江西省自動氣象站無人值守運行模式的問題分析

駱世娟，盧美玲

(江西省大氣探測技術中心，南昌330096)

0 引言

氣象領域中現代化探測技術的迅猛發展，大大提高了中尺度及短時效精細天氣預報的時效性，從而提升了氣象災害監測的預警能力，最大限度地減少了人民生命財產的損失。目前江西省已建設2500多個無人值守區域自動氣象站，全省共有93個雙套運行的國家級地面氣象觀測站：其中27個為雙套新型自動氣象站，其余66個氣象觀測站各包含1套新型自動氣象站和1套第一代自動氣象站。局站分離的臺站有30個。江西省氣象局于2018年5月開始，在撫州市臨川、東鄉兩站率先進行地面氣象觀測業務無人值守及綜合業務改革試點運行工作，通過近2 a綜合氣象業務工作的開展，臺站業務人員觀測業務勞動強度得到有效減輕，業務素質得到提高，進一步夯實了預報服務等工作的基礎，實現了基層臺站業務的高效運行。

1 無人值守的運行模式

無人值守是一種先進的氣象業務運行模式[1]，隨著氣象業務現代化進程的發展，軟、硬件設施日趨完善，業務人員需要掌握更全面的業務技能。

1.1 無人值守運行的先決條件

各氣象要素的自動化觀測程度以及所觀測數據資料的連續性是無人值守模式運行的基礎。因此，若開展無人值守的運行模式需做到以下兩點：1)自動氣象站需要配備1套能完整觀測各氣象要素的自動觀測設備；2)需要具備2套備份自動氣象觀測站。

1.2 開展無人值守業務的準備工作

無人值守業務開展前，全套的自動觀測設備需運行正常，以保證要素觀測的全面自動化[2]，無人值守業務的開展將會使臺站業務人員的工作重心發生偏移，即由原數據觀測轉移到觀測設備的維修保障。

1)配備2套具備相同功能且能互相備份的新型自動氣象站，網絡能自動切換，供電穩定且安全。

2)為了保證觀測業務的安全性及觀測數據的連續性、可靠性和可對比性，需要提前在觀測場和值班室內安裝監控裝置，對各類氣象觀測設備所處的環境及日常運行情況進行監控，若有異常情況出現(通信、供電和儀器)，可以及時發出警報，通知值班觀測員。同時，在計算機上安裝監控平臺軟件，通過軟件實現氣象站觀測數據的采集、存儲及備份，通過定時、定向拍照或者實時監控等方式對設備進行遠程監控。

2 無人值守存在的問題

1)氣象觀測設備的半自動化制約著無人值守工作的正常開展。目前，江西省共建有93個臺站，均已實現多要素自動觀測目標。其中降水現象目前進入平行觀測第2年，日照觀測項目進入平行觀測第2階段，兩種觀測項目均以自動觀測為主。但露、霜、結冰、雨凇、霧凇、積雪、雪深、雪壓、總云量、低云量、云高和電線積冰等觀測項目目前仍為人工觀測，臺站仍要承擔相應的數據采集、數據質量控制、設備的維護維修及運行等相關工作，沒有實現真正的無人值守。

2)設備網絡不穩定影響著無人值守[3]工作的正常運行。無人值守模式整體由江西省大氣探測中心進行監控，一旦發現問題將以短信形式通知臺站進行處理。若只有專用光纖沒有備用網絡線路，當網絡不穩定或出現無法用其他途徑處理的設備故障時，則無法保障無人值守站的正常運轉，因此故障期間需要恢復人工值守狀態[4-6]。

3)實施無人值守模式后，監控系統只能發現部分設備故障和明顯的數據質量問題，有些問題仍需要人工分析和判斷，因此業務人員需要掌握新的業務知識以不斷適應業務要求。

4)實施無人值守模式后，業務人員將兼職氣象服務、預報、綜合保障等崗位，若遇儀器或設備發生故障時，則可能存在儀器維護和處理不及時的問題。

3 無人值守站的運行建議

保證網絡暢通是無人值守的關鍵：

1)添加高清視頻監控設備。目前仍存在部分凝結類天氣現象(如露、霜、雨淞和霧淞等)必須使用實景監控系統輔助人工觀測，倘若視頻監控設備未達到高清程度，必將影響到這些觀測數據的準確性。所以，在觀測站值班室安裝網絡高清音視頻監控，能全面清楚監控到值班室電腦及設備。觀測場內安裝2個黑光級視頻監控(可360°旋轉)實現對臺站設備、觀測場內環境及天氣現象、觀測場周圍探測環境的遠程實時在線監控，以及對臺站設備故障維護維修進行語音、視頻對講指導等。且附帶安裝LED輔光燈作為夜間照明，并防止非業務人員等入內，做好觀測站圍墻、大門、值班室、機房等防盜門、防盜網的建設，并聘請保安24 h值守。

2)置換部分配件，提升網絡設備性能。

①基于網絡、信號轉換及軟、硬件等技術，改變原有數據傳輸模式，研發1套智能串口轉換器，取代綜合集成硬件控制器，使得觀測站與單位值班室(異地遠端)有4臺計算機同時進行采集、監控和數據傳輸，原觀測點雙套計算機設備實時采集數據作為應急備份。

②研發智能集線器。目前全省大部分臺站只安裝了單套觀測日照、天氣現象傳感器，備份自動氣象站則缺少相應要素的觀測，研發智能集線器可實現自動觀測相應要素，實現與單套臺站的數據共享。

3)多線路的通信網絡自動切換。在無人值守模式下，如果網絡出現故障，將無法保障無人值守站的正常運轉，因此需要鋪設兩條不同運營商(如：電信和移動)的網絡線路(一主一備)，在觀測站與氣象局之間再配備2條專用傳輸線路，當電信主專線出現故障時，能夠自動切換至移動備用專線。當兩條專線均出現故障時，能夠自動啟動全網通4G無線網絡通信，切換時效均滿足業務考核要求，實現了電信、移動及全網通4G無線網絡3條數據傳輸線路相互間的自動切換，保證了無人值守狀態下數據的不間斷傳輸。

4)設備供電必須有充分的保障。自動氣象站一旦停電，站內的所有儀器將全部停止工作。為保證無人值守站運行正常，設備供電穩定是重中之重。穩定供電需做到以下兩點：

①供電設備發生故障時能及時報警。觀測站所有在用業務設備均必須接入高效的不間斷UPS供電電源，做到對UPS電源情況進行實時網絡監控。

②一旦停電，臺站備用的發電機能自動啟動發電，市電來電時又能自動關閉發電，從而保障UPS電源永不中斷，無人值守供電得到保障。

4 結束語

開展無人值守運行模式，標志著觀測業務自動化水平的顯著提升。撫州臨川和東鄉站無人值守試點工作的成功說明無人值守運行模式在江西省內推廣是可行的，若在江西省內大范圍推廣無人值守運行模式，則需要提前做好準備工作：

1)觀測場內實地安裝全套的自動觀測設備、雙套新型自動氣象站、相關監控平臺軟件、多線路自動切換的通信網絡、高清視頻監控設備和自動化供電設備等；

2)制定并完善各類氣象儀器故障應急預案和觀測設備日常管理工作制度等，確保能及時有效地處理突發狀況，使觀測業務能夠有序、平穩運行。