榆林市區域自動氣象站信息分析綜合應用系統設計與實現

王 云,徐振明,萬紅衛

(1.榆林市氣象局,陜西榆林 719000;2.成都信息工程學院,成都 610225)

榆林市區域自動氣象站信息分析綜合應用系統設計與實現

王 云1,徐振明2,萬紅衛1

(1.榆林市氣象局,陜西榆林 719000;2.成都信息工程學院,成都 610225)

利用計算機編程和信息處理技術,開發榆林市 184個區域自動氣象站運行監控和數據分析綜合應用系統。該系統能夠自動顯示區域自動氣象站實時觀測數據;自動監控報文傳輸和蓄電池狀態;對正在發生或可能發生的高溫、大風、強降水等災害性天氣自動報警;查詢統計區域自動氣象站實時和歷史資料,并利用 AnyChart控件和 SURFER軟件自動生成圖像圖表文件。

區域氣象站;質量監控;資料處理

近年來,區域自動氣象站 (以下簡稱區域站)不斷增加,為中小尺度天氣分析和氣象信息服務提供更多的實時觀測數據。但區域站多是無人值守的自動觀測站,故障發生率高,維修不及時常會造成數據中斷,且觀測數據均沒有整理,不能實現資料統計積累。為了有效提升區域站數據傳輸質量,最大限度利用區域站實時觀測資料,不斷增強公共氣象服務和防災減災能力,發揮區域站建設的效益,利用榆林市 184個區域站,設計開發榆林市區域站信息分析綜合應用系統。

1 設計思路

圖 1 系統功能框架圖

系統利用 VB.net+JAVA+MSSQL作為開發平臺,主要包括質量監控、實時報警和數據處理 3個功能模塊,總體架構見圖 1。系統每小時自動查詢區域站數據庫,傳輸區域站報文,對站點災害性天氣進行實時監控,通過語音和短信自動報警。區域站歷史和實時資料通過 AnyChart控件和 SURFER軟件處理,自動生成各類圖表圖像,應用于網站或氣象服務材料。系統 3個模塊之間相互獨立運行,易于擴展,安全穩定。

2 功能實現

2.1 質量監控

每個整點后 10 min,系統自動連接區域站數據庫,用 SQL語言逐一查詢所有區域站整點報文數據入庫時間記錄,以此判別區域站是否有缺報或逾限,如有缺報或逾限站點,則語音和短信報警,提醒保障人員及時處置相關故障,并將缺報或逾限站點信息、發生時間等內容記錄入庫,便于日后分析統計整體傳輸質量;每日 08:30,系統自動查詢區域站數據庫各站點 08:00的電池電量,若電池電量低于 50%,則語音和短信報警提醒,內容包括電池電量低的站點名稱和站號、電池電量值和上次更換電池時間等內容,避免供電不足導致傳輸質量下降。

2.2 實時報警

根據業務規定,結合榆林氣候特點,對雨量、風速和溫度等氣象要素設定不同報警閾值,短時強降水報警閾值為一小時降水量≥10 mm,大風報警閥值為瞬時風速≥17 m/s,高溫報警閾值為實時觀測氣溫≥35oC,低溫報警根據不同季節和農事需要,設定不同的閾值。監測數據每小時更新一次,整點后 10 min,系統自動連接區域站數據庫,讀取上一時次各氣象要素監測值,與所設置閾值比較,若監測值超過閾值,說明該區域可能會有災害性天氣發生,系統通過語音或短信報警,第一時間提醒業務人員采取相關措施,同時將站點信息,監測要素值,發生時間等自動記錄入庫,便于分析統計。

2.3 數據處理

系統自動查詢統計區域站各類氣象要素任意時段的累計值、平均值、最大值、最小值等,利用統計數據,自動制作色斑圖、曲線圖、餅狀圖等,并以網站形式發布;能夠自動調入服務產品模板,插入所需圖像圖表,直接生成服務材料。

2.3.1 輸出表格 網站采用 AnyChart控件生成圖表,AnyChart控件是當前應用較廣泛的數據可視化解決方案,提供極好的視覺外觀和配色方案,用戶可根據不同的需求設計圖表,Anychart采用XM L文檔存儲數據,通過讀寫XML文檔來實現區域站數據圖表輸出。

2.3.2 輸出圖形 系統以 SURFER軟件做為后臺,VB.net通過 SURFER提供的 ActiveX對象實現數據繪圖功能。首先在 VB.net程序中創建 SURFER對象,代碼為:Set SurferApp=CreateObject("Surfer.Application")。其次需要加載數據文件,即從區域站數據庫中檢索氣溫、雨量等氣象要素和站點信息。代碼為:

SurferApp.GridData DataFile:=App.Path& " mp.dat", Algorithm: = srf Kriging,DupMethod:= srfDupNone,Show Report:=False,outgrid:=App.Path& " emp.grd",(使用克立格法將資料內插)。

Set Plot= SurferApp.Documents.Add(1)(生成一個空白的繪圖頁)。

Set ContourMapFrame =Plot.Shapes.AddContourMap(App.Path&" emp2.grd")(生成一個等值線圖)。

最后以 PNG方式導出圖片,系統調用各類服務產品模板,將圖片插入其中,亦可將圖片直接插入網站中,形成圖文并茂的服務材料。

3 結語

系統投入業務運行以來,榆林區域站傳輸質量顯著提升,氣象服務材料快速生成,并且圖文并茂,內容豐富,數據準確,尤其是實時報警功能,減輕了業務值班人員的勞動強度,避免區域站數據量多,人工逐一查看費時誤事。在 2012年7月的 3次大暴雨過程服務中,系統連續自動監測到強降水發生的時間、地點,提醒預報人員第一時間發布預警信息,使群眾能有更多的時間轉移到安全地帶,有效避免或減輕了大暴雨造成的損失。

P409

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1006-4354(2013)02-0032-02

2012-09-06

王云 (1978— ),男 ,陜西子洲人 ,學士 ,工程師 ,從事氣象業務、服務管理。