地面气象观测无人值守系统的设计与应用

第４２卷㊀第３期气象与环境科学Ｖｏｌ.４２Ｎｏ.３２０１９年８月

ＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ

Ａｕｇ.２０１９

收稿日期:２０１９－０４－０９ꎻ修订日期:２０１９－０７－０３

基金项目:中国气象局山洪地质灾害防治气象保障工程２０１７年建设项目

作者简介:任晓炜(１９６５)ꎬ女ꎬ黑龙江哈尔滨人ꎬ高级工程师ꎬ学士ꎬ从事气象信息系统设计与管理.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｒｅｎｘｗ２０１０＠ｑｑ.ｃｏｍ

任晓炜ꎬ马军ꎬ李静锋ꎬ等.地面气象观测无人值守系统的设计与应用[Ｊ].气象与环境科学２０１９ꎬ４２(３):１２９－１３５.

ＲｅｎＸｉａｏｗｅｉꎬＭａＪｕｎꎬＬｉＪｉｎｇｆｅｎｇꎬｅｔａｌ.ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＵｎａｔｔｅｎｄｅｄＳｙｓｔｅｍｆｏｒＳｕｒｆａｃｅＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ[Ｊ].ＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｖｉ￣ｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０１９ꎬ４２(３):１２９－１３５.ｄｏｉ:１０.１６７６５/ｊ.ｃｎｋｉ.１６７３－７１４８.２０１９.０３.０１６

地面气象观测无人值守系统的设计与应用

任晓炜１ꎬ马㊀军１ꎬ李静锋２ꎬ邓力涌１ꎬ廖伟平１ꎬ张小琼１

(１.广西区气象信息中心ꎬ南宁５３００２２ꎻ２.广西区气象局观测与网络处ꎬ南宁５３００２２)

㊀㊀摘㊀要:气象观测数据的传输率和可用率是气象预报服务及时准确的基础ꎬ是衡量通信系统运行可靠程度及运维保障能力的关键指标ꎮ长期以来ꎬ各级业务人员通过不间断值守班来保障气象观测数据的传输质量ꎮ随着现代化气象业务体系的不断发展ꎬ气象业务对资料传输的时效性㊁完整性要求也越来越高ꎬ对气象资料的综合监控能力也提出了更高的要求ꎮ在全国地面气象业务体制改革的要求下ꎬ广西率先在全国实行了基层台站无人值守业务调整ꎬ设计并实现广西地面气象观测无人值守系统ꎮ该系统集数据传输监控㊁数据传输时效统计于一体ꎬ通过自动监控告警㊁主备站资料(要素)智能识别替代㊁双条传输链路热备等设计ꎬ建立一套无人值守传输业务流程ꎬ从技术上支撑业务改革调整ꎬ大大降低基层业务人员工作强度ꎮ业务应用分析表明ꎬ无人值守系统运行可靠ꎬ业务质量保持高水平稳定ꎬ业务效益凸显ꎮ

关键词:无人值守ꎻ监控报警ꎻ智能识别ꎻ缺测替代ꎻ链路热备

中图分类号:Ｐ４０９㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７３－７１４８(２０１９)０３－０１２９－０７

引㊀言

随着我国气象观测自动化的发展[１]ꎬ满足地面

全要素气象观测的新型自动气象站已在广西所有基层台站安装部署ꎬ大大提高了观测数据的种类和频次ꎮ由于早期单套自动气象站运行不稳定ꎬ常因传感器基点漂移或电磁干扰等出现要素观测值异常ꎬ缺少同要素正常数据对比ꎬ不能及时发现设备和数据异常情况ꎬ所以原有的自动气象站仅作为备份保留了下来(简称旧型站)ꎮ２０１３年中国气象局陆续制定的地面气象观测业务改革方案在各基层气象台站开始实施ꎬ许多观测项目取消了人工观测和夜间连续观测ꎮ伴随着全国地面气象观测业务改革的不断深入ꎬ对自动气象站技术[２－３]进行升级换代ꎬ广西区９１个国家级地面气象观测站均已建有双套自动气象站㊁能见度仪㊁蒸发自动观测仪(基准气象站㊁基本气象站)ꎬ地面气象观测业务运行以新型自动

