區域自動氣象站維護維修查詢工具的開發與應用

陳 科,陳 靜 , 彭柏池

(1. 湖南省常德市氣象局,湖南 常德 415000;2. 湖南省氣象技術裝備中心,湖南 長沙 410007 )

區域自動氣象站維護維修查詢工具的開發與應用

陳 科1,陳 靜2, 彭柏池1

(1. 湖南省常德市氣象局,湖南 常德 415000;2. 湖南省氣象技術裝備中心,湖南 長沙 410007 )

要提高區域自動氣象站觀測數據的可用率，關鍵在于加強日常維護。該文介紹了幾個典型的維護維修查詢工具的開發方法及應用，包括無降水站點查詢、在線狀態及最后一次上線電壓值查詢、到報延時查詢、設備電壓查詢等等。為維護人員加強日常維護，及時發現設備故障提供幫助，切實提高區域自動氣象站觀測數據的可用率。

區域自動氣象站; 查詢工具;開發; 應用

1 引言

區域自動氣象站在氣象監測、天氣預報、氣候分析評估等方面發揮了重要作用。如果區域自動氣象站傳感器(如雨量、風向風速、溫度、氣壓傳感器等)、通訊模塊、電源等出現故障，將直接造成觀測數據缺測或異常，降低了觀測數據的可用性。這就要求保障人員加強對區域自動氣象站的日常維護。要提高日常維護的效率，及時有效的發現設備故障是關鍵。根據日常維護的經驗積累，通過數據庫編程，開發了一些區域自動氣象站運行狀態及觀測數據[1]的查詢工具，通過查詢結果，對設備運行狀態信息及觀測數據進行分析，從而為及時發現設備異常起到很好的輔助作用，提升維護維修效率，使故障得到及時排除，能最大限度提高區域自動氣象站觀測數據的可用率。

2 數據來源

維護維修查詢工具的數據來源于區域自動氣象站中心站數據庫和湖南省中小尺度天氣資料應用系統數據庫年庫。

3 選擇開發工具

維護維修查詢工具選用Delphi+SQLServer的數據庫應用開發模式。

4 維護維修查詢工具的開發

4.1 無降水站點查詢工具

4.1.1 功能介紹 每次降水過程結束后，通過該查詢工具，可以查詢出沒有降水或降水偏少站點，并與周邊站點進行比較，對數據進行空間一致性分析，確定該站點是否需要維護，比如是否存在干簧管損壞等故障，從而使故障得到及時的排除，提高降水觀測數據的可用性。

4.1.2 開發方法 通過設定降水過程起止時間來查詢相應時間段內所有站點的降水，并按升序排列，然后點擊確定顯示查詢結果。主要的SQL語句如下：

//查詢需顯示的字段

SELECT a.地市名, a.縣名,a.臺站名稱, a.區站號, SUM(b.rr) AS 降水

//“臺站參數”為站點信息表；“整點降水”為存儲各站整點降水的數據表；

FROM manageinfo.dbo.臺站參數 a

//以臺站參數表為主，進行左連接

left join 整點降水 b

on (a.區站號 = b.區站號 )and

//需查詢的時間段，date_start參數為起始時間，date_end為結束時間

(b.觀測時間 BETWEEN ''' + date_start +''' and '''+ date_end +''' )'

where a.地市名 = '''+Ls_city_name+''''

// Ls_city_name站點所在地市

GROUP BY a.地市名, a.縣名, a.臺站名稱, a.區站號

ORDER BY SUM(b.rr), a.縣名, a.區站號

然后，通過執行SQL語句，得到結果，并通過循環語句將結果顯示在表格中，主要代碼如下：

//加載SQL語句，并執行

MyAdoquery.SQL.Add(S_sql);

MyAdoquery.Active:=true;

MyAdoquery.Open;

