臨夏州氣象監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害實(shí)時警報系統(tǒng)設(shè)計(jì)

祁曉龍　李云春　孫玉蓮

摘要 本系統(tǒng)打破了臨夏州原有傳統(tǒng)電腦監(jiān)控模式，采用C#語言、SQL數(shù)據(jù)庫和Surfer嵌入技術(shù)，研制開發(fā)了氣象監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害實(shí)時警報系統(tǒng)。研究結(jié)果表明：該系統(tǒng)不僅可以實(shí)時查詢到全州自動站、區(qū)域站、土壤水分站任意時次的降水、溫度、風(fēng)力等氣象要素，還可將這些氣象要素的實(shí)況監(jiān)測值、累計(jì)值按活動線路、區(qū)域?qū)崟r傳輸?shù)绞謾C(jī)，從而實(shí)現(xiàn)重大活動現(xiàn)場氣象保障功能。該系統(tǒng)具有高度自動化、報警短信發(fā)送及時、服務(wù)內(nèi)容針對性強(qiáng)的特點(diǎn)，極大地減輕了基層氣象業(yè)務(wù)人員工作強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞 氣象災(zāi)害；實(shí)時監(jiān)測；質(zhì)量控制；自動化；短信報警；甘肅臨夏

中圖分類號 P429 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 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肅省中南部，地處青藏高原東北側(cè)邊坡區(qū)和黃土高原溝壑過渡區(qū)，約為100萬hm2，農(nóng)業(yè)種植面積為16.7萬hm2[1]。臨夏地區(qū)地形復(fù)雜，氣溫、降水時空分布差異較大[2]，氣候具有多樣性和多變性，是西北地區(qū)生態(tài)脆弱區(qū)和敏感區(qū)的典型代表，是自然災(zāi)害特別是氣象災(zāi)害的高發(fā)區(qū)[3]。

臨夏州氣象災(zāi)害種類多，發(fā)生頻率高，涉及范圍廣，影響程度深，是全省氣象災(zāi)害最嚴(yán)重的地區(qū)之一，臨夏氣象災(zāi)害占到整個自然災(zāi)害的87%以上[4]。干旱、冰雹、霜凍、暴雨、寒潮、低溫凍害、大風(fēng)、連陰雨等氣象災(zāi)害及其引發(fā)的泥石流、山體滑坡、農(nóng)業(yè)病蟲害、人畜傳染病等次生災(zāi)害給人民群眾生命財產(chǎn)安全和生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重威脅，特別是近年來由于氣候變化引發(fā)的干旱、冰雹、霜凍、暴雨、寒潮等極端天氣事件頻繁發(fā)生，全州每年因氣象災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失約占GDP的5%～6%，經(jīng)濟(jì)損失接近10億元。氣象防災(zāi)減災(zāi)建設(shè)刻不容緩，應(yīng)對氣候變化的能力亟待提高。

加快氣象現(xiàn)代化建設(shè)，加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)，強(qiáng)化監(jiān)測預(yù)報預(yù)警能力建設(shè)，建立以信息化為基礎(chǔ)的現(xiàn)代監(jiān)測預(yù)報預(yù)警體系，構(gòu)建防災(zāi)減災(zāi)工作機(jī)制，全面提高氣象災(zāi)害的防御能力和水平，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

臨夏州已建成自動站、區(qū)域站和土壤水分站等各種自動氣象監(jiān)測站點(diǎn)共196個，基本實(shí)現(xiàn)了對各類災(zāi)害性天氣的有效監(jiān)測。如何讓監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)在氣象服務(wù)產(chǎn)品開發(fā)、重大活動保障、預(yù)報預(yù)警服務(wù)、天氣機(jī)理研究等方面發(fā)揮重要作用就顯得十分重要。

“氣象監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害實(shí)時警報系統(tǒng)”旨在提高現(xiàn)有氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和保障能力、災(zāi)害性天氣實(shí)時報警能力、重大活動氣象保障能力、專業(yè)專項(xiàng)氣象服務(wù)能力、實(shí)時數(shù)據(jù)的應(yīng)用能力。

