臺站雙套自動氣象站質(zhì)量控制系統(tǒng)

鄭自君，王建嬙，房 鵬，劉 進(jìn)，莫 芳

(1.高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗室,四川 成都 610072;2.四川省涼山州氣象局，四川 西昌 615000； 3.貴州省沿河縣氣象局，貴州 沿河 610225)

1 引言

目前自動站實(shí)時觀測數(shù)據(jù)已融入到短時天氣預(yù)報、實(shí)況分析、科研、氣象防災(zāi)減災(zāi)、公眾服務(wù)等工作中，其數(shù)據(jù)質(zhì)量越來越受到關(guān)注。因此，自動站觀測資料的質(zhì)量控制越顯重要[1]。

四川省現(xiàn)已建有多套新型自動站并有部份臺站將其投入業(yè)務(wù)正式運(yùn)行，全省大多數(shù)臺站已實(shí)行雙套自動站“一主一備”的運(yùn)行模式?，F(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)對基層臺站的考核發(fā)生了改變，由以前簡單的錯情統(tǒng)計轉(zhuǎn)變成考核數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率、可用率和數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)募皶r率，國家級、省級氣象部門啟用ASOM系統(tǒng)、MDOS系統(tǒng)后，發(fā)現(xiàn)基層臺站自動站數(shù)據(jù)疑誤或者錯誤的數(shù)據(jù)很多，處理數(shù)據(jù)的工作量非常大，對臺站的通報批評時有發(fā)生。按照省級氣象業(yè)務(wù)要求，自動站實(shí)時觀測數(shù)據(jù)的時效性要求為正點(diǎn)后10 min，因此對業(yè)務(wù)值班人員提出了非常高的要求。業(yè)務(wù)值班人員需要在第一時間及時發(fā)現(xiàn)自動站觀測數(shù)據(jù)的異常，并及時處理，保證數(shù)據(jù)上傳的及時性和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。僅僅依靠人工難以實(shí)現(xiàn)，這就需要借助一定的軟件完成臺站級質(zhì)量控制功能，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率、可用率。

2 研究方法及技術(shù)方案

2.1 研究方法

①每小時將兩套自動站軟件根目錄下的正點(diǎn)地面常規(guī)要素數(shù)據(jù)文件[2](長Z文件)同步備份到備份機(jī)，在備份機(jī)中通過程序的運(yùn)行，對兩套自動站的長Z文件進(jìn)行實(shí)時審核與對比，超出一定閾值進(jìn)行報警，第一時間發(fā)現(xiàn)自動站儀器故障，并保證上傳的定時長Z文件數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率和可用率。所有報警信息存入一個模塊，通過點(diǎn)擊菜單，調(diào)出報警信息，以便人工進(jìn)一步判斷分析，及時對正點(diǎn)地面數(shù)據(jù)文件進(jìn)行質(zhì)控上傳。

②通過研發(fā)自動站網(wǎng)絡(luò)故障、傳輸情況、數(shù)據(jù)質(zhì)量分析評估系統(tǒng)，對自動站的網(wǎng)絡(luò)狀況、上傳數(shù)據(jù)(正點(diǎn)自動采集數(shù)據(jù)共9類要素、人工日照數(shù)據(jù))的傳輸情況、數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控和分析，發(fā)現(xiàn)故障或異常后，立刻通過通訊模塊及時、自動報警。

③每天20時后對兩套自動站參數(shù)及日數(shù)據(jù)文件自動備份到備份機(jī)的OSSMO軟件及ISOS軟件對應(yīng)目錄下，當(dāng)自動站主機(jī)故障時可直接更換備份機(jī)，編寫自動站資料多目標(biāo)自動備份程序。

2.2 技術(shù)方案

本系統(tǒng)的軟件主要通過VB6.0、Foxtable編寫完成，系統(tǒng)功能分為3個模塊，即文件對比模塊、系統(tǒng)監(jiān)測模塊和數(shù)據(jù)備份模塊，核心功能模塊為文件對比模塊，通過兩套自動站數(shù)據(jù)監(jiān)控對比，每小時對比OSSMO 2004版軟件根目錄下的AwsSource下的正點(diǎn)地面常規(guī)要素數(shù)據(jù)文件(ZIIIiiiMM.YYY)，超出氣候界限值、相鄰小時最大變化值、兩套自動站差值超太大等閾值范圍時，進(jìn)行報警。技術(shù)路線如圖1：

圖1 技術(shù)路線示意圖Fig.1 Schematic diagram of the technical route

3 質(zhì)量控制系統(tǒng)功能

3.1 程序安裝環(huán)境

本程序首次使用需先安裝“自動監(jiān)控程序”再復(fù)制“自動站監(jiān)控系統(tǒng)”粘貼，以后只需要復(fù)制粘貼“自動站監(jiān)控系統(tǒng)”即可使用，但必須安裝在D盤根目錄下，并命名為：自動站監(jiān)控系統(tǒng)，在XP/WIN7系統(tǒng)下均可運(yùn)行，軟件需要安裝Office2003及以上版本。

3.2 程序設(shè)置

3.2.1 基本參數(shù)設(shè)置 點(diǎn)擊“程序設(shè)置”→“基數(shù)參數(shù)設(shè)置”進(jìn)入圖2界面。除臺站類別為可選項外，其余均人工錄入臺站信息。注意區(qū)站號為關(guān)鍵詞。注意以下操作均需點(diǎn)擊“保存”，并驗證管理員密碼正確方能生效。