// 顯示查詢結果

while not MyAdoquery.Eof do

begin

AdvStringGrid1.Cells[0,i] := inttostr(i);AdvStringGrid1.Cells[1,i] :=myadoquery.fieldbyname('縣名').AsString;AdvStringGrid1.Cells[2,i] :=myadoquery.fieldbyname('臺站名稱').AsString;AdvStringGrid1.Cells[3,i] :=myadoquery.fieldbyname('區站號').AsString;AdvStringGrid1.Cells[4,i] :=FormatFloat('0.0',myadoquery.fieldbyname('降水').AsInteger * 0.1);

AdvStringGrid1.RowHeights[i] := 24 ;

myadoquery.Next;

i :=i + 1 ;

end;

圖1 無降水站點查詢Fig.1 query of stations without rainfall

4.1.3 應用效果 如圖1，通過查詢11月無降水的站點，結果顯示有4個站的降水量為0.0 mm,2個站的降水偏小，通過分析比對可知，這6個站點是需要維護了。如果是汛期，還可以縮短查詢的時間段，比如一個降水過程的起止時間，這樣既可有針對性的對有降水故障的站點進行及時維護，又能大大提高維護效率。

4.2 在線狀態查詢工具

4.2.1 功能介紹 在線狀態查詢工具的主要功能就是查詢出當前是否在線的站點明細，包括站點所屬區域，站名，站號，最近到報時間，當前電瓶電壓值等信息。管理人員可利用此工具查詢出當前不在線的站點，以便通知站點所屬區域維護人員及時維護；維護人員可利用此工具查詢維護結果，是否已經正常上線并根據最新到報時間判斷是否收到報文，還可以根據當前電壓值的信息判斷是否是因為電源問題導致不在線，便于有針對性的對該站點進行維護。

4.2.2 開發方法 在線狀態查詢工具查詢結果應包括站點所屬區域，站名，站號，最近到報時間，當前電瓶電壓值等信息，然后點擊確定顯示結果。其主要SQL查詢語句如下：

//查詢需顯示的字段

SELECT B.StationID as 站號, B.Name as 站名, A.縣名, A.臺站標識 AS 要素, C.GprsID as ID, C.GsmID as 手機卡號, C.Online as 狀態,' (SELECT MAX(到報時間) FROM'+ dataname +'.dbo.到報記錄表 where 區站號=B.StationID GROUP BY 區站號) as 時間,

(SELECT Case when AB.[EXTPowerVoltage] IS NULL then AB.[MainboardVoltage] else AB.[EXTPowerVoltage] end FROM AWS.dbo.tabMinuteSTA AB where AB.StationID =B.StationID and AB.ObservTime = '''+ date_end +''') as 電壓

FROM AWS.dbo.StationPar AS B INNER JOIN ManageInfo.dbo.臺站參數 AS A ON B.StationID = A.區站號 INNER JOIN AWS.dbo.CollectorPar AS C ON B.StationID=C.StationID

WHERE(B.StationType = '''+'GPRS'+''')and(C.Online=0)

//合并查詢另一廠家設備的在線狀態

UNION all

SELECT B1.站號, B1.站名, B1.所屬縣 as 縣名, 1 AS 要素, B1.序列號 as ID, B1.卡號 as 手機卡號,B2.狀態,B2.時間,'''+''' as 電壓

FROM autoRainStation.dbo.Station AS B1 INNER JOIN

autoRainStation.dbo.status AS B2 ON B1.站號 = B2.站號

//廠家設定的在線狀態標識，‘！’表示不在線；

where B2.狀態 = '''+'!'+''''

order by 縣名,站號。

4.2.3 應用效果 如圖2，通過實時查詢可知，當前有4個站點不在線。通過分析最新到報時間，可以知道該站點不在線多長時間了；再分析電壓值，可初步確定不在線的原因，是否為供電不足引起；再分析是否為骨干站及考核站，確定搶修的緊急程度。

圖2 不在線站點查詢Fig.2 The query of offline stations

4.3 到報延時查詢工具

4.3.1 功能介紹 到報延時查詢工具的主要功能是查詢一段時間內區域自動氣象站整點報文到報延時的情況。因區域自動氣象站均安裝在野外，且報文的傳輸采用的GPRS無線方式，安裝地點的信號強度以及通訊模塊的性能都可能影響整點數據的即時接收，有時可能幾分鐘，有時可能幾十分鐘甚至幾個小時都有可能。目前業務上規定超過10 min就算遲報，超過30 min就算缺報，所以報文是否及時到報，直接影響業務質量。通過該工具便可以全面掌握各站點到報延時的情況，從而有針對性的對這些隱性故障及時加以排除。

