區域自動站數據異常監控審核系統建設

劉紹龍

（福州市氣象局，福建 福州 350014）

1.福州市區域自動站數據監控現狀

“十一五”期間，福州市全面加快綜合氣象觀測站網建設，目前已建成165個鄉鎮區域自動氣象站，氣象監測站網初具規模，基本實現區域自動站覆蓋到每個鄉鎮，并成立了信息網絡與裝備保障中心，負責對全市165個區域自動站的維護與保障，為氣象預報服務、應對氣候變化以及氣象科研提供了有力支撐。

目前，區域自動站在線狀態監控預警、數據上傳監控等軟件已投入業務應用，有效保障了數據的完整性與及時性。但因區域自動氣象站傳感器（如溫濕傳感器、氣壓、雨量、風向風速傳感器等）出現故障，造成區域自動站觀測數據異常的現象較多，在國內還未見有對區域自動站數據異常監控和審核的系統[1]。因數據異常或錯誤，區域自動站歷史數據的應用存在諸多隱患，應用價值難免要打折扣。在氣象防災減災服務中，實時數據的真實有效性要依靠人工進行篩選，效率低，并且難免會出現遺漏[2]。

隨著福州市經濟持續高速的發展，防災減災、城市建設、農業、海洋、水利、國土、環保、交通等多個領域對氣象資料應用需求日益增強。因此，氣象部門要在加強區域氣象監測能力建設的同時，進一步加強區域自動氣象站觀測資料的異常監控和審核[3]。對監控中發現的問題，實現異常數據報警，第一時間查找原因，及時排除故障，對異常數據做出紀錄備注，生成異常數據統計報表，以備資料應用時進行過濾處理，提高資料真實可用性。同時，也可以增強市氣象信息與裝備保障中心及時發現區域自動站故障的能力，提升保障維護響應效率。

2.福州市區域自動站數據異常監控審核系統功能

自動站數據監控系統功能結構圖如圖1所示。

圖1 系統功能結構圖

根據《福州市自動氣象站業務運行管理規定》和實際工作的需求，區域自動站數據異常監控審核系統依托于區域自動站原始數據，系統實現區域自動站數據采集入庫后，對自動站數據進行監控及審核，具體功能如下：

（1）制定并判斷各氣象要素值異常級別；

（2）通過時間與空間比對，甄別區域自動站數據異常狀況；

（3）區域自動站數據實時入庫；

（4）設計異常數據說明文檔；

（5）區域自動站數據備份、恢復、查詢、統計。

3.福州市區域自動站數據異常監控審核系統設計

3.1 系統技術路線

對于福州市氣象局而言，區域自動站數據異常監控審核系統有著極其重要的應用，這對系統的穩定性提出了很高的要求。而且單位內原有大量業務數據資源，要求將要建設的數據庫系統應具有較好的集成性和可擴展性。

系統采用以下技術路線：

（1）服務器操作系統：Microsoft Windows Server 2008；

（2）客戶端環境：Windows XP/Windows 2000操作系統、IE6.0及以上版本；

（3）數據庫：Oracle 10；

（4）開發語言：Delphi7.0；

（5）GIS平臺采用現有的自動站信息管理系統的GIS平臺；

（6）系統架構：數據層、業務邏輯層、表現層分離；

（7）支持組件化開發。

3.2 系統設計方案

本系統通過深入分析福州市自動站的通訊方式和數據格式，從中提取需要的數據，例如報文中的氣象要素數據、氣溫、雨量、風向、風速和報文到達的時間，將這些數據進行整合，使用表格、GIS地圖形式直觀地在軟件中顯示出來[4]。本系統實時對站點的健康狀態進行評估，假如判定一站點為故障站點,即會發出桌面告警,從而提高了站點故障排查的及時率。如圖2所示。

圖2 區域自動站數據異常監控審核系統結構圖

3.3 系統模塊

該系統分為4個模塊：自動站監控模塊、異常數據報警模塊、異常數據顯示模塊、數據庫模塊。

（1）自動站監控模塊

自動站站點位置信息與GIS地理信息系統融合，站點以圖標方式在地圖中標識，正常、異常、缺測站點以不同顏色圖標顯示，用戶可以直觀看出哪個地區的自動站數據異常。本系統采用現有的自動站信息管理系統的GIS平臺，提供行政區域圖和衛星影像圖作為背景圖層，對地圖進行放大、縮小、漫游操作；并生動地顯示各站點的位置、數據傳輸狀態和各氣象要素信息。

（2）異常數據報警模塊

1）數據缺測報警：有缺測數據時，以圖形方式實現報警功能。

2）數據超過閾值監控：設置溫度、雨量、風速、氣壓、相對濕度、能見度的正常值范圍，各要素實況數據值超過閾值時，以圖形方式實現報警功能。

（3）異常數據顯示模塊

1）異常數據以列表方式詳細顯示。

2）區域自動站歷史數據異常甄別，選定文件路徑后，系統自動將文件審核后的結果以列表方式顯示。

（4）數據庫模塊

采用現有福州市防災減災氣象服務信息系統中區域自動站數據備份工具，對區域自動站數據進行備份、恢復、查詢、統計。

自動站數據監控界面如圖3所示。

異常數據列表顯示如圖4所示。

圖3 自動站數據監控界面

圖4 異常數據列表顯示

4.結束語

本文建立了與現代氣象業務體系相配合的福州市區域自動氣象站數據異常監控審核系統，改變了以往自動站管理能力差、數據傳輸半程監控的狀況，該系統對區域自動站各類觀測資料進行數據傳輸的全程監控，提高了自動站點的使用效率，為自動站數據順利傳輸提供了切實有效的保障手段。系統于2011年1-3月試運行，4月份開始正式運行，目前運行情況良好，自動站報文的傳輸及時率都可以達到98%以上，基本達到了軟件開發的目的。

[1]王旭，劉光博，李曉玲.海南省自動氣象站監控系統建設[J].氣象水文海洋儀器，2010，9(3)：133-137.

[2]馬渝勇，方國強，劉一謙等.從汶川大地震談應急氣象通信技術[J].氣象，2009，35(11)：123-130.

[3]劉光博.分布式文件系統在氣象業務中的應用初探[J].氣象研究與應用，2009,30(1)：88-90.

[4]全文杰，趙為，練列敏.中尺度制動站數據處理系統[J].廣西氣象，2006，27(4)：54-56.