新型自動氣象站數據備份方法設計與應用

張志龍，尹雪梅，成曉裕

(1.河北省豐南區氣象局，河北豐南 063300；2.四川省攀枝花市氣象局，四川攀枝花 617000；3河北省氣象信息中心，河北石家莊 050021)

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新型自動氣象站數據備份方法設計與應用

張志龍1，尹雪梅2，成曉裕3

(1.河北省豐南區氣象局，河北豐南 063300；2.四川省攀枝花市氣象局，四川攀枝花 617000；3河北省氣象信息中心，河北石家莊 050021)

自2014年開始使用新型自動氣象站ISOS軟件采集數據，特殊情況下存在數據丟失的風險，針對此，提出了編制多個批處理文件，自動按時對ISOS軟件全部數據分別對應24個文件夾進行備份，當出現數據文件被破壞的情況時，仍可在備份文件夾中找回異常前的所有正常數據，解決了實時備份存在的不足，提高新型站現用計算機ISOS軟件數據安全性。

新型自動氣象站；數據備份；設計；應用

自2014年開始氣象臺站使用新型自動氣象站(以下簡稱“新型站”)ISOS軟件采集數據，軟件使用或維護不當時數據庫容易損壞，雷擊或網絡安全等原因可能造成參數、數據的損壞或丟失。為避免丟失數據，軟件開發團隊在MOI3.0.0.2及其后版本中設計了自動隱藏備份MOI數據的功能，使軟件功能更加完善。

各臺站為了防范異常情況下數據丟失，一般采用20：00后人工備份所有數據的做法。目前有些臺站使用自己編寫的數據備份程序，通過自動運行，對所有數據實時進行備份，極大地保證了所有數據的安全。但實時備份存在一個嚴重缺陷，當數據文件被破壞時，實時備份會覆蓋之前備份的正常數據，導致備份功能失去作用。針對此問題，筆者設計了ISOS軟件數據的多渠道自動備份方法，并針對幾種特殊情況給出了備份數據的應用方法。

1　數據備份與應用

1.1MOI軟件數據自動備份與應用

1.1.1MOI軟件按設置自動備份數據。為確保數據安全[1]，使用MOI軟件自帶的備份數據功能時，應設置為向異機進行備份。在MOI軟件“參數”菜單“臺站參數”功能中，在“報文編發、數據備份”頁面右下角“數據備份”“測報業務機備份”中，勾選“啟用”，周期選擇每天或每小時。選擇每天，在每日08：12和20：12各備份一次；選擇每小時，在每小時12分備份一次；備份目錄選擇其他內網計算機共享盤映射到本機盤符下的文件夾，點擊測試，如果顯示“本機備份測試成功”，單擊“保存”，MOI軟件即可按設置好的路徑定時備份(圖1a)。MOI軟件自動備份D:ISOSMOI目錄下的AwsDataBase、Configure和MOIRecord 3個文件夾內容[2]，次日將其打包為MOIBackupYYYYMMDD.zip文件，每日形成1個壓縮文件；MOI軟件每天檢查備份文件數量，僅保留最近7 d的備份文件，超過7 d的備份文件自動刪除。備份數據中，AwsDataBase文件夾下，CIIiii_YYYY.db文件(以下簡稱C庫)為原始數據庫，保存分鐘數據、小時數據、天氣現象等；BIIiii_YYYY.db文件(以下簡稱B庫)保存經過質控的小時數據、日照數據、日數據和降水分鐘數據等。Configure文件夾下為審核規則庫和參數文件。MOIRecord文件夾下為發報記錄文件。

1.1.2MOI軟件自動“隱藏”備份數據。無論是否啟用MOI軟件自帶的備份數據功能，MOI軟件均會在D:ISOSMOI文件夾下的隱藏文件夾“～BackupTemp”下，每日備份上述數據。本機數據備份是默認的，只要軟件正常運行，就一定有備份數據存在。打開“我的電腦”，選中地址欄中的“我的電腦”(WIN系統是打開“計算機”，選中地址欄中的“計算機”)，輸入“D:ISOSMOI～BackupTemp”，可找到這些備份數據(圖1b)。

當現用機無法正常工作時，應及時啟用備份計算機[3](以下簡稱備份機)，因此備份機中的ISOS軟件應隨著現用機軟件同時升級。當現用機B庫或C庫異常，或遇到緊急情況需要啟用備份機發報時，先關閉備份機MOI軟件及DbAuto.exe程序，將備份的壓縮文件解壓縮后，將其中的B庫或C庫覆蓋拷貝到備份機D:ISOSMOIAwsDataBase文件夾下，打開MOI軟件，即可開始正常工作[4]。

為避免重復備份數據，MOI軟件中不用設置自動備份數據。MOI軟件自動“隱藏”備份數據簡單、方便，但不能對SMO軟件、MOIFTP軟件的數據[5]進行備份，因此需要按照地面氣象觀測規范的要求，設計其他的備份數據方法。

