地面氣象觀測無人值守實現及保障方法研究

馬強 史維仁 楊鵬

（湖南省永州市冷水灘區氣象局，湖南 永州 425000）

在社會整體不斷發展的背景下，我國氣象局越來越注重地面氣象觀測自動化改革工作的開展，并且還在各個省市落實前期試點工作。在此之后，不僅獲取了較為顯著的成效，也在運行保障等多個方面積累了諸多經驗，但是不可否認目前仍然存在一些不足急需解決。通過對地面氣象觀測自動化目標，進行細致分析，就會發現主要體現在全自動化觀測和無人值守兩個方面，這就要在后續構建具有匹配性的技術標準、業務規范流程，甚至也要對裝備網絡保障人員的專業能力提出嚴格要求，從而對國家現有的自動氣象觀測站業務流程，進行優化創新，以此來保證自動觀測設備充分發揮作用，代替人工觀測項目，實現無人值守目標。本文從地面氣象觀測業務現狀入手，結合無人值守實現路徑展開闡述，針對如何做好保障工作進行深入探討。

一、地面氣象觀測業務現狀

我國現有的國家級地面氣象觀測站，主要就是由兩套自動氣象站組建而成的，具體包括主站和備份站；其中對于主站而言，基本上都為新型站，備份站則是為舊型站。在實際運行期間。都是由主站開展采集工作，之后再完成數據上傳工作。一旦主站發生故障，就要及時切換到備份站，以此來完成數據上傳工作。此外，對于沒能有效安裝自動化探測設備的氣象站而言，非常重要的一項工作就是要進行人工觀測。

通過對我國原有的國家級自動氣象站，數據采集和傳輸流程進行分析，發現其具體表現為：各個傳感器分別與新型自動氣象站，主要的采集器進行有效連接；新型的自動氣象站、能見度儀、降水類天氣現象儀等，負責將完成采集的各項數據，傳輸到串口服務器中；串口服務器在光纖的作用下，在將數據傳輸到值班室內的網絡通信盒中；再由其將數據傳輸到業務主機上[1]。在此流程下，數據就能夠在業務主機的作用下通過質控之后，使用BUFF 數據傳輸，并且能夠保證五分鐘一次，進而在最后階段就能夠通過氣象廣域網，將報文直接有效的傳輸到省局。對于臺站業務人員而言，需要在整點通過業務主機完成發報，并且還要落實人工定時觀測、人工連續觀測天氣現象等多項工作，這樣將不利于無人值守工作的全面開展。

二、地面氣象觀測無人值守實現路徑

地面氣象觀測站，想要達到實現無人值守目標，就要將串口服務其的IP 地址、各個縣局業務地址，都設置在同一個局域網的網段上。通過這項工作式，縣局本部內只需設置一臺業務主機，就能夠完成數據監控、采集、傳輸等多項工作。

（一）氣象廣域網

我國省級的氣象廣域網，自身具備雙通信路線，并且在2 套通信線路之間，能夠進一步實現動態、實時、自動地互為備份。一旦其中一套線路發生故障，就能夠自動的切換到另一套的線路，以此來完成數據傳輸工作。在此種氣象廣域網結構的作用下，有助于提升氣象業務數據傳輸工作的穩定和連續性。除此之外，不僅能夠強化省、市、縣各個氣象部門的互聯互通，也能有效提升各個節點之間，任意點到點的直接通信能力。

（二）串口服務器

一是運行原理。大部分省市是地面氣象觀測站，實際應用的串口服務器，都是以ISOS-HC/A 型綜合集成硬件控制器為主，該項設備最為顯著的應用優勢，就是將多串口通信、信號轉換、光電隔離、數據轉換等多個不同種類的功能模塊集成在一起，不僅具有8 路可插拔多種通信方式的接口，也可以按照具體需求靈活進行配置[2]。串口服務其在實際運行期間，通過對光纖進行正確應用，來將氣象終端硬件實際采集到的各項數據，遠距離的傳輸到業務主機上，這樣就能夠有效解決地面氣象觀測臺原有的系統終端設備多、數據格式多、可維護性低。可拓展性低等多項問題。

