BUFR版臺站地面綜合觀測業務軟件應用

袁雨暉

摘要隨著氣象現代化的推進，新型自動站和業務軟件的全面啟用減輕了氣象測報人員的巨大壓力。結合工作實際，介紹了臺站現用的BUFR版臺站地面綜合觀測業務軟件（ISOS）在軟件安裝、業務應用、問題處理和應急保障等方面的應用技巧和注意事項。

關鍵詞BUFR版ISOS軟件；安裝；業務應用；問題處理；應急保障

中圖分類號P409文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）21-0221-03

Application of Station Ground Integrated Observation Business Software of BUFR Edition

YUAN Yuhui

（Shanghai Chongming District Meteorological Bureau， Shanghai 202150）

AbstractWith the advance of meteorological modernization， the full opening of new automated stations and business software had relieved the tremendous pressure on meteorological forecasting personnel.Based on the actual work， this paper introduced the application skills and precautions of BUFR edition ISOS in software installation， business application， problem handing and emergency protection.

Key wordsISOS software of BUFR edition；Installation；Business application；Problem handing；Emergency protection

地面氣象觀測是氣象工作的基礎[1]，地面氣象觀測方式隨著科技發展從人工觀測為主逐漸轉變為自動觀測為主、人工觀測為輔。20世紀80年代中后期PC1500機的應用使地面氣象觀測實現了部分自動化，90年代隨著計算機技術的普及和AHDM業務軟件的使用讓業務人員的工作壓力進一步減輕。進入2003年，崇明氣象局正式啟用第一代新型自動氣象站ZQZ-CⅡ和OSSMO軟件，大部分氣象要素實現了自動觀測，從數據采集到報文編發基本實現自動化，業務人員從繁忙的工作任務中進一步解放出來。隨著氣象現代化的進一步推進，崇明氣象局2014年1月1日起正式使用第二代新型自動氣象站DZZ4，并啟用新一代臺站地面綜合觀測業務軟件（集成版ISOS），2016年11月1日啟用BUFR版ISOS軟件。

第一代新型自動氣象站和OSSMO軟件運行十幾年以來，總結了從硬件保障、數據維護、軟件應用等多方面的經驗[2-5]。第二代新型自動氣象站更加智能化，易擴展，通用性更強，結構同第一代區別明顯，配套的ISOS業務軟件不僅僅是一個數據采集軟件，更集合了數據監控、處理、預警等功能。目前ISOS軟件應用總結較少，崇明氣象局作為業務改革先行試點，經過3年業務使用，總結了軟件應用的技巧和經驗。筆者結合工作實際，介紹了臺站現用的BUFR版ISOS軟件在安裝、業務應用、問題處理和應急保障等方面的應用技巧和注意事項，以期為基層臺站提供參考。

1BUFR版ISOS軟件簡介

全國版ISOS軟件由SMO、MOI和MOIFtp這3個獨立模塊構成，分別承擔數據采集質控、業務數據處理、傳輸功能，集成版ISOS軟件將上述3個模塊整合在一起。全國版ISOS軟件和集成版ISOS軟件均以數據文件的格式上傳。目前的BUFR版ISOS軟件（下文簡稱ISOS軟件）是在集成版基礎上，實現了地面分鐘數據、地面小時數據、輻射分鐘數據、輻射小時數據和酸雨數據的BUFR數據格式傳輸，并具備BUFR數據補傳功能。BUFR編碼是世界氣象組織（WMO）推薦的氣象數據通用二進制格式，主要用于表示觀測數據。BUFR數據的傳輸將從根本上杜絕紛繁復雜的國內自定義數據格式，簡化、優化、調整探測資料以及產品生成、傳輸、加工、存儲、服務全業務流程，從根本上解決數據格式不統一導致的應用系統數據格式轉換、軟件接口匹配調整等問題。

1.1ISOS軟件運行流程

ISOS軟件作為新一代臺站地面綜合觀測業務軟件，其功能強大。它實現了臺站自動化觀測數據實時采集和人工數據錄入，通過業務配置和質量控制規則，在采集器端進行實時數據質量控制，同時在軟件端進行人-機交互式數據質控，提供了設備故障處理和維護，最后將質控后的數據存入對應數據文件，實現產品制作，進行數據顯示、查詢和傳輸（圖1）。

1.2軟件安裝

ISOS軟件可掛接新型自動氣象站、云、能見度、天氣現象、輻射、雨滴譜儀等多種自動觀測設備。在進行ISOS軟件安裝時，針對臺站觀測設備進行項目掛接，其中地面觀測主機必須配置，能見度自動觀測且視程障礙現象以自動判別為主時，需掛接視程障礙判別，其余按實際情況配置，初始化完成后正確配置各類參數。正常安裝后程序運行界面如圖2所示。

