自动气象站综合监测系统研究

彭显锋++赵建+++张沪生+++孙旭东

摘 要：用软件对影响气象综合观测业务的主要因素进行自动监测，发现异常后及时报警，以便工作人员对故障进行处理。极大的减轻了值班员心理压力，减少工作量，提高了工作效率。

关键词：自动站 综合监测 通信设备

中图分类号：P415 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（c）-0107-02

随着气象综合观测业务的现代化，人工观测逐步转为自动观测。现代化设备的应用，会大幅降低工作人员负担。但实际情况却是，综合观测的工作量和工作人员心理压力不降反升。主要表现在：业务质量考核的内容比以住更多，要求更严。不但要考核观测、发报和报表质量，还重点考核数据的可用性和传输及时率；与人工观测设备相比，自动站设备结构复杂，出现故障的概率增大。当设备出现故障后，一般工作人员很难找出原因，更难及时处理故障；新型自动站软件尚不完善，运行不稳定。

据统计，设备、软件、网络故障以及供电不稳定对业务质量的影响，已超过人为原因，成为影响观测质量的主要因素。

本系统能对影响综合观测质量的主要因素进行自动监测，发现异常及时报警。

1 系统主要研究内容及方法

系统能对自动站计算机、自动站软件、采集器是否正常工作，网络、市电是否中断，长Z文件数据是否有缺测、是否进行人工质控、上传是否及时等进行判断。发现异常后，根据情况的紧急程度，通过文字、音箱、发送短信或拨打电话报警。

1.1 设备功能及布局图

如图1所示。

1.2 监测功能及实现方法

1.2.1 断市电、自动站计算机工作状态。

一般说来，设计一个使用市电的USB设备与自动站计算机连接，通过程序检测其状态判断市电是否中断比较方便。但考虑到，如果安装本系统的“自动站”计算机出现故障、或上面的监测软件意外中止，所有监测功能将无效。

因此，本系统增加一台直接使用市电的“其它计算机”，采用ping命令，判断“自动站计算机”与“其它计算机”之间的连通性，使两台计算机相互监测。既可达到检测市电是否中断，“自动站”计算机是否正常工作的目的。两台计算机上的监测软件还可通过数据传递方式，判断对方是否正常运行中，大大增加监测系统的可靠性。

另外，因网线接触不良、网络不稳定等原因，网络出现短暂中断的情况时有发生，在判断计算机之间的连通性时，需以一段时间内多次判断的结果为准，否则，容易出现误判。

1.2.2 判断网络是否连通、自动站软件以及采集器是否正常工作。

（1）本系统通过扫描服务器端口，检测“自动站”计算机与“报文上传服务器（IP：10.203.72.30）”、“报文存储服务器（IP：10.203.6.7）”的连通状态，确定网络是否正常。

如果使用Ping服务器IP的方式判断网络连通性，将可能因服务器安全设置影响而不能正常判断。

（2）通过检查“通信组网接口软件”、“自动气象站监控软件”是否在进程列表中、分钟数据文件是否得到更新，综合判断自动气象站软件及采集器工作状态。

如“通信组网接口软件”和“自动气象站监控软件”未运行，通过Shell命令将其启动。

1.2.3 监测长Z文件是否上传、是否进行质控、数据是否有缺测

在网络连接正常的情况下，每小时正点后从指定的时间开始，从“报文存储服务器”以FTP方式下载监测台站当前时次，当前时刻前最后一次上传的长Z文件数据进行检查。

（1）如果当前时次某台站长Z文件不存在，则确定为“长Z文件未上传”。

（2）通过长Z文件第一行的“质控码”，判断需要人工质控时段的长Z文件是否经过人工质控。

（3）根据台站观测项目设置情况，判断长Z文件中的当前时次应该观测的项目数据是否有缺测。

如果所有气象台站都在某一时刻从服务器上下载文件进行检测，可能增加服务器负担，并对通信造成影响。因此，系统开始下载长Z文件时间的分钟数允许人为设定，秒数由程序随机生成，可有效避免多个台站同时下载文件的情况发生。

另外，在同一计算机上，该系统可以通过添加区站号的方式，对多个台站的长Z文件进行集中监测。

1.2.4 大风监测功能

目前，当出现大风时，新型自动站不会自动报警，并且记录的终止时间与实际终止时间相差15 min。当可能有大风时，值班员要一直查看大风数据，才能避免迟、漏报现象。

本系统自动读取FJ.TXT文件第一行，如内容有更新，则根据文件内容计算出大风开始和终止时间，并报警，以方便编发相关报文。

1.3 报警功能及实现方法

当监测到异常情况时，根据情况紧急程度，立即通过文字、音箱、短信、电话等方式提醒值班员和相关管理人员。

1.3.1 通信设备的选择

为了确保在网络中断的情况下，能自动发出短信和拨打相关人员电话，需用独立、可靠、低使用成本的通信设备。

本系统采用带“TC35i”芯片的GSM/GPRS调制解调器通过USB接口与自动站计算机连接，通过AT命令实现自动发送短信和拨打电话功能。经实测，该设备稳定可靠，经济实惠。一般情况下，每月费用（手机卡通信费）在5元以内。

1.3.2 通信时占用系统资源的处理

设备通信测试发现，如在同一应用程序内实现监测及通信功能，则在发送短信和拨打电话时，需要等通信结束后，才能执行监测功能，占用了较多的资源，监控的时效性受到影响。使用多线程编程方法依然不能解决。

本系统监测及通信分别使用独立的应用程序。在监测程序启动后，通信程序自动启动并在后台运行。需要通信时，监测程序将通信内容、联系电话等参数传递到通信程序。既不影响监测的效率，通信的可靠性又得了保障。

2 系统存在的问题

本系统能及时发现并提醒工作人员处理影响观测质量的绝大问题，但并未面面具到，功能有不足之处。

（1）未加入数据质量检查功能，数据是否正确仍需通过自动站软件判断（注：自动站软件已能对数据进行质量检查）。

（2）当长Z文件上传到“10.203.72.30”

服务器后，会被转到“10.203.6.7”服务器存储，但服务器原因，有时中转会稍有延迟，而本系统是从设定的时间开始从“10.203.6.7”检测长Z文件的。如检测时间过早，偶尔会出现长Z文件已经按时上传，而误报“未上传”的现象，检测时间过晚，真出现故障时，留给工作人员处理异常的时间将减少。

3 推广应用情况

本系统适用于所有气象台站地面气象自动站系统。目前，该系统已在贵州省所有气象台站推广使用。各台站使用后反馈的情况表明，系统运行稳定，效果良好，达到了预期目的。

4 结语

本系统能对影响综合观测质量的主要因素，如自动站计算机、自动气象站软硬件、网络、市电等工作情况进行较为全面的监测。发现问题及时报警，提醒相关工作人员对故障进行处理，极大地减轻了值班员心理压力，减少了工作量，提高了业务质量。

参考文献

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[2] 张宏林.Visual Basic 6.0 程序设计与开发技术大全[M].北京：人民邮电出版社，2004.

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