氣象雙套站數(shù)據(jù)融合軟件的環(huán)境搭建及探討

芮建文，芮建梅，郭鳳娟

(1.新疆維吾爾自治區(qū)哈密市氣象局，新疆 哈密 839000；2.新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市氣象局，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引言

隨著氣象觀測(cè)現(xiàn)代化和智能化的迅速發(fā)展，目前全國(guó)所有氣象臺(tái)站基本已實(shí)現(xiàn)雙套自動(dòng)氣象站對(duì)比觀測(cè)，雙套站在觀測(cè)密度、采集速度、資料存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)上傳方面都具有極大的優(yōu)勢(shì)[1],在一定程度上解放了觀測(cè)員，推動(dòng)了氣象現(xiàn)代化的進(jìn)程[2]。如何將現(xiàn)用站(以下簡(jiǎn)稱A站)和備份站(以下簡(jiǎn)稱B站)，在氣象數(shù)據(jù)出現(xiàn)缺測(cè)時(shí)，互相融合成一組數(shù)據(jù)成為自動(dòng)氣象站亟需解決的問(wèn)題[3]。本文依據(jù)氣象臺(tái)站工作實(shí)際，給出A站如何向B站進(jìn)行數(shù)據(jù)單向融合的軟件的環(huán)境搭建及其探討，對(duì)各臺(tái)站的數(shù)據(jù)融合具有一定的指導(dǎo)意義。

1 雙套站數(shù)據(jù)單向融合的總體架構(gòu)

由A站到備份站B站。當(dāng)B站數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?；蛉睖y(cè)時(shí)，A站數(shù)據(jù)主動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)至安裝在備份站上的雙套站數(shù)據(jù)融合軟件上，融合成一套完整的數(shù)據(jù)?？傮w架構(gòu)見圖 1。

圖1 數(shù)據(jù)單向融合的總體架構(gòu)圖

2 雙套站數(shù)據(jù)融合軟件的環(huán)境搭建

2.1 硬件環(huán)境搭建，確保硬件環(huán)境搭建無(wú)誤

2.1.1 升級(jí)A站主采集器HY3000:將主采集器升級(jí)文件hy_aws拷貝至CF卡根目錄下，例如：X:hy_aws(盤符X視不同的電腦會(huì)有變化，可能是E、F、G、H)。將拷貝完成的CF卡插入主采集器CF卡插槽，將采集器重新上電，采集器通電后會(huì)自動(dòng)對(duì)主采集器內(nèi)部的采集程序進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)完成后自動(dòng)重啟。當(dāng)采集器間隔幾秒發(fā)出嘀嘀蜂鳴聲后，表示主采集器升級(jí)完成。

2.1.2 打開A站ISOS軟件，進(jìn)入維護(hù)終端界面，輸入VISITYPE 8命令，打開RS232-4口的輔助通訊功能，若返回值為T，則表示通訊串口打開成功(注意：VISITYPE與數(shù)字8之前需保留1位空格)；在ISOS軟件上對(duì)A站HY3000中的參數(shù)進(jìn)行校對(duì)(經(jīng)緯度、觀測(cè)場(chǎng)拔海高度、氣壓傳感器拔海高度、濕度、風(fēng)向風(fēng)速)。如不正確，需進(jìn)行修改。

2.1.3 在A站采集器機(jī)箱至B站串口服務(wù)器機(jī)箱之間鋪設(shè)一條鎧裝光纖；在A站采集器機(jī)箱內(nèi)加裝一塊MOXA光電轉(zhuǎn)換模塊，在防雷板的合適位置給模塊供電；在B站串口服務(wù)器機(jī)箱內(nèi)加裝一塊MOXA光電轉(zhuǎn)換模塊，從機(jī)箱內(nèi)合適的位置給模塊供電。主采集器內(nèi)的RS232-4口至MOXA光電轉(zhuǎn)換模塊的通訊口的線路連接正確(注意RS232-4口的Rx線需接至MOXA端子上的Tx線樁；RS232-4口的Tx線需接至MOXA端子上的Rx線樁)；B站串口服務(wù)器內(nèi)新鋪設(shè)的光纖使用1號(hào)芯接入新安裝的MOXA卡光纖通訊端子的Rx端口，2號(hào)芯接入MOXA卡光纖通訊端子的Tx端口。B站串口服務(wù)器內(nèi)MOXA端子接入串口服務(wù)器PORT口的接線方式：PORT口的Rx線需接至MOXA端子上的Tx線樁；PORT口的Tx線需接至MOXA端子上的Rx線樁。