4.3.2 開發方法 到報延時查詢工具的重點是要得到站點的整點報文缺報或延時的信息，可以以每個站點的整點為基準點，通過比對該整點的報文的實際到報時間，超過10 min便可視為延時到報。然后點擊確定顯示結果。主要的SQL語句如下：

Select *

from (Select E.區站號,臺站名稱,E.縣名, 觀測時間,到報時間,datediff(mi,[觀測時間],[到報時間]) 延遲分鐘

from (Select 區站號,臺站名稱,縣名 from [manageInfo].[dbo].[臺站參數] ) E right join

(Select 區站號,觀測時間,到報時間 from

(Select 區站號,觀測時間,到報時間 from

(Select AA.區站號,AA.觀測時間,BB.到報時間 From

(Select 區站號,觀測時間 from

(Select distinct 觀測時間 FROM ['+dataname+'].[dbo].[到報記錄表]//需查詢的時間段設定，date_start參數為起始時間，date_end為結束時間

where [觀測時間] >='''+date_start+''' and [觀測時間] <='''+date_end+''''

and datename(n,[觀測時間])='''+'0'+''')A,

(Select 區站號 from [manageInfo].[dbo].[臺站參數]

where 地市名='''+'常德'+''''

//所要查詢的區站號區間，即可以有選擇的查詢某些站點

and 區站號>='''+stationno_start+''' and 區站號<='''+stationno_end+''' ) B) AA left join

(SELECT [區站號] ,[觀測時間],[到報時間]

FROM ['+dataname+'].[dbo].[到報記錄表]

where [觀測時間] >='''+date_start+''' and [觀測時間] <='''+date_end+''''

and datename(n,[觀測時間])='''+'0'+''''

and 區站號>='''+'P1900'+''' and [區站號]<='''+'P2300'+'''

) BB ON AA.區站號=BB.區站號 and AA.觀測時間=BB.觀測時間) C

) d where (到報時間 is NULL or datediff(mi,[觀測時間],[到報時間])>='+trim(edit3.Text) +')) F

on E.區站號=F.區站號 ) G

where 區站號>='''+stationno_start+''' and 區站號<='''+stationno_end+''' '

order by 縣名,區站號,觀測時間。

4.3.3應用效果 如圖3，根據查詢結果可知，在當天出現8站次到報延時，其中3站次為凌晨時間段缺報，這時就需要做更進一步的分析和排查，特別是缺報的站，應結合其它工具綜合分析缺報的原因。如果這種延遲的情況比較頻繁，說明運營商的無線信號穩定性差，應及時反饋給運營商，溝通協調解決辦法。

圖3 到報延時站點查詢Fig.3 the query of stations with forecast delay

4.4 設備電壓查詢工具

4.4.1 功能介紹 電壓查詢工具的主要功能就是查詢某個站點蓄電瓶一段時間內的電壓值的變化情況，從而掌握蓄電瓶的運行狀態，進而判斷該蓄電瓶是否已經老化，需更換，做到提前預防因斷電造成數據的缺測。

4.4.2 開發方法 蓄電瓶電壓查詢工具的重點是要獲取所選站點的電壓數據。選定站號和需要查詢的天數，然后點擊確定顯示結果。主要SQL語句如下：

// EXTPowerVoltage和MainboardVoltage為廠家定的存儲電壓值的字段

Select 縣名,區站名,區站號,觀測時間,電源類型,(EXTPowerVoltage+MainboardVoltage) as 電壓

from (Select A.Area 縣名, A.Name 區站名,A.[StationID] 區站號,A.[ObservTime] 觀測時間,B.[PowerSupply] 電源類型,