二是配置狀況。在完成串口服務器安裝工作的初期階段，為了能夠保證業務主機和串口服務期間能夠進行有效通信，對于業務主機而言，就是以使用雙網卡，或是設置雙IP 為主；但是無論是應用哪種方式，都存在一個共同的弊端，就是都需要值班員在地面氣象觀測臺上進行值守，進而將不利于自動觀測水平的提升。因此，就要在無人值守實現工作重要性之后，對串口服務器的網絡參數進行重新設置，如要正確應用SMOPORT 上位機軟件，對串口服務器進行合理配置。首先要將SMOPORT 按照標準要求打開，其次正確電機連接設備，從而進入到串口服務器登錄界面中，最后輸入正確的賬號和密碼完成登錄。

三是安裝業務軟件。主要就是要在縣業務的主機上，安裝地面綜合觀測業務軟件，同時也要對站內的各項參數進行合理配置。保證業務主機與省局數據服務器之間，真正做到時間同步，并且還要對臺站傳輸客戶端進行正確安裝，同樣也是要對各項參數進行配置。嚴格按照上述步驟做好工作，不僅能夠實現綜合觀測業務平臺異地部署，同時也不需值班人員進行值守，對于后續完成遠程觀測工作具有重要幫助。

三、地面氣象觀測無人值守技術保障要點

（一）優化無人值守數據傳輸流程

主要就是以現有的自動化觀測設備為基礎依據，將備份自動氣象站，有效的更新為新型站，在與主站形成具有一致性的熱備份的同時，能夠提供2 套真實有效的觀測數據；在氣象內網的作用下，分別將觀測數據傳輸到省級CIMISS 數據存儲環境、市級備份儲存服務器中，從而將會觀測數據傳輸具體流程的優化工作，落到實處。

（二）全面落實無人值守技術保障工作

地面氣象觀測站，為了能夠進一步提升無人值守效率，就要做好該項技術保障工作。如：對業務人員專業能力提出嚴格要求，要定期對觀測設備進行檢查和維護；明確各種類型地面觀測業務軟件使用要點，以此來完成遠程監控工作；一旦發現觀測設備存在故障，就要及時處理，保證觀測數據真實有效[3]。此外，如果地面氣象觀測站的氣象設備，存在要素缺測問題，那么監控軟件就要自動向業務人員發送報警短信，主要就會為了能夠及時發現問題，準確確定和處理設備故障點。

業務人員和自身也要注重提高網絡故障排查能力，一旦發現觀測站內存在網絡故障，就要對Ping 指令進行正確應用，進而對省、市、縣氣象觀測站網關、串口服務器IP 地址等進行有效測試，保證端對端這種形式的故障點排查工作順利開展；正確使用Tracert 指令，對氣象廣域網的雙通信線路具體通斷狀況進行檢查，甚至要對對現階段正在使用的線路進行精準判斷。如果發現線路存在中斷問題，那么就要及時落實維修工作。如果發現2 條有線通信線路，同時產生了故障，并且還對數據傳輸工作造成了影響，就要在無人值守的要求下，使用備用無線網卡來完成報文傳輸工作[4]。地面氣象觀測站在實現無人值守之后，其無線網卡則無法進行自動切換。一旦發現此種狀況，就要將北斗衛星短報文通信，最為應急數據傳輸的主要方式。主要就是因為在網絡產生故障期間，能夠達到自動切換的目的，從而就能夠保證氣象數據傳輸具有較強的連續性和及時性。

從供電角度方面對技術保證內容進行分析，需要保證臺站的實際供電狀況，都為市電供電，同時也要為其配備小型的汽油發動機。這樣在后續遇到市電停電問題，業務人員就要第一時間啟動應急發電機，同時也要切換供電線路，以此來保證正常供電。在實現無人值守之后，還要定期對發電機等多項設備進行保養和維護，如可以應用具備配備告警功能，遠程智能ATS 全自動發電機組保障供電，并且還要及時更新UPS 電源，防止因為停電問題產生癱瘓現象。充分考慮太陽能供電方式，滿足偏遠臺站供電需求。

結束語：總之，現代化社會發展趨勢下，對地面氣象觀測工作提出了更加嚴格的要求，為了能夠實現無人值守，就要緊緊結合氣象廣域網雙通信線路的結構、串口服務器網絡傳輸功能等進行分析，對串口服務器的網絡參數進行重新設置、有效調整綜合觀測業務平臺的位置、制定完善的技術保障方案等。這樣不僅能夠減少業務人員工作量，也能進一步提高基層氣象部門工作效率。