圖2 基本參數(shù)設(shè)置示意圖Fig.2 Schematic diagram of basic parameters

3.2.2 人員信息設(shè)置 點(diǎn)擊“增加”，在對話框中錄入本站觀測人員姓名及手機(jī)號后點(diǎn)擊“確實(shí)增加”。刪除人員名單時需選中，再點(diǎn)擊“刪除”，在對話框中點(diǎn)擊“確實(shí)刪除”。

3.2.3 鬧鐘設(shè)置 觀測提示鬧鐘設(shè)置，點(diǎn)擊“指定”選擇音樂。報警開始和結(jié)束時間可以在下拉菜單中選擇，小時鬧鐘設(shè)置“全部選擇”和“全部取消”按鈕，也可以手動雙擊某小時顯示為對勾“√”即為選中。

3.2.4 報警聲音及遠(yuǎn)程報警設(shè)置 報警音樂設(shè)置，可以點(diǎn)擊“重新指定”按鈕重新選擇。

3.2.5 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置 按本站實(shí)際地址錄入。

3.2.6 自動站及本程序相關(guān)設(shè)置，如圖3所示：

圖3 自動站及本程序相關(guān)設(shè)置示意圖Fig.3 The relevant settings of the automatic station and the program

各項路徑均可點(diǎn)擊“重新指定”重新選擇，備份時間為每日備份一次，考慮到目前對霾要求連續(xù)6 h才記錄的規(guī)定，一般選為00時06分以后。保存時仍需驗證密碼。

3.2.7 密碼設(shè)置 點(diǎn)擊“密碼管理”經(jīng)原密碼驗證后可以修改為新的密碼。

3.2.8 自動站質(zhì)量檢查相關(guān)設(shè)置查看 點(diǎn)擊查看參數(shù)進(jìn)入圖4所示，顯示按長Z文件格式的每段各要素的數(shù)字模、字節(jié)數(shù)、氣候界限值及相鄰小時最大變化值、要素差值。該項內(nèi)容的設(shè)定直接用ACCESS數(shù)據(jù)庫依次打開“sysconfig”→“臺站重要參數(shù)”→打開→長Z文件格式(必須安裝有Office才能打開)，設(shè)定時需按照《地面氣象觀測規(guī)范》[3]要求結(jié)合本站的實(shí)際情況錄入，閾值范圍寬窄應(yīng)合適。

3.3 長Z文件數(shù)據(jù)監(jiān)控

3.3.1 新型站與老站對比分析 選擇時間→調(diào)取長Z文件資料，見圖5，自動彈出“新型站與老站的長Z文件對比分析疑誤報告”，顯示具體的疑誤信息。雙擊某行數(shù)據(jù)，彈出對話框，顯示具體的數(shù)據(jù)對比信息，當(dāng)數(shù)據(jù)不一致時，紅色標(biāo)識。

3.3.2 自動站連續(xù)性分析 對前后2 h數(shù)據(jù)差值超過規(guī)定范圍內(nèi)的用紅色標(biāo)注“不連續(xù)”。對極值出現(xiàn)時間等不用比較的項目顯示“不判斷”。

3.3.3 自動站質(zhì)量主程序及極值分析 在此將極值分析、新型站與老站對比分析、自動站連續(xù)性分析匯總,見圖6。

圖4 長Z文件格式及自動質(zhì)量控制參數(shù)示意圖Fig.4 The parameters of long Z file format and automatic quality control

圖5 新型站與老站的長Z文件對比分析圖Fig.5 Comparison and analysis of long Z files between new and old stations

圖6 自動站質(zhì)量主程序及極值分析界面圖Fig.6 The interface of analysis of quality and extremum for automatic station

3.4 網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)控

3.4.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)控功能

①本地網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控：檢測本機(jī)的網(wǎng)卡是否損壞，采用直接IP檢測方式。

②本地網(wǎng)關(guān)監(jiān)控：檢測與本地路由器(網(wǎng)關(guān))是否連通，采用直接檢測方式。

③主傳輸通道監(jiān)控：檢測長Z文件傳輸?shù)姆?wù)器目錄是否通暢？采用ftp檢測方式，必須輸入用戶名和密碼。Awsnet下的長Z文件一般傳輸時間設(shè)置為04 min，因此在05～09 min監(jiān)控Awsnet下有無殘留的長Z文件，若有則報警提示。

④原自動站通道監(jiān)控:一般長Z文件的備份傳輸方式也是ftp方式，因此可采用ftp檢測方式。

3.4.2 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的使用

①打開監(jiān)控界面時(見圖7)，本機(jī)網(wǎng)絡(luò)和資料傳輸網(wǎng)絡(luò)與設(shè)置會形成一一對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定時間時，程序會在檢測結(jié)果中以不同的顏色和表述來顯示檢測結(jié)果。有出現(xiàn)故障時，以紅色標(biāo)注來提醒。

②手動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控就是用戶可以根據(jù)自己的需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控。

③監(jiān)控完成后，程序會根據(jù)用戶需要進(jìn)行報警。

圖7 網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)控界面圖Fig.7 The interface of network transmission monitoring

4 結(jié)語

該系統(tǒng)軟件研發(fā)完成后隨即投入臺站試運(yùn)行，通過此軟件對比分析新型站和老站的長Z文件，多次發(fā)現(xiàn)自動站中某些要素的異常，及時地解決自動站故障，保證上傳長Z文件資料的準(zhǔn)確性，減輕以前人工對比兩站數(shù)據(jù)的繁瑣工作量，提高工作效率，得到業(yè)務(wù)人員的肯定。由于時間等原因，軟件中還存在一些功能不足之處，還需在后期的工作中逐步完善和改進(jìn)。