區域自動氣象站數據讀取輔助軟件設計及應用

鄧 圣，梁 平，陳利芳，張初江

(1.江西省撫州市氣象局，撫州 344000；2.江西省撫州市東鄉區氣象局，撫州 344000)

0 引言

區域自動氣象站(以下簡稱區域站)是指在某一地區根據需要建設的能夠自動探測多個氣象要素，無需人工干預，即可定時向數據接收中心傳輸探測數據的氣象站，是彌補空間區域上氣象探測數據空白的重要手段。區域站能夠通過相關數據采集通信設備與計算機連接，將采集到的數據傳輸到CIMISS庫，用于統計分析處理，為提升災害性預警預報能力提供相應的技術支撐。

目前，江西省共有區域站2455個、土壤水分站和農田小氣候站各53個。為了確保其探測的氣象數據能實時有效地為氣象業務服務，如何有效地對其進行維護保障成為很多基層臺站維護保障人員急需解決的問題[1，2]。例如：當前臺站業務人員對區域站進行維護時，需將攜帶的筆記本電腦連接到區域站采集器進行數據調試，當維護完成之后，還需要恢復區域站的數據通信，為了確保數據通信恢復正常，需要通知中心臺站人員查詢數據是否入庫(省局“全國綜合氣象信息共享平臺”CIMISS庫)，目前臺站查詢主要依賴于CAWSAnywhereplus等數據軟件。該軟件目前尚未開發出移動終端，因而查詢該軟件需要打電話通知臺站值班人員進行數據查詢，查詢過程耗時很長。為解決此類問題，霍振宇[3]、符文雄[4]、馬云龍[5]等對區域站常見故障進行了分析；張曉磊[6]、王新清[7]、袁超[8]設計了相應區域站維護系統；張初江[9]、程福標[10]、朱雪峰[11]、唐坤[12]等采用手機終端對自動氣象站設備進行了實際保障工作。以上研究均取得了很好的成果，但是均未能實現遠程實時訪問CIMISS庫的功能，因而難以及時反饋區域站維護結束后的狀態信息。

現需要研發一套適用于臺站的區域自動氣象站數據讀取輔助軟件，以滿足地面氣象觀測業務自動化、數字化和智能化需要，從而有效地提高區域自動氣象站數據上傳及時率。

1 區域站數據讀取輔助軟件系統設計

區域站維護結束后，通常需查詢該站點的數據是否有效上傳至數據中心的CIMISS庫。以往采用的方式是打電話通知臺站業務人員進行人工查詢，耗時一般在0.5 h以上，嚴重影響了維修維護效率。因此需要研發一套適用于臺站的區域自動氣象站數據讀取輔助軟件，實現維護人員在現場實時查看觀測要素(風向風速、氣壓、溫濕度、雨量)異常情況、完整度、上傳率等數據反饋。

1.1 系統整體設計框架

文章在PHP語言的數組排列、搭建服務器相關系統及文獻的基礎上，結合區域站的實際維護情況，運用PHP語言、JS腳本語言、MySQL數據庫和網頁開發等技術開發了區域自動氣象站數據查詢軟件，該軟件可與微信公眾號對接實現各站點移動網絡數據判斷。

1.2 數據讀取輔助系統關鍵技術

關鍵技術是利用云服務器調用CIMISS數據技術，應用網頁“PHP語言”，通過產品優化設計、SQL數據庫算法設計、CIMISS，滿足多種網絡模式下氣象要素監控，系統數據讀取流程如圖1所示。

首先，建立JS時間查詢：包含建立JS時間pickdate，從而獲取pickdate，picktime時間變量值；該步驟主要是為了最終在軟件界面上動態顯示具體的時間。其次，利用JS的canvas繪制氣象要素圖表技術，主要包含定義變量temper，temper2，temper3及賦值顏色；該步驟主要是為了在軟件界面用不同的顏色顯示對應的氣象要素。然后，利用REST技術調用服務器數據庫對接，在Web服務實現方案中，因為REST模式的Web服務簡潔，REST的實現主要通過定義變量$cimiss_rest_conf地址采用REST技術調用服務器數據庫；該步驟主要是通過接口調用技術實現對CIMISS數據庫的訪問。最后，優化CIMISS接口數據無縫對接讀出JSON氣象數據，該技術中關鍵步驟包括：定義變量賬號用戶名$username及密碼，定義變量$datacode接口分鐘數據，定義變量$elements接口讀出時間、站點、分鐘數據；該步驟主要目的是為了實現對氣象數據的訪問。

圖1 系統數據讀取關鍵技術流程

1.3 Web頁面、微信小程序界面設計

區域自動氣象站數據讀取輔助軟件界面分為3部分：時間查詢部分、站點快捷查詢部分和現場要素查看部分。以手機終端小程序軟件為例，從微信小程序界面進入后點擊查詢時間點，進入站點快捷查詢部分，選擇所在站點的區站名，點擊“確定”即可查詢該站點的氣象要素數據，如風向、風速、雨量、溫度、濕度和氣壓等。

2 業務中的實際應用效果

在該區域自動氣象站數據讀取輔助軟件測試應用中，用戶可隨時隨地利用微信小程序軟件及Web頁面實現對各類型號自動氣象站查詢各個要素數據，通過站點站號，查詢CIMISS站點每5 min氣象要素變化情況并掌握設備運行情況，還可通過該軟件判斷哪些要素變化情況異常或缺失。該軟件對有效地開展自動氣象站技術維修維護工作具有重要意義，為全省以及全國自動氣象站維修維護提供了借鑒。

以資溪測試為例，2021-05-07T16：38和2021-05-07T17：05在大覺山自動氣象站(區站號為J6028 )完成了故障維護工作，分別通過PC終端和手機APP客戶端軟件進行站點數據讀取。該站點為6要素，準確讀取現場站點6個要素數據(風向風速、氣壓、溫濕度和雨量)。此次測試耗時3 min，相比電話通知查詢更加方便。維修人員可以通過區域自動氣象站數據讀取輔助軟件現場查詢站點要素是否上傳成功，提高了維修人員維護的便利性。

3 結束語

目前區域站在進行現場維護后，需訪問CIMISS數據庫查詢其采集的氣象數據是否有效上傳。針對以上現狀，文章運用JS腳本語言、MySQL數據庫、網頁開發等技術開發了區域自動氣象站數據查詢軟件。該軟件可與微信公眾號對接實現各站點移動網絡數據的判斷，提高了現場站點維護時效性；此外，該軟件適用于各種類型區域自動氣象站，有效地提升了自動氣象站保障能力。