气象站为主设备(简称新型站)ꎬ旧型站为备份设备ꎬ实现新㊁旧型自动气象站双机备份运行ꎮ

现代化观测技术和设备的发展ꎬ为运行监控提供了更多的信息支持ꎬ运行监控技术在近几年也有了一定的积累[４－５]ꎮ运行监控系统需要先进的通信㊁信息㊁计算机等技术[６－８]ꎮ为确保新型自动气象站的正常运行ꎬ保障数据传输及时率与可用率ꎬ研制了地面气象观测无人值守系统(简称无人值守系统)ꎮ

１㊀无人值守系统设计

１.１㊀系统构架设计

无人值守系统采用双套自动站观测采集㊁双套

数据上传㊁双条链路热备ꎬ实现对广西国家地面自动气象站观测资料的自动化传输与监控ꎮ主要模块包括上行资料传输监控自动报警㊁国家站报文缺报㊁缺测自动识别替代㊁通信故障自动切换㊁故障日志自动

气象与环境科学第４２卷

登记等功能ꎬ系统构架如图１所示

ꎮ

图１㊀广西地面气象观测无人值守系统总体框架示意图

㊀㊀系统采用的是Ｂ/Ｓ结构开发ꎬ用ＪＡＶＡ开发ｗｅｂ应用后台ꎮｗｅｂ部署服务器用Ｔｏｍｃａｔꎬ前端用ＪａｖａＳｅｒｖｅｒＰａｇｅｓ㊁ｊＱｕｅｒｙ等语言ꎮ数据库有ＭｙＳＱＬ㊁Ｏｒａｃｌｅꎬ涉及多数据源切换ꎮ多数据源切换ｓｅｓｓｉｏｎ用ｓｐｒｉｎｇ管理ꎬ系统框架是ＳｐｒｉｎｇＭＶＣ实现前后台交互ꎬｓｐｒｉｎｇ实现事务处理调度ꎬｈｉｂｅｒｎａｔｅ实现数据持久ꎬ服务器采用ｗｅｂｓｏｃｋｅｔ技术主动推送消息ꎬ语音播放用的是ａｃｔｉｖｅｘ插件ꎬ后台自动监控使用ｓｐｒｉｎｇ

ｑｕａｒｔｚ定时任务ꎮ

系统包含新型站资料监控㊁备份站资料监控㊁其

他国家上行资料监控㊁资料完整性监控㊁资料替换上传㊁告警㊁质量统计㊁值班日志㊁台站信息管理㊁入库时效监控等功能模块ꎬ系统监控界面如图２所示ꎮ为方便用户使用ꎬ系统还提供了其他管理功能ꎬ包括报警信息㊁故障台站信息㊁重要公告㊁日志㊁用户管理等

ꎮ

图２㊀广西地面气象观测无人值守系统监控界面

１.２㊀自动识别与快速处理设计

随着现代气象探测技术的发展ꎬ地面气象观测记录的准确性和可靠性都有了明显的提升ꎮ但由于某些客观或主观因素ꎬ观测记录缺测的情况仍可能发生[９]ꎮ为保证资料的完整性ꎬ整点值出现异常(缺测)时ꎬ须及时采用规定的处理办法ꎬ选用其他观测系统的有效记录进行代替[１０－１１]ꎮ无人值守系统同时对全区９１个新型站和备份站资料进行监控ꎬ并对新型站报文要素缺测方式设计了三种智能识别与快速处理方案:一是报文缺测替代处理方案ꎻ二是报文全要素缺测替代处理方案ꎻ三是报文非全要素缺测智能识别与替代处理方案ꎮ三种缺测替代方案

流程如图３所示ꎮ

１.２.１㊀报文缺测替代方案

系统在每整点后５ｍｉｎ扫描当前时次(世界时)

的新型站报文存放路径ꎮ若查询无当前时次某个台站的报文ꎬ则判断为缺报ꎮ系统会自动扫描备份站报文存放路径ꎬ读取是否存在相应时次相应台站报文ꎮ若存在ꎬ则上传到全国综合气象信息共享系统(ＣＩＭＩＳＳ)的数据收发系统(ＣＴＳ)的接收目录ꎬ并进行报警ꎬ否则判断为缺报ꎬ同时推送报警信息[１２－１４]ꎬ报警包括ｗｅｂ弹窗㊁手机短信㊁电话语音三种方式ꎮ具体流程如图４ꎮ

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