區(qū)域自動氣象站維護(hù)維修查詢工具的開發(fā)與應(yīng)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(shù)裝備中心,湖南 長沙 410007 )

區(qū)域自動氣象站維護(hù)維修查詢工具的開發(fā)與應(yīng)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(shù)裝備中心,湖南 長沙 410007 )

要提高區(qū)域自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的可用率，關(guān)鍵在于加強(qiáng)日常維護(hù)。該文介紹了幾個(gè)典型的維護(hù)維修查詢工具的開發(fā)方法及應(yīng)用，包括無降水站點(diǎn)查詢、在線狀態(tài)及最后一次上線電壓值查詢、到報(bào)延時(shí)查詢、設(shè)備電壓查詢等等。為維護(hù)人員加強(qiáng)日常維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障提供幫助，切實(shí)提高區(qū)域自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的可用率。

區(qū)域自動氣象站; 查詢工具;開發(fā); 應(yīng)用

1 引言

區(qū)域自動氣象站在氣象監(jiān)測、天氣預(yù)報(bào)、氣候分析評估等方面發(fā)揮了重要作用。如果區(qū)域自動氣象站傳感器(如雨量、風(fēng)向風(fēng)速、溫度、氣壓傳感器等)、通訊模塊、電源等出現(xiàn)故障，將直接造成觀測數(shù)據(jù)缺測或異常，降低了觀測數(shù)據(jù)的可用性。這就要求保障人員加強(qiáng)對區(qū)域自動氣象站的日常維護(hù)。要提高日常維護(hù)的效率，及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障是關(guān)鍵。根據(jù)日常維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)積累，通過數(shù)據(jù)庫編程，開發(fā)了一些區(qū)域自動氣象站運(yùn)行狀態(tài)及觀測數(shù)據(jù)[1]的查詢工具，通過查詢結(jié)果，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息及觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而為及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常起到很好的輔助作用，提升維護(hù)維修效率，使故障得到及時(shí)排除，能最大限度提高區(qū)域自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的可用率。

2 數(shù)據(jù)來源

維護(hù)維修查詢工具的數(shù)據(jù)來源于區(qū)域自動氣象站中心站數(shù)據(jù)庫和湖南省中小尺度天氣資料應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫年庫。

3 選擇開發(fā)工具

維護(hù)維修查詢工具選用Delphi+SQLServer的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)模式。

4 維護(hù)維修查詢工具的開發(fā)

4.1 無降水站點(diǎn)查詢工具

4.1.1 功能介紹 每次降水過程結(jié)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(diǎn)，并與周邊站點(diǎn)進(jìn)行比較，對數(shù)據(jù)進(jìn)行空間一致性分析，確定該站點(diǎn)是否需要維護(hù)，比如是否存在干簧管損壞等故障，從而使故障得到及時(shí)的排除，提高降水觀測數(shù)據(jù)的可用性。

4.1.2 開發(fā)方法 通過設(shè)定降水過程起止時(shí)間來查詢相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)所有站點(diǎn)的降水，并按升序排列，然后點(diǎn)擊確定顯示查詢結(jié)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(qū)站號, SUM(b.rr) AS 降水

//“臺站參數(shù)”為站點(diǎn)信息表；“整點(diǎn)降水”為存儲各站整點(diǎn)降水的數(shù)據(jù)表；

FROM manageinfo.dbo.臺站參數(shù) a

//以臺站參數(shù)表為主，進(jìn)行左連接

left join 整點(diǎn)降水 b

on (a.區(qū)站號 = b.區(qū)站號 )and

//需查詢的時(shí)間段，date_start參數(shù)為起始時(shí)間，date_end為結(jié)束時(shí)間

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

where a.地市名 = '''+Ls_city_name+''''

// Ls_city_name站點(diǎn)所在地市

GROUP BY a.地市名, a.縣名, a.臺站名稱, a.區(qū)站號

ORDER BY SUM(b.rr), a.縣名, a.區(qū)站號

然后，通過執(zhí)行SQL語句，得到結(jié)果，并通過循環(huán)語句將結(jié)果顯示在表格中，主要代碼如下：

//加載SQL語句，并執(zhí)行

MyAdoquery.SQL.Add(S_sql);

MyAdoquery.Active:=true;

MyAdoquery.Open;

// 顯示查詢結(jié)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(qū)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(diǎn)查詢Fig.1 query of stations without rainfall

4.1.3 應(yīng)用效果 如圖1，通過查詢11月無降水的站點(diǎn)，結(jié)果顯示有4個(gè)站的降水量為0.0 mm,2個(gè)站的降水偏小，通過分析比對可知，這6個(gè)站點(diǎn)是需要維護(hù)了。如果是汛期，還可以縮短查詢的時(shí)間段，比如一個(gè)降水過程的起止時(shí)間，這樣既可有針對性的對有降水故障的站點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，又能大大提高維護(hù)效率。