Case when B.[EXTPowerVoltage] IS NULLthen 0 else B.[EXTPowerVoltage] end as EXTPowerVoltage,

Case when B.[MainboardVoltage] IS NULL then 0 else B.[MainboardVoltage] end as MainboardVoltage

from (SELECT t2.Area, t2.Name ,t1.[StationID],t1.ObservTime

FROM [AWS].[dbo].[tabMinuteSTA] t1 left join [AWS].[dbo].[StationPar] t2 on t1.[StationID] = t2.[StationID]

where t1.[ObservTime]>= ''' + date_start +''''

and t1.[StationID]='''+ stationno + ''''

A Left Join [AWS].[dbo].[tabMinuteSTA] B On A.[StationID]=B.[StationID] and A.ObservTime=B.ObservTime) C;

5 應用擴展

為了更加及時準確的掌握設備運行狀態，還可以對以上部分工具進行自動化處理，實現實時監控，并將監控到的故障信息，以短信或郵件的方式，及時發送到維護人員的手機上。

如短信提醒方式，可利用短信貓二次開發實現直接發送故障信息到指定手機。短信貓二次開發的主要代碼如下:

//先將短信貓基于DELPHI的控件加載到開發環境

//初始化短信貓

Smsgate1.CommPort := Strtoint(Ls_com) ;

Smsgate1.SmsService :=Ls_center_no ;

Smsgate1.Settings :=Ls_speed + '，n，8，1' ;

Ls_return := Smsgate1.Connect(Li_secon);

//發送提醒短信(Ls_content：短信內容；Ls_telno：接收短信手機號碼；Li_report：是否需發送報告,1為是，0為否；Ls_pv：是否帶有效期；Ls_return接收反回值，為y表示發送成功，否則發送失敗；

Ls_return:=Smsgate1.Sendsms(Ls_content，Ls_telno，Li_report，Ls_pv);

6 小結

要提高區域自動氣象站觀測數據的可用性，必須加強日常維護。因站點基本都安裝在野外，且無人值守，往往設備出現故障后不能被及時發現，或者存在一些隱性故障，又或者即將產生故障，比如電瓶老化等等。維護人員如果能借助這些查詢工具，通過對設備運行狀態及觀測數據的查詢分析，便能及時發現設備存在的一些故障或故障隱患，從而使故障得到及時的排除。本文僅列舉了一些典型常用的查詢工具，維護人員還可以根據實際需要，開發出更多更實用的查詢工具，提高維護效率，切實增強區域自動氣象站觀測數據的可用性。

[1]江蘇省無線電科學研究所有限公司.ZQZ-A系列中小尺度自動氣象站用戶手冊[S]. 江蘇,2006.

[2] 陳林,李舟鑫,盧家羽,等.自動站降水異常情況的分析與處理[J].貴州氣象,2011,35(5):54-55.

[3] 楊秀勛,舒新明. 一次強降水過程中自動站故障的原因分析及處理方法[J].貴州氣象,2011,35(5):54-55.

[4] 莊紅波,劉曉峰,高瑞泉,等. 自動氣象站故障診斷、測試、維修系統設計與實現[J].氣象科技,2016,44(4):555-561.

Development and application of regional automatic meteorological observation stations maintenance query tools

CHEN Ke1，CHEN Jing2，PENG Baichi1

(1. Changde Meteorological Bureau of Hunan，Changde 415000，Hunan;2. Meteorological Technical Equipment Center of Hunan Province, Changsha 410007, Hunan)

To improve regional automatic meteorological station observation data availability, the key is to strengthen routine maintenance of the equipment. This paper introduces the development method and application of several typical maintenance query tools, including no precipitation site query, online status and the last time online voltage value inquiry, message delay query, query voltage equipment etc. It is useful for maintenance staff to strengthen the routine maintenance, timely find equipment failure, and improve availability of regional automatic weather station observation data.

regional automatic weather stations; query tools; development; application

1003-6598(2017)02-0067-05

2016-11-07

陳科(1981—)，男，工程師，主要從事氣象裝備保障及維護工作。E-mail:sekk_2010@126.com。

TP311.52

B