國家級自動站故障率及相關(guān)影響因素分析與研究

何瑤 黃玲

江西省大氣探測技術(shù)中心 江西 南昌 330096

引言

隨著氣象觀測業(yè)務(wù)經(jīng)歷幾十年的發(fā)展，氣象觀測業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行，觀測新技術(shù)新方法不斷突破發(fā)展，但是，氣象觀測業(yè)務(wù)仍然存在管理制度不健全、不規(guī)范、制度執(zhí)行不到位、監(jiān)督考查制度不健全等問題[1]。江西省氣象局為第一批氣象觀測質(zhì)量體系推廣建設(shè)單位，2019年11月順利通過ISO9001質(zhì)量管理體系初次認(rèn)證，江西省氣象局組織相關(guān)人員對涉及本單位的管理過程、業(yè)務(wù)過程、支撐過程體系文件進(jìn)行梳理，編制了江西省氣象觀測質(zhì)量管理體系的相關(guān)程序文件[2]。目前，我省氣象觀測業(yè)務(wù)已于2019年整體通過ISO9001認(rèn)證，體系在省、市、縣各級氣象部門運(yùn)行。2020年氣象觀測自動化改革正式運(yùn)行后，自動氣象站觀測逐步取代了人工觀測，已成為地基觀測系統(tǒng)的重要組成部分[3]。綜合氣象觀測系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控平臺（以下簡稱ASOM）于2016年正式在江西省業(yè)務(wù)運(yùn)行，本文以ASOM平臺監(jiān)控江西省93套國家級自動站上傳報文為基礎(chǔ)，分析ASOM平臺生成的可用性評估報告及臺站填報的維修表單，著重研究在質(zhì)量管理體系運(yùn)行條件下，江西省國家氣象觀測站運(yùn)維制度化對自動站故障修復(fù)率產(chǎn)生的影響，并提出可行性建議。

1 江西省氣象觀測質(zhì)量管理體系

1.1 江西省氣象觀測質(zhì)量管理體系介紹

我省質(zhì)量管理體系建設(shè)是基于ISO9001的管理框架，通過梳理、完善和優(yōu)化質(zhì)量管理工作，建立一整套關(guān)于氣象觀測質(zhì)量管理的方法論，讓觀測質(zhì)量工作按照這套標(biāo)準(zhǔn)的程序和方法統(tǒng)一執(zhí)行。在建立、實施質(zhì)量管理體系時采用過程方法，以用戶需求和用戶需求變化作為質(zhì)量管理的出發(fā)點和終點，并不斷通過反饋互動，檢查改進(jìn)質(zhì)量管理體系，最終實現(xiàn)用戶滿意。

1.2 觀測設(shè)備維護(hù)維修控制程序相關(guān)規(guī)定

根據(jù)江西省氣象局制定的“JX36-Y-QP-08觀測設(shè)備維護(hù)控制程序”中規(guī)定：臺站需依據(jù)規(guī)范、制度和設(shè)備的相關(guān)技術(shù)說明定期做好國家級自動站的日常維護(hù)工作，在維護(hù)結(jié)束后，在ASOM上填寫設(shè)備維護(hù)單。

2020年江西省地面氣象觀測自動化改革正式運(yùn)行以來，臺站取消了人工定時觀測工作，新增本站觀測場地、氣象業(yè)務(wù)設(shè)備、支撐保障設(shè)備、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及轄區(qū)內(nèi)其他觀測設(shè)施的運(yùn)行保障工作?！癑X36-Y-QP-09觀測設(shè)備維修控制程序”中明確，臺站業(yè)務(wù)人員在收到省級監(jiān)控部門設(shè)備故障告警信息后，需立即到觀測現(xiàn)場確認(rèn)故障現(xiàn)象、原因并開展維修工作。

維修結(jié)束后，需及時通過江西省運(yùn)行監(jiān)控業(yè)務(wù)系統(tǒng)（簡稱ASOM2.0）填報的單據(jù)，該單據(jù)內(nèi)容包括故障開始、結(jié)束時間，各級故障維修過程，維修人員信息，更換備件情況等。

2 自動站運(yùn)行情況分析

隨著地面氣象觀測自動化進(jìn)程的推進(jìn)，基層臺站觀測員需要熟練掌握儀器維護(hù)，對儀器故障能迅速做出判斷[4]，以每月的自動站業(yè)務(wù)可用性報告為基礎(chǔ)，結(jié)合故障單進(jìn)行總結(jié)分析，不僅可以使臺站技術(shù)人員不斷積累維修經(jīng)驗，提高維修技術(shù)水平，縮短故障修復(fù)時間，還可為自動站故障原因分析提供依據(jù)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致故障發(fā)生的誘因，提高日常維護(hù)質(zhì)量，從而不斷提高自動站的可靠性[5]。

2.1 國家級自動站業(yè)務(wù)可用性考核指標(biāo)

依據(jù)中國氣象局預(yù)報與網(wǎng)絡(luò)司《全國地面自動站實時觀測資料質(zhì)量評估辦法》（氣預(yù)函〔2014〕23號）的要求，計算全國地面自動站（包括區(qū)域自動站）逐小時觀測資料質(zhì)量檢驗指標(biāo)[6]。國家級自動站業(yè)務(wù)可用性[7]：

其中，應(yīng)工作時次為國家級自動站每小時一份報文，一天應(yīng)為24份；未到報時次為在應(yīng)工作時次內(nèi)缺少報文的時次；數(shù)據(jù)錯誤時次為在應(yīng)工作時次內(nèi)上傳數(shù)據(jù)報文中未通過數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的時次；格式錯誤時次為在應(yīng)工作時次內(nèi)上傳數(shù)據(jù)報文不符合編碼規(guī)則，無法解析入庫的時次[8]。