4.2 在線狀態(tài)查詢工具

4.2.1 功能介紹 在線狀態(tài)查詢工具的主要功能就是查詢出當(dāng)前是否在線的站點(diǎn)明細(xì)，包括站點(diǎn)所屬區(qū)域，站名，站號，最近到報(bào)時(shí)間，當(dāng)前電瓶電壓值等信息。管理人員可利用此工具查詢出當(dāng)前不在線的站點(diǎn)，以便通知站點(diǎn)所屬區(qū)域維護(hù)人員及時(shí)維護(hù)；維護(hù)人員可利用此工具查詢維護(hù)結(jié)果，是否已經(jīng)正常上線并根據(jù)最新到報(bào)時(shí)間判斷是否收到報(bào)文，還可以根據(jù)當(dāng)前電壓值的信息判斷是否是因?yàn)殡娫磫栴}導(dǎo)致不在線，便于有針對性的對該站點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)。

4.2.2 開發(fā)方法 在線狀態(tài)查詢工具查詢結(jié)果應(yīng)包括站點(diǎn)所屬區(qū)域，站名，站號，最近到報(bào)時(shí)間，當(dāng)前電瓶電壓值等信息，然后點(diǎn)擊確定顯示結(jié)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(biāo)識 AS 要素, C.GprsID as ID, C.GsmID as 手機(jī)卡號, C.Online as 狀態(tài),' (SELECT MAX(到報(bào)時(shí)間) FROM'+ dataname +'.dbo.到報(bào)記錄表 where 區(qū)站號=B.StationID GROUP BY 區(qū)站號) as 時(shí)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(shù) AS A ON B.StationID = A.區(qū)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(shè)備的在線狀態(tài)

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(jī)卡號,B2.狀態(tài),B2.時(shí)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(shè)定的在線狀態(tài)標(biāo)識，‘！’表示不在線；

where B2.狀態(tài) = '''+'!'+''''

order by 縣名,站號。

4.2.3 應(yīng)用效果 如圖2，通過實(shí)時(shí)查詢可知，當(dāng)前有4個(gè)站點(diǎn)不在線。通過分析最新到報(bào)時(shí)間，可以知道該站點(diǎn)不在線多長時(shí)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(diǎn)查詢Fig.2 The query of offline stations

4.3 到報(bào)延時(shí)查詢工具

4.3.1 功能介紹 到報(bào)延時(shí)查詢工具的主要功能是查詢一段時(shí)間內(nèi)區(qū)域自動氣象站整點(diǎn)報(bào)文到報(bào)延時(shí)的情況。因區(qū)域自動氣象站均安裝在野外，且報(bào)文的傳輸采用的GPRS無線方式，安裝地點(diǎn)的信號強(qiáng)度以及通訊模塊的性能都可能影響整點(diǎn)數(shù)據(jù)的即時(shí)接收，有時(shí)可能幾分鐘，有時(shí)可能幾十分鐘甚至幾個(gè)小時(shí)都有可能。目前業(yè)務(wù)上規(guī)定超過10 min就算遲報(bào)，超過30 min就算缺報(bào)，所以報(bào)文是否及時(shí)到報(bào)，直接影響業(yè)務(wù)質(zhì)量。通過該工具便可以全面掌握各站點(diǎn)到報(bào)延時(shí)的情況，從而有針對性的對這些隱性故障及時(shí)加以排除。

4.3.2 開發(fā)方法 到報(bào)延時(shí)查詢工具的重點(diǎn)是要得到站點(diǎn)的整點(diǎn)報(bào)文缺報(bào)或延時(shí)的信息，可以以每個(gè)站點(diǎn)的整點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過比對該整點(diǎn)的報(bào)文的實(shí)際到報(bào)時(shí)間，超過10 min便可視為延時(shí)到報(bào)。然后點(diǎn)擊確定顯示結(jié)果。主要的SQL語句如下：

Select *

from (Select E.區(qū)站號,臺站名稱,E.縣名, 觀測時(shí)間,到報(bào)時(shí)間,datediff(mi,[觀測時(shí)間],[到報(bào)時(shí)間]) 延遲分鐘

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

(Select 區(qū)站號,觀測時(shí)間,到報(bào)時(shí)間 from

(Select 區(qū)站號,觀測時(shí)間,到報(bào)時(shí)間 from

(Select AA.區(qū)站號,AA.觀測時(shí)間,BB.到報(bào)時(shí)間 From

(Select 區(qū)站號,觀測時(shí)間 from

(Select distinct 觀測時(shí)間 FROM ['+dataname+'].[dbo].[到報(bào)記錄表]//需查詢的時(shí)間段設(shè)定，date_start參數(shù)為起始時(shí)間，date_end為結(jié)束時(shí)間

where [觀測時(shí)間] >='''+date_start+''' and [觀測時(shí)間] <='''+date_end+''''

and datename(n,[觀測時(shí)間])='''+'0'+''')A,

(Select 區(qū)站號 from [manageInfo].[dbo].[臺站參數(shù)]

where 地市名='''+'常德'+''''

