临夏州气象监测设备质量控制与灾害实时警报系统设计

祁晓龙　李云春　孙玉莲

摘要 本系统打破了临夏州原有传统电脑监控模式，采用C#语言、SQL数据库和Surfer嵌入技术，研制开发了气象监测设备质量控制与灾害实时警报系统。研究结果表明：该系统不仅可以实时查询到全州自动站、区域站、土壤水分站任意时次的降水、温度、风力等气象要素，还可将这些气象要素的实况监测值、累计值按活动线路、区域实时传输到手机，从而实现重大活动现场气象保障功能。该系统具有高度自动化、报警短信发送及时、服务内容针对性强的特点，极大地减轻了基层气象业务人员工作强度。

关键词 气象灾害；实时监测；质量控制；自动化；短信报警；甘肃临夏

中图分类号 P429 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）04-0203-03

Abstract In order to break the original traditional computer monitoring mode in Linxia Prefecture，using C# language programming，SQL database and Surfer embedding technology，the quality control of meteorological monitoring equipment and real-time disaster alarm system was established.The results showed that system not only could real-time query to the automatic station，regional station and soil moisture station at any time of the precipitation，temperature，wind and other meteorological elements，but also could transmit the real-time monitoring and cumulative statistics of the meteorological elements to the mobile phone in real time according to the activity line and the area.Through the above methods，the function of the major events in the field of meteorological support was realized.With the features of a high degree of automation，timely message transmission and targeted content service，the system greatly reduces the work intensity of primary meteorological staff.

Key words meteorological disaster；real-time monitoring；quality control；automation；message alarm；Linxia Gansu

臨夏回族自治州位于甘肃省中南部，地处青藏高原东北侧边坡区和黄土高原沟壑过渡区，约为100万hm2，农业种植面积为16.7万hm2[1]。临夏地区地形复杂，气温、降水时空分布差异较大[2]，气候具有多样性和多变性，是西北地区生态脆弱区和敏感区的典型代表，是自然灾害特别是气象灾害的高发区[3]。

临夏州气象灾害种类多，发生频率高，涉及范围广，影响程度深，是全省气象灾害最严重的地区之一，临夏气象灾害占到整个自然灾害的87%以上[4]。干旱、冰雹、霜冻、暴雨、寒潮、低温冻害、大风、连阴雨等气象灾害及其引发的泥石流、山体滑坡、农业病虫害、人畜传染病等次生灾害给人民群众生命财产安全和生产生活造成了严重威胁，特别是近年来由于气候变化引发的干旱、冰雹、霜冻、暴雨、寒潮等极端天气事件频繁发生，全州每年因气象灾害造成的经济损失约占GDP的5%～6%，经济损失接近10亿元。气象防灾减灾建设刻不容缓，应对气候变化的能力亟待提高。

加快气象现代化建设，加强防灾减灾体系建设，强化监测预报预警能力建设，建立以信息化为基础的现代监测预报预警体系，构建防灾减灾工作机制，全面提高气象灾害的防御能力和水平，具有重大的现实意义。

1 系统设计思路

临夏州已建成自动站、区域站和土壤水分站等各种自动气象监测站点共196个，基本实现了对各类灾害性天气的有效监测。如何让监测网络在气象服务产品开发、重大活动保障、预报预警服务、天气机理研究等方面发挥重要作用就显得十分重要。

“气象监测设备质量控制与灾害实时警报系统”旨在提高现有气象监测网络维护和保障能力、灾害性天气实时报警能力、重大活动气象保障能力、专业专项气象服务能力、实时数据的应用能力。

2 甘肃省气象监测设备质量控制与灾害预警现状

近年来，全省气象工作者对气象监测设备质量控制与灾害预警进行了大量有益的探索和研究，先后开发研制出“甘肃省气象信息中心报文传输监控平台”“自动（区域）气象站综合应用平台”“气象资料业务系统操作平台（MDOS）”“综合气象观测运行监控系统（甘肃省）”“甘肃省气象数据收发全网监控系统”及“甘肃省气象资料一体化QQ群”，但依然存在以下缺陷。

2.1 监测设备质量控制手段不完善

对于气象监测网络的监控主要依托传统的业务监控软件，可以了解这些站点的运行情况。但在一般情况下，除非派专人监控业务流程，否则站点发生故障很难发现，往往接到上级业务管理部门通知才去维护，可能已造成长时间的资料缺测，而设置专人不间断监控工作强度大，不符合基层气象部门基本实际。