1.2數據的常規自動備份方法與應用

1.2.1備份機一小時一次全目錄備份。新型站現用機出現故障時，應立即啟用新型站備份機，因此需要每小時進行另機全目錄備份。臺站可根據本站ISOS軟件安裝目錄、備份機映射目錄，來編制備份數據的批處理程序，然后通過設置任務計劃，每小時自動調用、運行一次該程序，把新型站數據覆蓋式復制到備份機對應文件夾中[6]。另機全目錄備份的優點是簡單方便、數據備份全面，但也存在2個缺點，一是全目錄備份會將所有文件同步，只要備份機打開MOIFTP軟件，就會有上傳數據的風險，造成現用機和備份機同時向省氣象信息中心上傳數據[7]，可能導致MDOS入庫的數據錯誤，因此不啟用備份機時禁止打開備份機ISOS軟件；二是全目錄備份復制的數據量很大，用時較長。

1.2.2重要數據增量備份。為了緊急情況下正確、快速地啟用或停止使用備份機，根據正式和非正式上傳參數文件所在目錄，編制切換參數的批處理程序，實現一鍵快速更改參數。D:ISOSMOIftp文件夾下的MobileNum.xml文件是控制數據上傳的參數文件，如不按照對應目錄備份此文件，易使備份機該參數失效。因此在備份數據前，先在新型站備份機D:ISOS文件夾下新建“文件與批處理程序”文件夾，其下再新建“正式參數文件”和“本地參數文件”2個文件夾；分別把新型站現用機、備份機D:ISOSMOIftp文件夾下的MobileNum.xml參數文件拷入“正式參數文件”、“本地參數文件”文件夾；在啟用、停止使用備份機前，通過復制對應文件夾中的參數文件來更改傳輸軟件參數更簡便快捷。除更換目錄復制外，其他文件僅選擇重要的目錄、文件覆蓋式復制到相應文件夾中，并在數據備份的批處理程序中，給DOS命令增加“增量備份參數”，盡量減少備份文件的數據量和所需時間[8]。

圖1　設置自動異機備份(a)和找“隱藏”備份的數據(b)Fig.1　Set up the automatic machine backup (a) and find the “hidden” backup data

1.3數據的特殊自動備份方法與應用當新型站現用機因病毒感染或其他原因，造成數據文件損壞時，自動常規備份的數據將覆蓋備份機中正常的數據，造成數據均丟失的嚴重后果[9]。可從采集器重新下載數據進行補救，能夠找回數據的多少因CF卡使用情況而定，當CF卡工作正常時，其容量決定儲存數據量的多少；當未安裝CF卡或CF卡工作異常時，只能從采集器中下載少量數據，且從采集器下載數據較慢，會影響ISOS軟件正常運行。因此設計更為穩妥的數據自動備份方法來對該特殊情況進行防范，發現不守班期間數據被破壞時，可從24個文件夾中快速找回數據被破壞前的正常數據[10]。

在新型站備份機“D:ISOS文件與批處理程序”文件夾下新建“數據”文件夾，其下再新建名為“01”～“24”的24個文件夾。各臺站可根據本站ISOS軟件安裝目錄、備份機映射目錄，編制24個備份數據的批處理程序；為了方便區分，批處理程序也命名為“01”～“24”，每個批處理程序向與其文件名相同的文件夾中覆蓋式復制數據；考慮到每個人工觀測時次05分前可以錄入人工觀測數據，設置24時次每時次06分啟動任務計劃，任務計劃亦命名為“01”～“24”；每個任務計劃每天僅在與其名相同的時次06分啟動一次，調用與其名相同的批處理程序，向與其名相同的文件夾中覆蓋式復制數據。如03：06啟動任務計劃03，調用“03.BAT”向“03”文件夾中覆蓋式復制數據。

2　數據按時自動備份的保障措施

2.1共享與映射網絡驅動器將新型站現用機ISOS軟件的安裝盤(默認為D盤)設為共享，為避免數據被篡改，設置共享時，不選中“允許網絡用戶更改我的文件”(WIN7系統在權限中僅勾選“讀取”)，使D盤的文件只能讀，不能改和寫，數據更加安全(圖2a)。

將備份機映射為網絡驅動器，選擇驅動器X：(圖2b，根據各站實際情況選擇或默認)，輸入新型站現用機的IP地址和盤符 (如“\XXX.XXX.XXX.XXXD”)，將新型站現用機的D盤映射成本機網絡驅動器X：。

2.2創建批處理程序在文本文件中，根據需要按照固定的命令格式，寫出若干條DOS命令并保存為擴展名為“BAT”的批處理程序。以下批處理程序中的盤符、映射驅動器名稱、目錄、省名、區站號均可根據本站的實際情況進行更改。

