國家級自動站故障智能識別系統APP的設計

劉振宏，李 嬌，張博宇，韓 瑩

(1.遼寧省氣象裝備保障中心，沈陽 110016； 2.沈陽市氣象局，沈陽 110016； 3.本溪市氣象局，遼寧 本溪 117000)

遼寧省62個國家級地面氣象觀測站采用華云DZZ5型觀測站，已實現自動化觀測，地面氣象觀測自動化技術正朝著模塊化、集成化、智能化方向發展，這就對觀測設備保障工作提出了更高的要求。楊維發等研制了便攜式自動氣象站故障檢測儀，郭宗凱等研制了便攜式自動站故障檢測儀等，基于硬件與傳感器進行實際測量，進而判斷自動站故障。這些大多是從理論出發，探討自動站故障分析及排除方法。本研究提出國家級自動站故障智能識別系統APP設計，通過建立有效的自動站故障分類和檢修流程數據庫，以手機APP方式面對業務保障人員，臺站出現故障時，業務人員根據臺站實際故障現象，依據系統提出的檢修流程，按照標準化方式，開展檢修工作，不僅能有效提升裝備保障工作效率，還能加強臺站人員判斷故障的能力，積累維修經驗，提升維修保障技術水平。

1 系統整體設計

1.1 故障處理知識庫的建立

該系統的難點是建立故障檢修數據庫，依據DZZ5型氣象觀測站發生故障類別展開故障分析。DZZ5觀測站核心為HY3000主采集器，其數據采集單元完成對風速、風向、空氣溫度、相對濕度、降水、氣壓、地溫、蒸發等觀測數據的采集，由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括采集器、外部總線、傳感器、外圍設備4個部分。

將DZZ5主要故障進行分類，分為電源故障，全要素數據缺測，全要素數據時有時無，溫濕度、地溫數據故障，風要素數據故障，氣壓、雨量、蒸發數據故障，單要素數據缺測故障；根據故障分類提出最優檢修方法，通過與廠家進行技術交流、邀請相關專家論證、臺站現場進行評估的方式，建立故障處理數據庫。以氣溫傳感器為例，將使用的傳感器型號，供電方式，輸出方式，故障現象，故障產生的原因及排查方法進行整理(表1)，系統給出故障診斷流程，最終提出解決故障辦法，使臺站保障人員能夠獨立處理自動站故障。

表1 故障診斷流程表Tab.1 Fault diagnosis flow table

1.2 可視化設計

本系統基于HTML5的可視化開發，HTML5是構建Web內容的一種語言描述方式。HTML5能夠讓程序通過Web瀏覽器，客戶能夠從電腦、筆記本電腦、智能手機或平板電腦在內的任意終端訪問相同的程序和基于云端的信息。

通過HTML5的智能表單，實現客戶與頁面的后臺交互，在表單的設計上實現強大的功能。Input類型和屬性多樣，大大增強了HTML可表達的表單形式，再加上新增加的一些表單標簽，使得原本需要javaScript來實現的控件，可以直接使用HTML5的表單實現。

2 系統的邏輯表達方式

將故障類型提供給客戶，加載示意圖，由客戶選擇故障現象，系統會為客戶提供故障排查，排查方式包括檢查設備位置和電流電壓大小，觀測軟件命令、計算機內部程序等多種方法，為客戶提供直觀的查找辦法。

3 系統建立過程中遇到的問題

數據庫無法對部分觀測設備故障類型或新增加觀測設備進行覆蓋。該系統建成后需要經過一段時間的試運行，如在運行期間發現某些設備故障類型無法覆蓋，可以通過升級專家知識庫來保證對不同種類設備故障的全覆蓋。

系統對某些設備的兼容性差，導致無法使用。對常見的一些設備終端型號無法進行匹配，導致表單無法使用等情況。但是HTML5本身是一種兼容性和開放性非常強的技術，如在試運行過程中遇到某些業務人員使用的終端兼容性不好的情況(一般是由多種手機型號的主屏分辨率不同導致)，可通過適當的技術調整，完成對某些特殊設備的適配，實現兼容。

使用者需要具備一定的實際操作經驗。該系統分別在法庫縣觀測站、鐵嶺縣觀測站和渾南區觀象臺進行了現場測試。對于簡單的自動站故障，使用者在沒有經驗的情況下可以依據系統提示找到自動站故障，在處理一般故障或疑難故障的過程中，還需要具有一定自動站保障經驗的人員來完成自動站故障處理，達到維修的時效性。

4 結語

設計基于BS架構的軟件平臺，無論是外網還是內網環境，安裝后即可使用。該系統能夠保證實時對后臺專家知識庫進行修改。目前，系統只是針對遼寧省62個國家級觀測站的DZZ5型號觀測系統進行故障排查，未來無論是增加新的觀測設備還是對于更多區域的氣象站、交通氣象站進行故障排查，只要建立相應的數據庫，就可利用該系統的功能，實現故障排查，在提高維修效率的同時，通過獨立完成故障檢修，積累經驗，提升保障人員業務水平。