2.2 軟件環(huán)境搭建，確保與硬件環(huán)境相匹配

圖2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)

主站質(zhì)量控制項(xiàng)：當(dāng)軟件同時(shí)連接A、B站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，可對(duì)A站收到的常規(guī)要素進(jìn)行質(zhì)量控制，主要通過(guò)如下3種方法(區(qū)站號(hào)欄臺(tái)站設(shè)置成自己的區(qū)站號(hào))：

①異常數(shù)據(jù)替換：當(dāng)B站某個(gè)要素異常時(shí)，會(huì)檢查A站數(shù)據(jù)是否正常，如果正常則替換之。

②整站替換：當(dāng)B站某個(gè)要素異常時(shí)，用A站中可用的數(shù)據(jù)將B站數(shù)據(jù)全部替換。

③數(shù)據(jù)直連：軟件不對(duì)數(shù)據(jù)做任何處理，將收到的數(shù)據(jù)直接發(fā)送給ISOS(注意：此次在主站質(zhì)量控制項(xiàng)我們選擇“異常數(shù)據(jù)替換”)。

ISOS通信項(xiàng)：如果業(yè)務(wù)平臺(tái)需要將數(shù)據(jù)發(fā)送給ISOS軟件勾選此選項(xiàng)。經(jīng)度：輸入臺(tái)站實(shí)際的經(jīng)度數(shù)據(jù)，格式為“度 分 秒”(度分秒之間用空格隔開，例如“120 00 00”)；緯度：輸入臺(tái)站實(shí)際的緯度數(shù)據(jù)，格式同經(jīng)度格式；觀測(cè)場(chǎng)拔海高度：輸入臺(tái)站實(shí)際的觀測(cè)場(chǎng)拔海高度，保留1位小數(shù)；氣壓計(jì)海拔高度：輸入臺(tái)站實(shí)際的氣壓計(jì)海拔高度，保留1位小數(shù)；數(shù)據(jù)服務(wù)端口：當(dāng)業(yè)務(wù)平臺(tái)需要與遠(yuǎn)端SMOS通信時(shí)，請(qǐng)?zhí)顚懸粋€(gè)可用的端口號(hào)(建議端口號(hào)范圍為1000～65535)；SMOS遠(yuǎn)端IP：當(dāng)業(yè)務(wù)平臺(tái)需要與遠(yuǎn)端SMOS通信時(shí)，填寫需要與之通信的SMOS的IP地址；SMOS端口：當(dāng)業(yè)務(wù)平臺(tái)需要與遠(yuǎn)端SMOS通信時(shí)，填寫需要與之通信的SMOS的服務(wù)端口(注意：數(shù)據(jù)服務(wù)端口、SMOS遠(yuǎn)端IP、SMOS端口省局統(tǒng)一下發(fā)后再設(shè)置)。

2.2.2 通信參數(shù)配置 主要的功能就是實(shí)現(xiàn)與ISOS軟件及遠(yuǎn)端設(shè)備間的通信，臺(tái)站需要根據(jù)ISOS軟件中“觀測(cè)項(xiàng)目掛接設(shè)置”里配置的相關(guān)自動(dòng)站設(shè)備來(lái)配置通信參數(shù)，A站及B站相關(guān)設(shè)備都要一一對(duì)應(yīng)。具體通信參數(shù)設(shè)置，見圖3。

圖3 通訊參數(shù)設(shè)置

2.2.3 采集器通信配置 勾選需要通信的設(shè)備，例如A套站的“常規(guī)要素”，選擇通信方式，并設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)。通信方式選擇RS232方式。(注意RS232方式：選擇端口號(hào)和相應(yīng)的通信參數(shù)，端口號(hào)即SMOPORT虛擬的串口)。

2.2.4 ISOS軟件通信配置 在與ISOS軟件通信時(shí)，確保在每個(gè)設(shè)備的命令端口和數(shù)據(jù)端口輸入相應(yīng)的端口號(hào)。注意：設(shè)置的命令端口與數(shù)據(jù)端口的范圍是從0～65535，在這個(gè)范圍內(nèi)都可以，但是有些特殊的比如：8000、8080、21、80、445、3389、8530等不要用。推薦使用命令端口為7020、數(shù)據(jù)端口為6020，如果需要設(shè)置多個(gè)命令端口和數(shù)據(jù)端口，依此類推設(shè)置不要重復(fù)。