2.2 國家自動站近5年運(yùn)行情況

自動站觀測設(shè)備維護(hù)管理與技術(shù)保障工作在氣象業(yè)務(wù)中起著至關(guān)重要的作用，設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到氣象觀測業(yè)務(wù)、氣象預(yù)報以及其他各類氣象業(yè)務(wù)的順利開展[9]。自動站由軟件和硬件兩部分組成，軟件包括業(yè)務(wù)軟件和嵌入式軟件，硬件包括采集器、傳感器、外圍設(shè)備和外部總線[10]。分析2016年至2020年故障單情況分析得知，2016年因雷擊造成的設(shè)備故障共16起，占總故障的22.5%；設(shè)備自身故障共28起，占總故障39.4%；軟件及供電和通信網(wǎng)絡(luò)等故障27起，占比38%。2017年因雷擊造成的設(shè)備故障共16起，占總故障的22.5%；設(shè)備自身故障共20起，占總故障28.2%；軟件及供電和通信網(wǎng)絡(luò)等故障35起，占比49.3%。2018年因雷擊造成的設(shè)備故障共13起，占總故障的21.3%；設(shè)備自身故障共25起，占總故障41%；軟件及供電和通信網(wǎng)絡(luò)等故障23起，占比36%。2019年因雷擊造成的設(shè)備故障共8起，占總故障的10.9%；設(shè)備自身故障共25起，占總故障34.2%；軟件及供電和通信網(wǎng)絡(luò)等故障40起，占比54.8%。2020年因雷擊造成的設(shè)備故障共20起，占總故障的15.3%；設(shè)備自身故障共43起，占總故障32.8%；軟件及供電和通信網(wǎng)絡(luò)等故障67起，占比51.1%。

表1 2016-2020年設(shè)備故障原因

2.3 近五年來業(yè)務(wù)可用性情況分析

從圖2-圖4可看出，2016年至2019年國家級自動站的業(yè)務(wù)可用性得到了大幅度提升，雖然2019年至2020年業(yè)務(wù)可用性略有下降，但質(zhì)量管理體系認(rèn)證通過以來，通過觀測設(shè)備維修控制程序的制訂，故障單數(shù)量從2016年的幾十條提升到2020年的上百條，12小時故障修復(fù)率也得到了大幅度的提升，24小時及以上的故障修復(fù)率大幅度減少，大部分故障在12小時內(nèi)得到了修復(fù)?？梢钥闯龉收闲迯?fù)率得到了明顯的提高。

通過上述分析可以得出以下結(jié)論：

2.3.1 除設(shè)備的自然損壞情況以外，軟件問題、供電及網(wǎng)絡(luò)故障約占故障總量的50%。多個臺站多次出現(xiàn)計算機(jī)藍(lán)屏、自動重啟及軟件部分功能無法正常使用的現(xiàn)象，有可能是由于電腦配置不夠或殺毒軟件誤殺程序造成。平時除做好設(shè)備的日常維護(hù)外，電腦、網(wǎng)絡(luò)、電纜、觀測場環(huán)境的維護(hù)都是重要的環(huán)節(jié)。

2.3.2 雷擊造成的設(shè)備故障仍舊占據(jù)不小的份量。因此，加強(qiáng)自動站的防雷措施是提高自動站運(yùn)行效能的重要措施之一。

2.3.3 24h及以上的故障修復(fù)率造成的主要原因是等待備件。需建立合理的省、市、縣三級備件庫，進(jìn)一步提高維修保障時效。

2.3.4 推進(jìn)觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量管理體系建設(shè)以后，填報故障單數(shù)量在逐年增加，故障修復(fù)時間在逐步減少。

2.3.5 需制定更加完善的設(shè)備故障應(yīng)急預(yù)案以及設(shè)備日常維護(hù)維修工作制度。

3 結(jié)束語

我省于2019年通過觀測質(zhì)量管理體系建設(shè)，93個國家氣象站全部通過ISO9001認(rèn)證，并持續(xù)運(yùn)行至今。近2年故障數(shù)量上升并非觀測質(zhì)量管理體系本身不好，恰恰相反，發(fā)現(xiàn)了許多過去沒有注意的問題，使得許多隱患得以暴露，并及時處理。得益于體系有效運(yùn)行，大大提高了故障修復(fù)效率，并從根本解決了同一問題的反復(fù)出現(xiàn)、修復(fù)、再出現(xiàn)、再修復(fù)問題。

同時我們也要看到江西省的觀測質(zhì)量管理體系雖然已完成搭建，但是運(yùn)行過程中仍有不少問題，體系的可操作性仍有很大的提升空間，需要不斷改進(jìn)和完善；體系自身的完善仍是一項長期而艱巨的任務(wù)，仍需不斷的宣貫，強(qiáng)化質(zhì)量管理理念。

為全面實現(xiàn)觀測自動化和全面深化氣象改革，各臺站除做好儀器備份，電力保障，通訊保障，安全防護(hù)等基礎(chǔ)工作外，還需加強(qiáng)總結(jié)能力、分析能力，不斷提高設(shè)備維修能力。市級省級除做好設(shè)備故障監(jiān)測告警外，還須承擔(dān)對設(shè)備故障維修的指導(dǎo)工作，并督促臺站做好單據(jù)填報以及提高歸納總結(jié)能力。