地面綜合觀測要素狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警軟件研究

劉愷懌，郭 巍，張洪梅，隋亞男

（1.哈爾濱市氣象綜合保障中心，黑龍江 哈爾濱 150000;2.哈爾濱市氣象臺(tái)，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 引言

近年來，氣候變化的影響日益加劇，各領(lǐng)域?qū)μ鞖饩?xì)化預(yù)測預(yù)報(bào)服務(wù)提出了更高要求， 對(duì)氣象觀測質(zhì)量需求也更為多樣化與細(xì)化， 綜合氣象觀測系統(tǒng)成為支撐氣象預(yù)測預(yù)報(bào)服務(wù)的主體[1]，保障地面觀測業(yè)務(wù)正常運(yùn)行、數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，保證數(shù)據(jù)正確，使其故障得到高效解決成為氣象事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，因此推進(jìn)地面氣象觀測業(yè)務(wù)智能化建設(shè)格外重要[2]。 多年來，我國一直積極推進(jìn)氣象觀測自動(dòng)化的建設(shè)，并在相關(guān)方面進(jìn)行了深入研究， 目前全國地面氣象觀測設(shè)備密度不斷增大， 智能化自動(dòng)氣象觀測技術(shù)也不斷發(fā)展[3]。 地面綜合觀測要素狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警軟件以現(xiàn)代化的技術(shù)方式， 通過對(duì)地面氣象綜合觀測數(shù)據(jù)和質(zhì)控信息實(shí)時(shí)監(jiān)測， 以直觀顯示和異常短信報(bào)警方式，讓保障人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，便于保障人員及時(shí)響應(yīng)處理，進(jìn)一步提高保障效率，提升綜合氣象觀測裝備保障能力， 使地面綜合氣象觀測取得更好效果。

2 總體設(shè)計(jì)

地面綜合觀測要素狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警軟件通過實(shí)時(shí)監(jiān)測觀測要素?cái)?shù)據(jù)傳輸及其質(zhì)控信息， 顯示各要素狀態(tài)，遇數(shù)據(jù)逾限、缺測或出現(xiàn)異常質(zhì)控信息，及時(shí)顯示并發(fā)送報(bào)警短信至保障人員。 軟件平臺(tái)主要在B/S 架構(gòu)下研究， 此架構(gòu)主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端（Server）實(shí)現(xiàn)，開發(fā)與使用更方便、快捷、高效，用戶可通過瀏覽器進(jìn)行訪問， 系統(tǒng)主要在Maven 環(huán)境下完成開發(fā)。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能包括觀測要素?cái)?shù)據(jù)傳輸情況監(jiān)控、質(zhì)控信息監(jiān)控、異常告警、報(bào)警短信發(fā)送記錄等功能，軟件信息流程如圖1 所示。

圖1 地面綜合觀測要素狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警軟件信息流程圖

平臺(tái)獲取觀測要素?cái)?shù)據(jù)和質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理與存儲(chǔ)， 后臺(tái)對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的分析和判別，得到數(shù)據(jù)診斷[4]，對(duì)由于設(shè)備故障、斷電、數(shù)據(jù)傳輸軟件異常、 網(wǎng)絡(luò)故障和質(zhì)控問題等原因?qū)е碌挠^測數(shù)據(jù)逾限、缺測、質(zhì)控錯(cuò)誤等觀測要素異常進(jìn)行顯示（綠色為要素狀態(tài)正常，紅色為臺(tái)站有要素狀態(tài)出現(xiàn)異常），并且將故障信息以發(fā)送短信的形式推送給裝備保障人員，并保存故障記錄。 系統(tǒng)主要包括3個(gè)模塊：數(shù)據(jù)庫處理與存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析判別模塊和異常顯示及短信報(bào)警模塊[5]。

3.1 數(shù)據(jù)庫處理與存儲(chǔ)模塊

數(shù)據(jù)庫處理與存儲(chǔ)模塊通過網(wǎng)絡(luò)映射的方式，將臺(tái)站上傳的觀測數(shù)據(jù)及當(dāng)前ISOS 軟件對(duì)觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫。

3.2 數(shù)據(jù)分析判別模塊

按照各觀測要素?cái)?shù)據(jù)采集間次（1 min、2 min、10 min、1 h 等）監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至本地情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷是否存在數(shù)據(jù)逾限、缺測和質(zhì)控信息（質(zhì)控信息為ISOS 軟件自動(dòng)生成的質(zhì)控信息）等[6]，如果存在數(shù)據(jù)逾限、缺測、異常的質(zhì)控信息等情況，說明該觀測站此觀測數(shù)據(jù)可疑，該觀測要素顯示紅燈，進(jìn)行短信異常報(bào)警，通知保障人員并保存故障報(bào)警記錄，以便值班人員及時(shí)研判和處理。

3.3 異常顯示及短信報(bào)警模塊

平臺(tái)異常顯示及短信報(bào)警模塊主要利用阿里云短信，通過API/SDK 調(diào)用短信發(fā)送能力。首先注冊(cè)賬號(hào)與實(shí)名認(rèn)證，開通短信服務(wù)，獲取AccessKey，通過AddSmsSign 添加短信簽名， 并通過AddSmsTemplate添加短信模板，配置環(huán)境變量，環(huán)境變量讀取訪問憑證，調(diào)用SendSms 接口發(fā)送短信。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 登陸及臺(tái)站信息顯示

臺(tái)站保障人員可通過值班手機(jī)號(hào)注冊(cè)并登錄平臺(tái)，登錄成功后可進(jìn)入臺(tái)站信息頁面（圖2），顯示所在臺(tái)站詳細(xì)信息，并能夠增、刪、修改。

圖2 臺(tái)站信息頁面

4.2 觀測要素狀態(tài)監(jiān)測

觀測要素狀態(tài)監(jiān)測頁面可顯示觀測要素狀態(tài)（圖3），當(dāng)觀測要素均正常時(shí)，指示燈為綠色，當(dāng)觀測要素?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異?；驒z測出異常的質(zhì)控信息時(shí)，指示燈變?yōu)榧t色，并發(fā)送報(bào)警短信。

圖3 觀測要素狀態(tài)監(jiān)測頁面

4.3 觀測要素狀態(tài)短信報(bào)警記錄

觀測要素狀態(tài)短信報(bào)警記錄頁面中可顯示并查看每條報(bào)警短信的發(fā)送記錄、 發(fā)送時(shí)間、 發(fā)送結(jié)果等，如圖4。

圖4 觀測要素狀態(tài)短信報(bào)警記錄頁面

5 小結(jié)

地面綜合觀測要素狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)地面氣象觀測要素狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測和狀態(tài)分析， 解決市縣級(jí)觀測裝備、儀器出現(xiàn)故障、數(shù)據(jù)異常不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和維修的實(shí)際問題， 大大縮短對(duì)觀測站設(shè)備故障和數(shù)據(jù)異常的響應(yīng)時(shí)間， 同時(shí)也減輕基層臺(tái)站工作負(fù)擔(dān)， 為臺(tái)站值守、 地面綜合觀測監(jiān)控業(yè)務(wù)提供智能、 高效的方法， 提升觀測儀器設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和地面綜合觀測能力， 促進(jìn)氣象觀測質(zhì)量再上新臺(tái)階。