按業務規定正確配置臺站參數、人工錄入參數、極值參數、報警設置等，目前臺站編發大風、龍卷、冰雹、雷暴和視程障礙現象，根據重要報發送標準[6]對重要報參數進行設置，同時勾選自動編發欄。實現視程障礙自動判別的臺站，大風和視程障礙現象重要報即可實現自動編發。

2ISOS軟件的業務應用

ISOS軟件具備完善的數據采集、監測和報警功能，有效減輕觀測員的工作強度。觀測員通過熟悉軟件的各種功能，熟練掌握軟件使用技巧，不斷總結提高個人業務水平。

2.1軟件的監控界面

ISOS軟件運行界面直觀地展現了自動站設備到數據采集傳輸的工作狀態，觀測員可以一目了然地了解整個地面觀測業務系統的運行狀況。

2.1.1數據統計信息區域。

數據統計信息區域列出了SMO軟件運行開始時間、最后更新日期、最后更新時間、應觀測次數、實際觀測次數和觀測成功率。臺站值班人員應特別注意最后更新時間和觀測成功率。通常設備正常運行情況下，計算機當前時刻即為最后更新時間，觀測成功率一般為99%或100%，若最后更新時間不對或成功率偏低，說明設備運行不正常：或是因通信問題數據未傳輸至業務計算機；或是采集器與計算機時間不一致，差異達到15 s以上就有可能導致數據采集率降低。

2.1.2設備狀態監控區域。

設備狀態區域顯示的是當前設備的運行狀態，綠色表示正常，若顯示為紅色即應當引起注意，檢查是否為硬件故障或通信出現問題。自動站、能見度、天氣現象等新型設備校時間和日期只有在進行時間和日期校時正確時顯示綠色，如果校時異常則顯示為紅色，平時顯示為灰色。

2.1.3觀測項目顯示區域。

軟件運行界面左側為當前臺站觀測項目情況，與軟件的掛接項有關。選擇一個觀測項，點擊鼠標右鍵則可進行標定、維護、停用等操作，也可查看傳感器工作狀態、測量范圍和質控參數等。

2.2軟件報警功能的應用

ISOS軟件界面包含質控警告和報警信息2個標簽頁，質控警告內容主要是根據臺站的小時極值參數和分鐘極值參數項確定。報警信息內容可在菜單欄參數設置→報警設置中進行6個方面的報警功能設置，即環境、流程、質控、災害、狀態和編報發送，并發出聲音報警。臺站應做好歷史極值參數的錄入，在實際工作中適時調整，并在報警設置中勾選有關設置，使報警功能生效。當出現異常數據或設備故障時，軟件自動發出報警聲音提醒業務人員，業務人員依照軟件監控界面的質控警告和報警信息進行故障判定和處理。

業務工作中各臺站根據需要進行報警設置，例如進行編報發送設置，當分鐘長Z文件發送失敗時會自動報警。進行流程設置，當無法采集數據時進行報警。由于服務的需要，可以在災害項中進行大風、暴雨、能見度、高溫、低溫的報警功能設置，將有效提高預警預報服務水平。

2.3數據缺失時的補采技術

由于軟件或硬件的各種原因，當碰到自動站軟件無法正常采集數據，或盡管采集到數據，但不能錄入時，按照不同的情形選擇以下操作。

2.3.1校時采集。

目前軟件的數據采集機制為每分鐘20 s開始采集，如果等待3 s設備沒有返回數據，則會自動補調3次。業務規定電腦時間和自動站采集器時間誤差應保持在30 s以內。ISOS軟件對時機制配置為每小時進行一次校時，通常情況下避免了電腦時間和采集器時間不一致導致的數據采集錯誤。若發生采集不到數據的情況，可以通過右鍵新型自動站→采集器監控操作命令→時間→下載到采集器進行校時，通常情況下能恢復數據的正常采集。

2.3.2數據下載。

由于軟件原因造成無法將自動站采集器數據寫入文件時，可以通過數據處理→歷史數據下載進行數據下載。由于軟件設計的是每2 s下載一條數據，速度很慢，若進行大批量的數據下載，很有可能造成數據鏈路的堵塞。建議在實際操作過程中，在正點報文上傳后的空閑時間進行小批量下載。

2.3.3手工補調。

在實際工作當中還發現了這樣一種情況，即自動站數據采集正常，軟件也將數據采集入庫了，但在正點觀測編報中無法寫入。軟件中提供了手工補調的功能，當點擊手工補調時會自動調入正點分鐘數據，若出現缺測時，會自動按照正點前10 min、正點后10 min的原則調入數據。

3問題處理和應急保障技巧

業務運行過程當中，難免會碰到電腦死機、遭遇雷擊、軟件崩潰等現象，臺站應制訂應急保障方案，加強應急演練，提高個人業務水平。

3.1常見問題的處理

3.1.1數據無法正常采集。

電腦或軟件重啟后數據無法正常采集，一般情況下是由于采集器與電腦時間不一致產生，只需通過時間校時即可解決。軟件運行中發現數據缺失，可通過軟件維護終端輸入DMGD命令，能夠返回正常數據的需進行軟件故障排除，否則需進行硬件故障排除。