//所要查詢的區(qū)站號區(qū)間，即可以有選擇的查詢某些站點(diǎn)

and 區(qū)站號>='''+stationno_start+''' and 區(qū)站號<='''+stationno_end+''' ) B) AA left join

(SELECT [區(qū)站號] ,[觀測時(shí)間],[到報(bào)時(shí)間]

FROM ['+dataname+'].[dbo].[到報(bào)記錄表]

where [觀測時(shí)間] >='''+date_start+''' and [觀測時(shí)間] <='''+date_end+''''

and datename(n,[觀測時(shí)間])='''+'0'+''''

and 區(qū)站號>='''+'P1900'+''' and [區(qū)站號]<='''+'P2300'+'''

) BB ON AA.區(qū)站號=BB.區(qū)站號 and AA.觀測時(shí)間=BB.觀測時(shí)間) C

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

on E.區(qū)站號=F.區(qū)站號 ) G

where 區(qū)站號>='''+stationno_start+''' and 區(qū)站號<='''+stationno_end+''' '

order by 縣名,區(qū)站號,觀測時(shí)間。

4.3.3應(yīng)用效果 如圖3，根據(jù)查詢結(jié)果可知，在當(dāng)天出現(xiàn)8站次到報(bào)延時(shí)，其中3站次為凌晨時(shí)間段缺報(bào)，這時(shí)就需要做更進(jìn)一步的分析和排查，特別是缺報(bào)的站，應(yīng)結(jié)合其它工具綜合分析缺報(bào)的原因。如果這種延遲的情況比較頻繁，說明運(yùn)營商的無線信號穩(wěn)定性差，應(yīng)及時(shí)反饋給運(yùn)營商，溝通協(xié)調(diào)解決辦法。

圖3 到報(bào)延時(shí)站點(diǎn)查詢Fig.3 the query of stations with forecast delay

4.4 設(shè)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(gè)站點(diǎn)蓄電瓶一段時(shí)間內(nèi)的電壓值的變化情況，從而掌握蓄電瓶的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而判斷該蓄電瓶是否已經(jīng)老化，需更換，做到提前預(yù)防因斷電造成數(shù)據(jù)的缺測。

4.4.2 開發(fā)方法 蓄電瓶電壓查詢工具的重點(diǎn)是要獲取所選站點(diǎn)的電壓數(shù)據(jù)。選定站號和需要查詢的天數(shù)，然后點(diǎn)擊確定顯示結(jié)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(qū)站名,區(qū)站號,觀測時(shí)間,電源類型,(EXTPowerVoltage+MainboardVoltage) as 電壓

from (Select A.Area 縣名, A.Name 區(qū)站名,A.[StationID] 區(qū)站號,A.[ObservTime] 觀測時(shí)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(yīng)用擴(kuò)展

為了更加及時(shí)準(zhǔn)確的掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，還可以對以上部分工具進(jìn)行自動化處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將監(jiān)控到的故障信息，以短信或郵件的方式，及時(shí)發(fā)送到維護(hù)人員的手機(jī)上。

如短信提醒方式，可利用短信貓二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)直接發(fā)送故障信息到指定手機(jī)。短信貓二次開發(fā)的主要代碼如下:

//先將短信貓基于DELPHI的控件加載到開發(fā)環(huán)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(fā)送提醒短信(Ls_content：短信內(nèi)容；Ls_telno：接收短信手機(jī)號碼；Li_report：是否需發(fā)送報(bào)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(fā)送成功，否則發(fā)送失??；

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

6 小結(jié)

要提高區(qū)域自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的可用性，必須加強(qiáng)日常維護(hù)。因站點(diǎn)基本都安裝在野外，且無人值守，往往設(shè)備出現(xiàn)故障后不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，或者存在一些隱性故障，又或者即將產(chǎn)生故障，比如電瓶老化等等。維護(hù)人員如果能借助這些查詢工具，通過對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及觀測數(shù)據(jù)的查詢分析，便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的一些故障或故障隱患，從而使故障得到及時(shí)的排除。本文僅列舉了一些典型常用的查詢工具，維護(hù)人員還可以根據(jù)實(shí)際需要，開發(fā)出更多更實(shí)用的查詢工具，提高維護(hù)效率，切實(shí)增強(qiáng)區(qū)域自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的可用性。

[1]江蘇省無線電科學(xué)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(qiáng)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(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[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(hù)工作。E-mail:sekk_2010@126.com。

TP311.52

B