2.2.5 對(duì)時(shí)功能配置A站的常規(guī)要素設(shè)置中不要勾選“對(duì)時(shí)”，若勾選后會(huì)使采集器受多個(gè)ISOS軟件授時(shí)，從而可能會(huì)造成采集器時(shí)鐘混亂，影響正常的數(shù)據(jù)采集。B站設(shè)置時(shí)要勾選“對(duì)時(shí)”。

2.2.6 數(shù)據(jù)保存目錄 業(yè)務(wù)值守平臺(tái)軟件安裝設(shè)置完成后，臺(tái)站切勿急于進(jìn)行其它軟件安裝，看看軟件中是否有數(shù)據(jù)顯示，若有則證明軟件中參數(shù)設(shè)置和硬件改造均正常；若沒有數(shù)據(jù)則說(shuō)明軟件參數(shù)設(shè)置或硬件改造中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)逐一核實(shí)檢查。

2.2.7 關(guān)鍵的核心配置——XFrameFree環(huán)境配置 雙擊安裝程序，根據(jù)提示完成軟件安裝。軟件配置在開始菜單中找到“XFrame”的菜單，點(diǎn)擊右鍵 “以管理員身份運(yùn)行”；點(diǎn)擊“我的設(shè)備”，并選擇主菜單下的“模塊管理”→“添加模塊”；選擇“虛擬串口至TCP/IP、UDP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)”，配置虛擬串口到網(wǎng)絡(luò)，見圖4。

圖4 配置虛擬串口到網(wǎng)絡(luò)

配置上述參數(shù)時(shí)，串口號(hào)請(qǐng)檢查不要選擇已存在的串口號(hào)，遠(yuǎn)程服務(wù)器IP地址和端口號(hào)需要與業(yè)務(wù)值守平臺(tái)中的相一致，見圖5。

圖5 參數(shù)配置保持一致

點(diǎn)擊“確定”即完成了一個(gè)虛擬串口的配置，見圖6。

圖6 虛擬串口的配置

2.2.8 ISOS軟件安裝配置 ISOS軟件啟動(dòng)后，在左側(cè)樹形菜單中選擇新型自動(dòng)站，點(diǎn)擊右鍵，選擇通信參數(shù)，將通信端口選擇為在“XFrame”中虛擬的端口，點(diǎn)擊保存。見圖7。

圖7 ISOS軟件配置

3 雙套站數(shù)據(jù)融合軟件的應(yīng)用探討

從目前各個(gè)臺(tái)站反饋的情況來(lái)看，效果良好，作用明顯。后期雙向數(shù)據(jù)融合的實(shí)現(xiàn)勢(shì)必提高全省自動(dòng)站的可用率。智能系統(tǒng)的提升，為地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)智能化、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化和可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使未來(lái)無(wú)人值守方案能夠得以實(shí)現(xiàn)、將更好地滿足氣象預(yù)報(bào)服務(wù)需求，為實(shí)現(xiàn)“預(yù)報(bào)精準(zhǔn)、服務(wù)精細(xì)”的要求提供強(qiáng)有力的科技支撐。

4 結(jié)語(yǔ)

①通過(guò)各臺(tái)站試運(yùn)行情況可以看出：雙套站融合軟件的運(yùn)行對(duì)于提高數(shù)據(jù)的完整率(備份站)，降低數(shù)據(jù)的缺測(cè)率(備份站)起到明顯的作用。當(dāng)備份站在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)異?；蛉睖y(cè)情況時(shí)，融合軟件能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并主動(dòng)將現(xiàn)用站數(shù)據(jù)替換上來(lái)，確保了備份站數(shù)據(jù)的完整性。

②鑒于雙套站(現(xiàn)用站和備份站)同時(shí)出現(xiàn)故障的概率非常之低，融合軟件的運(yùn)行在很大程度上彌補(bǔ)了備份站在運(yùn)行過(guò)程中數(shù)據(jù)缺測(cè)、數(shù)據(jù)異常的現(xiàn)象發(fā)生。

③由于此次融合是單向的，僅僅指現(xiàn)用站數(shù)據(jù)向備份站數(shù)據(jù)融合，并不是完全意義上的融合，接下來(lái)將進(jìn)一步對(duì)雙套站(現(xiàn)用站和備份站)互相融合、互為備份并且互不沖突的情況進(jìn)行研究，確?，F(xiàn)用站和備份站的數(shù)據(jù)“你中有我，我中有你”，確保數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享互補(bǔ)。