3.1.2質控警告、報警信息頻率過高。

主采集器內設了氣象要素的極值上、下限，存疑、錯誤的變化速率等信息，可以在維護終端中鍵入相關命令重新進行設置。例如本站因為氣溫的最小應該變化速率報警頻率過高，重新設置了氣溫的質量控制參數。在維護終端內輸入 QCPM T0 -75.0 80.0 3.0 5.0 0.0命令后回車，返回值為T時設置成功，可在觀測項目區域中看到（圖3）。

3.1.3小時極值缺測。

在某些特定氣象條件下氣壓、氣溫、地溫、草溫、相對濕度等要素的數值1 h內保持不變，要素的極值出現時間默認為缺測。為避免MDOS平臺進行錯誤數據推送，保證長Z文件正確，業務人員需在正點時次手動輸入極值出現時間，建議為正點01分。

3.1.4最小能見度不匹配。

在制作月報表時，當某日視程障礙現象需記錄最小能見度時，出現該日最小能見度小于天氣現象的最小能見度的錯誤提示。造成這種現象的原因是兩者取值方式不一致導致，日最小能見度是挑取日最小10 min能見度值，視程障礙現象的最小能見度是從現象時段內10 min滑動平均能見度中挑取的最小值。

3.1.5日照文件無法正常傳輸。

日照文件無法正常傳輸，軟件一般都設置為定時觀測后270 s內發送文件，臺站只需在定時觀測270 s外生成日照文件即可正常傳輸。

3.2應急保障

3.2.1參數備份。

系統提供2種方式：一是通過目錄查找方式，將參數文件進行備份；二是通過導出方式進行參數文件備份。由于ISOS軟件各類參數文件較多，保存路徑不一致，若對軟件不熟悉，在進行參數重新配置時不能及時找到參數文件路徑，影響軟件運行，假設2臺電腦安裝路徑不一致，此種方式將導致軟件運行錯誤。建議通過參數文件的導入導出方式進行操作。

3.2.2電腦備份。

根據新型自動氣象站的特點，備份電腦需事先安裝2個網卡。在備份電腦中安裝ISOS軟件時，安裝路徑一定要和業務主機保持一致，便于參數文件的直接導入。ISOS軟件安裝完畢后應使用NPORT軟件重新配置虛擬串口并調試，直至軟件數據采集正常。建議備份電腦人工錄入參數→發送參數設置中的長Z文件、日數據文件、重要報、日照等后面的“是否發送”選項不要勾選，當啟用備份機時再勾選。

3.2.3數據備份。

ISOS軟件每天數據采集量非常大，在對數據進行采集時，會自動在相關目錄下形成設備、訂正、質控

（上接第223頁）

數據小時和分鐘數據，同時還有各類日志和狀態文件。業務系統自身提供了文件歸檔功能，但在實際應用中速度慢，容易造成電腦假死。建議在計劃任務中設置每天定時運行批處理文件進行異機備份，將每天的數據同步備份至備份電腦，便于在切換備份電腦時保證數據完整性。

3.2.4其他設置。

業務電腦切勿設置休眠、系統待機和關閉硬盤時間，應全部設為從不。否則業務軟件無法正常接收數據。

4結語

ISOS軟件功能強大，實現了氣象數據的監控、質控、采集、編發和傳輸等功能。但由于某些技術因素導致業務軟件不可能百分之百的可靠，影響地面測報工作的準確性，盡管上海市崇明區氣象局建立了應急保障業務流程，但業務人員在值班工作中仍需加強責任心，加強學習并善于總結經驗，不斷提高水平，為率先實現氣象現代化夯實基礎。

參考文獻

[1]

中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社，2003.

[2] 胡帆，陳正一，楊恒祥，等.ZQZ-CⅡ型自動氣象站硬件故障與維修[J].氣象水文海洋儀器，2009，26（3）：120-123.

[3] 任芝花，張志富，孫超，等.全國自動氣象站實時觀測資料三級質量控制系統研制[J].氣象，2015，41（10）：1268-1277.

[4] 王力，黃思源，陳為超，等.OSSMO 2010與2004業務軟件差異分析[J].氣象科技，2015， 43（2）：236-239.

[5] 孟昭輝，李慶軍.自動氣象站綜述[J].氣象水文海洋儀器，2009， 26（4）：54-56.

[6] 中國氣象局氣象探測中心.地面氣象觀測業務技術規定實用手冊[M].北京：氣象出版社，2016：33.

安徽農業科學，Journal of Anhui Agri. Sci.2017，45（21）：228-230，238