縣級(jí)災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

干兆江

摘要 基于全國(guó)氣象部門統(tǒng)一布設(shè)的新型自動(dòng)氣象站，使用C#語(yǔ)言編寫程序，讀取并分析分鐘級(jí)觀測(cè)數(shù)據(jù)文件，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行災(zāi)害性天氣的報(bào)警，并利用圖文、聲音和記錄日志的方式，提醒業(yè)務(wù)人員及時(shí)發(fā)布?xì)庀鬄?zāi)害預(yù)警信號(hào)，提高氣象災(zāi)害預(yù)警信號(hào)發(fā)布的準(zhǔn)確率和及時(shí)性。

關(guān)鍵詞 災(zāi)害性天氣；監(jiān)測(cè)報(bào)警；新型自動(dòng)氣象站；分鐘級(jí)觀測(cè)數(shù)據(jù)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào) P409 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）14-0207-02

隨著全球氣候變暖，極端天氣氣候事件的出現(xiàn)頻率發(fā)生變化，呈現(xiàn)出增多增強(qiáng)的趨勢(shì)。社會(huì)公眾對(duì)氣象災(zāi)害預(yù)警信號(hào)及時(shí)率和準(zhǔn)確率的要求越來(lái)越高。新型自動(dòng)氣象站已經(jīng)逐漸在全國(guó)氣象部門布設(shè)完成，采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一規(guī)格的設(shè)計(jì)，要素設(shè)計(jì)更為全面科學(xué)，提高了地面常規(guī)要素觀測(cè)和災(zāi)害天氣觀測(cè)的準(zhǔn)確度。縣級(jí)災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)可以更好地發(fā)揮新型自動(dòng)氣象站的觀測(cè)優(yōu)勢(shì)，為氣象災(zāi)害預(yù)警信號(hào)的發(fā)布提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，有效防御和減輕氣象災(zāi)害，保護(hù)國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

1.1 數(shù)據(jù)源的選擇

目前大部分災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)都是基于全國(guó)綜合氣象信息共享平臺(tái)（CMISS）數(shù)據(jù)，但該平臺(tái)的數(shù)據(jù)來(lái)源為臺(tái)站上傳的自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)，不能避免數(shù)據(jù)傳輸、入庫(kù)的滯后性[1]，而且目前大部分氣象臺(tái)站的數(shù)據(jù)傳輸間隔為5 min，不能滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求。為此嘗試從另一種思路解決，即直接讀取臺(tái)站自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)。

由于新型自動(dòng)氣象站使用了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)[2]，所有臺(tái)站的分鐘級(jí)觀測(cè)數(shù)據(jù)文件、常規(guī)要素部分均使用統(tǒng)一的存儲(chǔ)格式。能見度部分由于接入方式不同，分別存放于新型自動(dòng)站或獨(dú)立能見度數(shù)據(jù)文件中，而能見度數(shù)據(jù)為視程障礙類現(xiàn)象能見度，其數(shù)據(jù)又來(lái)源于格式統(tǒng)一的視程障礙現(xiàn)象綜合判斷數(shù)據(jù)文件中。因此，開發(fā)相關(guān)的程序讀取數(shù)據(jù)不需要考慮不同臺(tái)站類別或觀測(cè)要素的差異。

新型自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)分為設(shè)備、質(zhì)控、訂正3類，其中設(shè)備數(shù)據(jù)為自動(dòng)站設(shè)備原始輸出數(shù)據(jù)，質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)為設(shè)備數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)ISOS軟件自動(dòng)質(zhì)控后生成的數(shù)據(jù)，訂正數(shù)據(jù)為質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)ISOS軟件訂正后生成的數(shù)據(jù)，為了防止極端氣象數(shù)據(jù)被ISOS軟件質(zhì)控后不可讀取，仍然使用設(shè)備數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源。

1.2 開發(fā)語(yǔ)言的選擇

為了保證系統(tǒng)的可用性和兼容性，系統(tǒng)選擇C#作為開發(fā)語(yǔ)言，基于.NET Framework 4.0環(huán)境。C#是微軟公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮摹⑦\(yùn)行于.NET Framework之上的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，在繼承C和C++強(qiáng)大功能的同時(shí)去掉了其復(fù)雜特性，使程序員可以快速地編寫各種基于Microsoft .NET平臺(tái)的窗口應(yīng)用程序[3-4]。C#語(yǔ)言和.NET Framework 4.0環(huán)境是目前臺(tái)站業(yè)務(wù)軟件開發(fā)所使用的語(yǔ)言和平臺(tái)，可以保證所有運(yùn)行臺(tái)站地面綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件的計(jì)算機(jī)均可正常運(yùn)行災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)流程及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)流程