2 甘肅省氣象監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害預(yù)警現(xiàn)狀

近年來，全省氣象工作者對氣象監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害預(yù)警進(jìn)行了大量有益的探索和研究，先后開發(fā)研制出“甘肅省氣象信息中心報文傳輸監(jiān)控平臺”“自動（區(qū)域）氣象站綜合應(yīng)用平臺”“氣象資料業(yè)務(wù)系統(tǒng)操作平臺（MDOS）”“綜合氣象觀測運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)（甘肅?。薄案拭C省氣象數(shù)據(jù)收發(fā)全網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)”及“甘肅省氣象資料一體化QQ群”，但依然存在以下缺陷。

2.1 監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量控制手段不完善

對于氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控主要依托傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)監(jiān)控軟件，可以了解這些站點(diǎn)的運(yùn)行情況。但在一般情況下，除非派專人監(jiān)控業(yè)務(wù)流程，否則站點(diǎn)發(fā)生故障很難發(fā)現(xiàn)，往往接到上級業(yè)務(wù)管理部門通知才去維護(hù)，可能已造成長時間的資料缺測，而設(shè)置專人不間斷監(jiān)控工作強(qiáng)度大，不符合基層氣象部門基本實(shí)際。

2.2 局地短時災(zāi)害性觸發(fā)機(jī)制不健全

災(zāi)害性天氣如暴雨、大風(fēng)等往往具有突發(fā)性、局地性，預(yù)報預(yù)測難度大，做好災(zāi)害性天氣的臨近預(yù)警是防范災(zāi)害的重要手段。由于災(zāi)害性天氣多為中小尺度天氣系統(tǒng)，往往在實(shí)際監(jiān)測預(yù)報中容易被忽視而預(yù)警滯后，特別是對于凌晨出現(xiàn)的更是難以進(jìn)行預(yù)警服務(wù)。

3 臨夏州氣象監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害實(shí)時警報系統(tǒng)

“臨夏州氣象監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害實(shí)時警報系統(tǒng)”主要有短期報警（包括監(jiān)測設(shè)備故障報警、災(zāi)害性天氣臨近報警、手機(jī)查詢各類氣象監(jiān)測要素數(shù)據(jù)和重大活動氣象保障等）、服務(wù)產(chǎn)品（包括圖像、文字、加密數(shù)據(jù)應(yīng)用等）、災(zāi)害信息庫（包括查詢統(tǒng)計(jì)分析）、服務(wù)日志（包括信息發(fā)送、接受人員及手機(jī)、查詢內(nèi)容及反饋內(nèi)容時間等）等功能（圖1）。

3.1 短信報警功能

3.1.1 監(jiān)測設(shè)備故障報警功能。對區(qū)域站、自動站、自動土壤水分站及主要網(wǎng)絡(luò)鏈路進(jìn)行實(shí)時跟蹤監(jiān)控，出現(xiàn)傳輸或數(shù)據(jù)異常時自動向網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員發(fā)送維護(hù)信息，提醒維護(hù)人員及時維護(hù)和保障（圖2）。

3.1.2 災(zāi)害性天氣臨近報警功能。對可能出現(xiàn)的高溫、大風(fēng)、大（暴）雨、低溫、霜凍等災(zāi)害性天氣及地質(zhì)災(zāi)害等次生災(zāi)害按照設(shè)定的閾值條件（圖3），實(shí)時發(fā)送報警信息，提醒業(yè)務(wù)服務(wù)人員高度關(guān)注天氣演變，及時進(jìn)行預(yù)報預(yù)警服務(wù)。

3.1.3 手機(jī)實(shí)時查詢降水等氣象要素數(shù)據(jù)功能。通過手機(jī)實(shí)時查詢自動站、區(qū)域站和土壤水分站任意時次氣象要素（圖4～6）、累計(jì)值、土壤墑情等，不受時間、場所、環(huán)境的限制。