2.2 局地短时灾害性触发机制不健全

灾害性天气如暴雨、大风等往往具有突发性、局地性，预报预测难度大，做好灾害性天气的临近预警是防范灾害的重要手段。由于灾害性天气多为中小尺度天气系统，往往在实际监测预报中容易被忽视而预警滞后，特别是对于凌晨出现的更是难以进行预警服务。

3 临夏州气象监测设备质量控制与灾害实时警报系统

“临夏州气象监测设备质量控制与灾害实时警报系统”主要有短期报警（包括监测设备故障报警、灾害性天气临近报警、手机查询各类气象监测要素数据和重大活动气象保障等）、服务产品（包括图像、文字、加密数据应用等）、灾害信息库（包括查询统计分析）、服务日志（包括信息发送、接受人员及手机、查询内容及反馈内容时间等）等功能（图1）。

3.1 短信报警功能

3.1.1 监测设备故障报警功能。对区域站、自动站、自动土壤水分站及主要网络链路进行实时跟踪监控，出现传输或数据异常时自动向网络维护人员发送维护信息，提醒维护人员及时维护和保障（图2）。

3.1.2 灾害性天气临近报警功能。对可能出现的高温、大风、大（暴）雨、低温、霜冻等灾害性天气及地质灾害等次生灾害按照设定的阈值条件（图3），实时发送报警信息，提醒业务服务人员高度关注天气演变，及时进行预报预警服务。

3.1.3 手机实时查询降水等气象要素数据功能。通过手机实时查询自动站、区域站和土壤水分站任意时次气象要素（图4～6）、累计值、土壤墒情等，不受时间、场所、环境的限制。

3.1.4 重大活动气象保障功能。开展重大活动的气象保障服务时，可按活动区域分区、分片设置站点，给活动组织人员、气象保障人员等发送定制，提高现场气象保障水平。

3.2 服务产品

为气象业务、服务和科研提供文字、图形产品（图7），便于业务人员进行个例分析总结、开展气象服务、进行科学研究、气象灾害评估等；可全程记录整个灾害性天气过程的时空演变并进行动画演示。可自动生成灾害性天气信息库，同时提供人工干预端口，为灾情分析、天气过程回顾、模型建立提供依据。自动生成各类日志文件，对已发送信息、时间、手机号码、收发状态、查询的内容及号码等自动记录[5]。

4 主要技术与创新点

系统采用C#语言和SQL数据库技术开发，完全实现自动化、智能化、无需人工干预。主要内容包括以下方面：

4.1 主要技术

短信猫接口主要提供3个功能函数：①Open函数，连接短信猫，建立COM通信信道；②SendMsg函数，发送短信文本；③Close函数，断开短信猫，关闭通信信道[6]。

4.2 创新点

本系统改变传统电脑监控模式，实现完全自动的短信预警和设备报障方式，同时兼顾生产服务产品；把业务服务人员从繁杂的工作中解脱出来，使得服务保障更加高效快捷。

系统可以根据业务需求，自由设置各种报警阈值和不同的服务对象（管理人员、预报人员、网络维护人员、专业用户等），报警内容针对性强。可全天候跟踪全州自动站、区域站降水、温度、风力等各类要素，按要求定时发送各类统计手機信息；可通过手机实时查询国家级自动站、区域站、土壤水份站任意时次、降水、气温等气象要素的实况监测值、累计值；系统对警报发送情况等建立了服务日志数据库，便于业务管理。系统自主设计，开发及维护成本低，功能设计模块化，可扩展性好，维持费用低、配置简单、系统稳定，能极大地减轻业务值班人员的值守强度，可在全省推广。

5 参考文献

[1] 孙玉莲，尹宪志，边学军，等.甘肃临夏地区油菜生态气候适应性分析与适生种植区划[J].干旱气象，2011，29（4）：492-495.

[2] 孙玉莲，边学军，韦伯龙，等.厄尔尼诺与拉尼娜事件与临夏气候相关分析[J].江西农业学报，2014，26（8）：105-108.

[3] 尹先志，牛润和，孙玉莲，等.临夏气象[M].北京：气象出版社，2011.

[4] 孙玉莲.临夏州主要气象灾害手册[M].北京：世界出版社，2016.

[5] 保小林.气象灾害监测预警信息系统开发与应用[J].贵州气象，2013（37）：88-91.

[6] 付晓乐，瞿向雷，任科.全台网关键业务流程短信预警平台的实现[J].电视技术，2013，37（22）：69-71.

[7] 周阳，黄浩云，李志强.基于C#与Surfer Automation完成大气污染扩散等值线自动化生成[J].环境科学与管理，2011（1）：31-34.