功能及實現方法

當監測到異常情況時，根據情況緊急程度，立即通過文字、音箱、短信、電話等方式提醒值班員和相關管理人員。

1.3.1 通信設備的選擇

為了確保在網絡中斷的情況下，能自動發出短信和撥打相關人員電話，需用獨立、可靠、低使用成本的通信設備。

本系統采用帶“TC35i”芯片的GSM/GPRS調制解調器通過USB接口與自動站計算機連接，通過AT命令實現自動發送短信和撥打電話功能。經實測，該設備穩定可靠，經濟實惠。一般情況下，每月費用（手機卡通信費）在5元以內。

1.3.2 通信時占用系統資源的處理

設備通信測試發現，如在同一應用程序內實現監測及通信功能，則在發送短信和撥打電話時，需要等通信結束后，才能執行監測功能，占用了較多的資源，監控的時效性受到影響。使用多線程編程方法依然不能解決。

本系統監測及通信分別使用獨立的應用程序。在監測程序啟動后，通信程序自動啟動并在后臺運行。需要通信時，監測程序將通信內容、聯系電話等參數傳遞到通信程序。既不影響監測的效率，通信的可靠性又得了保障。

2 系統存在的問題

本系統能及時發現并提醒工作人員處理影響觀測質量的絕大問題，但并未面面具到，功能有不足之處。

（1）未加入數據質量檢查功能，數據是否正確仍需通過自動站軟件判斷（注：自動站軟件已能對數據進行質量檢查）。

（2）當長Z文件上傳到“10.203.72.30”

服務器后，會被轉到“10.203.6.7”服務器存儲，但服務器原因，有時中轉會稍有延遲，而本系統是從設定的時間開始從“10.203.6.7”檢測長Z文件的。如檢測時間過早，偶爾會出現長Z文件已經按時上傳，而誤報“未上傳”的現象，檢測時間過晚，真出現故障時，留給工作人員處理異常的時間將減少。

3 推廣應用情況

本系統適用于所有氣象臺站地面氣象自動站系統。目前，該系統已在貴州省所有氣象臺站推廣使用。各臺站使用后反饋的情況表明，系統運行穩定，效果良好，達到了預期目的。

4 結語

本系統能對影響綜合觀測質量的主要因素，如自動站計算機、自動氣象站軟硬件、網絡、市電等工作情況進行較為全面的監測。發現問題及時報警，提醒相關工作人員對故障進行處理，極大地減輕了值班員心理壓力，減少了工作量，提高了業務質量。

參考文獻

[1] 李黃.自動氣象站實用手冊[M].北京：氣象出版社，2007.

[2] 張宏林.Visual Basic 6.0 程序設計與開發技術大全[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[3] TC35 TC35i AT指令手冊.

[4] 王衛民，葉秋菊，賀文麗，等.基于GIS的氣象時空數據挖掘和融合技術[J].電子科技，2014，27（2）：130-133.endprint