3.1.4 重大活動氣象保障功能。開展重大活動的氣象保障服務(wù)時，可按活動區(qū)域分區(qū)、分片設(shè)置站點(diǎn)，給活動組織人員、氣象保障人員等發(fā)送定制，提高現(xiàn)場氣象保障水平。

3.2 服務(wù)產(chǎn)品

為氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)和科研提供文字、圖形產(chǎn)品（圖7），便于業(yè)務(wù)人員進(jìn)行個例分析總結(jié)、開展氣象服務(wù)、進(jìn)行科學(xué)研究、氣象災(zāi)害評估等；可全程記錄整個災(zāi)害性天氣過程的時空演變并進(jìn)行動畫演示?？勺詣由蔀?zāi)害性天氣信息庫，同時提供人工干預(yù)端口，為災(zāi)情分析、天氣過程回顧、模型建立提供依據(jù)。自動生成各類日志文件，對已發(fā)送信息、時間、手機(jī)號碼、收發(fā)狀態(tài)、查詢的內(nèi)容及號碼等自動記錄[5]。

4 主要技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

系統(tǒng)采用C#語言和SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)，完全實(shí)現(xiàn)自動化、智能化、無需人工干預(yù)。主要內(nèi)容包括以下方面：

4.1 主要技術(shù)

短信貓接口主要提供3個功能函數(shù)：①Open函數(shù)，連接短信貓，建立COM通信信道；②SendMsg函數(shù)，發(fā)送短信文本；③Close函數(shù)，斷開短信貓，關(guān)閉通信信道[6]。

4.2 創(chuàng)新點(diǎn)

本系統(tǒng)改變傳統(tǒng)電腦監(jiān)控模式，實(shí)現(xiàn)完全自動的短信預(yù)警和設(shè)備報障方式，同時兼顧生產(chǎn)服務(wù)產(chǎn)品；把業(yè)務(wù)服務(wù)人員從繁雜的工作中解脫出來，使得服務(wù)保障更加高效快捷。

系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求，自由設(shè)置各種報警閾值和不同的服務(wù)對象（管理人員、預(yù)報人員、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員、專業(yè)用戶等），報警內(nèi)容針對性強(qiáng)?？扇旌蚋櫲葑詣诱?、區(qū)域站降水、溫度、風(fēng)力等各類要素，按要求定時發(fā)送各類統(tǒng)計(jì)手機(jī)信息；可通過手機(jī)實(shí)時查詢國家級自動站、區(qū)域站、土壤水份站任意時次、降水、氣溫等氣象要素的實(shí)況監(jiān)測值、累計(jì)值；系統(tǒng)對警報發(fā)送情況等建立了服務(wù)日志數(shù)據(jù)庫，便于業(yè)務(wù)管理。系統(tǒng)自主設(shè)計(jì)，開發(fā)及維護(hù)成本低，功能設(shè)計(jì)模塊化，可擴(kuò)展性好，維持費(fèi)用低、配置簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定，能極大地減輕業(yè)務(wù)值班人員的值守強(qiáng)度，可在全省推廣。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 孫玉蓮，尹憲志，邊學(xué)軍，等.甘肅臨夏地區(qū)油菜生態(tài)氣候適應(yīng)性分析與適生種植區(qū)劃[J].干旱氣象，2011，29（4）：492-495.

[2] 孫玉蓮，邊學(xué)軍，韋伯龍，等.厄爾尼諾與拉尼娜事件與臨夏氣候相關(guān)分析[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2014，26（8）：105-108.

[3] 尹先志，牛潤和，孫玉蓮，等.臨夏氣象[M].北京：氣象出版社，2011.

[4] 孫玉蓮.臨夏州主要?dú)庀鬄?zāi)害手冊[M].北京：世界出版社，2016.

[5] 保小林.氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J].貴州氣象，2013（37）：88-91.

[6] 付曉樂，瞿向雷，任科.全臺網(wǎng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程短信預(yù)警平臺的實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2013，37（22）：69-71.

[7] 周陽，黃浩云，李志強(qiáng).基于C#與Surfer Automation完成大氣污染擴(kuò)散等值線自動化生成[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2011（1）：31-34.