系統(tǒng)主體流程如圖1所示，使用時(shí)間控件進(jìn)行流程控制，每天0：00寫日初始日志，每分鐘的55秒獲取數(shù)據(jù)，當(dāng)獲取數(shù)據(jù)成功后將報(bào)警檢查參數(shù)設(shè)置為Y，進(jìn)行報(bào)警判斷，并再次將報(bào)警檢查參數(shù)設(shè)置為N，避免程序重復(fù)進(jìn)行報(bào)警判斷占用系統(tǒng)資源。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

為了避免出現(xiàn)災(zāi)害性天氣時(shí)，系統(tǒng)每分鐘頻繁報(bào)警帶來(lái)干擾，引入了“當(dāng)前報(bào)警級(jí)別”參數(shù)變量。達(dá)到某類災(zāi)害性天氣相應(yīng)的報(bào)警級(jí)別并報(bào)警后，再次達(dá)到同類現(xiàn)象同級(jí)別及以下的報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不再報(bào)警，同時(shí)主界面沒有該類現(xiàn)象的“重置”按鈕，點(diǎn)擊主界面相應(yīng)的“重置”按鈕后，恢復(fù)正常的報(bào)警狀態(tài)。建議臺(tái)站操作如下：報(bào)警后發(fā)布?xì)庀鬄?zāi)害預(yù)警信號(hào)，同類現(xiàn)象同級(jí)別及以下暫停報(bào)警，達(dá)到更高級(jí)別仍然報(bào)警；解除氣象災(zāi)害預(yù)警信號(hào)后，點(diǎn)擊主界面相應(yīng)現(xiàn)象的“重置”按鈕，恢復(fù)該類現(xiàn)象所有級(jí)別的報(bào)警功能，再次達(dá)到相應(yīng)級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)后繼續(xù)報(bào)警。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)程序?yàn)榫G色版，可以直接拷貝執(zhí)行程序，程序運(yùn)行會(huì)自動(dòng)生成初始配置文件。支持多程序啟動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)路徑訪問，既可以作為單站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用，也可供上級(jí)氣象臺(tái)和業(yè)務(wù)管理部門遠(yuǎn)程監(jiān)控。

為了保證適用于不同臺(tái)站和不同的軟件安裝環(huán)境，程序的參數(shù)設(shè)置功能如圖2所示，可以對(duì)臺(tái)站名稱、區(qū)站號(hào)、數(shù)據(jù)源路徑、雨量數(shù)據(jù)源等進(jìn)行設(shè)置，而且與臺(tái)站地面綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件設(shè)置方法基本一致，保證臺(tái)站業(yè)務(wù)人員方便使用。系統(tǒng)提供了默認(rèn)的報(bào)警聲音，同時(shí)也支持自定義報(bào)警聲音設(shè)置，方便使用人員靈活調(diào)整。

程序允許初次運(yùn)行向?qū)絽?shù)設(shè)置，并提供默認(rèn)配置參數(shù)和配置文件初始化等功能，使程序簡(jiǎn)單易用，用戶可以根據(jù)需求對(duì)報(bào)警閾值參數(shù)進(jìn)行修改，為解決預(yù)警信號(hào)的提前量問題提供一種解決思路。

系統(tǒng)通過(guò)對(duì)常規(guī)氣象要素?cái)?shù)據(jù)文件的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)暴雨、暴雪、寒潮、大風(fēng)、高溫的報(bào)警；通過(guò)對(duì)視程障礙現(xiàn)象綜合判斷文件的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)沙塵暴、大霧、霾的報(bào)警；通過(guò)對(duì)降水天氣現(xiàn)象數(shù)據(jù)文件的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)冰雹的報(bào)警。

程序可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控功能，便于對(duì)各觀測(cè)要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)（圖3）。每分鐘的55秒讀取采集原始數(shù)據(jù)，避開業(yè)務(wù)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取的時(shí)間，并在達(dá)到設(shè)置的報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警模塊。報(bào)警模塊對(duì)各類災(zāi)害性天氣使用彈出窗口、提示聲音、寫日志文件3種方式提醒，使業(yè)務(wù)人員對(duì)災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)可看、可聽、可查，保證系統(tǒng)的可用性。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 趙芳，熊安元，張小纓，等.全國(guó)綜合氣象信息共享平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)特征[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2017，28（6）：750-758.

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