2.2.1切換正式上傳文件參數批處理程序。DOS命令如下：

@echo off

D:

cd

del D: ISOSMOI AwsNet*.* /s/q

del D: ISOSMOI Synop*.* /s/q

taskkill /IM MoiFtp.exe /F /T

copy D:ISOS文件與批處理程序正式參數文件MobileNum.xml D:ISOSMOIftp MobileNum.xml /y

2.2.2切換非正式上傳文件參數批處理程序。DOS命令如下：

@echo off

D:

cd

taskkill /IM MoiFtp.exe /F /T

copy D:ISOS文件與批處理程序本地參數文件MobileNum.xml D:ISOSMOIftp MobileNum.xml /y

圖2　共享與權限設置(a)和將共享盤映射為網絡驅動器(b) Fig.2　Shared and permission settings (a) and the shared disk mapped to a network drive (b)

2.2.3備份數據的批處理程序。若新型站現用機ISOS軟件安裝在D盤，通過共享映射為備份機網絡驅動器的名稱為T盤，以備份河北省54533站的數據為例，在備份機運行的批處理程序DOS命令如下：

@echo off

D:

cd

del D:ISOSMOIBak*.txt /s/q

del D:ISOSMOIAwsNet*.* /s/q

del D:ISOSMOISynop*.* /s/q

xcopy T:smo D:smo /d/s/e/y

xcopy T:smodataset河北54533AWS D:smodataset河北54533AWS /s/e/y

xcopy T:ISOSMOIawsdatabase D:ISOSMOIawsdatabase /d/s/e/y

xcopy T:ISOSMOIConfigure D:ISOSMOIConfigure /s/e/y

xcopy T:ISOSMOILog D:ISOSMOILog /d/s/e/y

xcopy T:ISOSMOIReportFiles D:ISOSMOIReportFiles /d/s/e/y

xcopy T:ISOSMOIRuleBase D:ISOSMOIRuleBase /d/s/e/y

xcopy T:ISOSMOIftp ecord D:ISOSMOIftp ecord /s/e/y

xcopy T:ISOSMOIBak D:ISOSMOIBak /d/s/e/y

xcopy T:ISOSMOIAwsNet D:ISOSMOIAwsNet /d/s/e/y

xcopy T:ISOSMOISynop D:ISOSMOISynop /d/s/e/y

copy T:ISOSMOIMOIRecordTaskRecord.xml D:ISOSMOIMOIRecordTaskRecord.xml /y

copy T:ISOSMOIftpMOIFtp.exe D:ISOSMOIftpMOIFtp.exe /y

copy T:ISOSMOIConfigureworklog.db D:ISOSMOIConfigureworklog.db /y

注：刪除命令自動清理D:ISOSMOIBak文件夾下的未打包Z文件。

2.3設置任務計劃任務計劃需要密碼啟動，先為計算機管理員設置密碼，即單擊控制面板中的用戶帳戶,設置計算機管理員的密碼。將任務設置計劃為每天啟動和每小時重復(圖3)。

圖3　設置任務計劃為每天啟動(a)和每小時重復(b)Fig.3　Set up task as start every day (a) and repeat (b) per hour

3　結論與討論

在日常使用ISOS軟件的過程中，如按上述方法編制批處理程序、設置多任務自動進行所有數據多渠道備份后，在遇到以下特殊情況時，就可以方便快捷的找回需要的數據：①ISOS軟件因計算機內存不足而自動關閉；②安裝免費殺毒軟件的現用機升級ISOS軟件，受殺毒軟件干擾導致通信參數發生變化，致使SMO軟件找不到COM口，打不開SMO軟件，使數據不能及時上傳；③免費殺毒軟件誤殺ISOS軟件某個程序，數據無法正常卸載上傳；④強雷擊造成新型站現用機癱瘓、COM口損壞等情況，影響數據及時上傳；⑤遇到病毒侵襲，從硬盤中復制數據或從采集器中下載部分數據，耗時較長，影響業務正常運行等。解決問題總是滯后的，避免出現上述問題才是明智之舉，配備適合的計算機、使用正版殺毒軟件(不安裝免費的殺毒軟件)、按要求做好防雷措施，才能盡最大限度地保障新型站數據的安全。

[1]中國氣象局．地面氣象觀測規范[M]．北京：氣象出版社，2003：103.

[2]黃思源，張志龍．地面氣象觀測綜合技術問答[M]．北京：氣象出版社，2015：109-116.

[3]黃思源，劉鈞．新型自動氣象站觀測業務技術[M]．北京：氣象出版社，2014：144-145.

[4]中國氣象局氣象探測中心．臺站地面綜合觀測業務軟件(ISOS)用戶操作手冊[M]．北京：氣象出版社，2014：126.

[5]中國氣象局．地面氣象觀測數據文件和記錄簿表格式[M]．北京：氣象出版社，2005：1-3.

[6]孫學金，王曉蕾，李浩．大氣探測學[M]．北京：氣象出版社，2009：251-256.

[7]張靄琛．現代氣象觀測[M]．北京：北京大學出版社，2000：196-206.

[8]李黃．自動氣象站實用手冊[M]．北京：氣象出版社，2007：8-9.

[9]封秀燕，何志軍，吳書成．地面氣象觀測資料電子檔案的安全性[J]．氣象科技，2013，41(2)：282-283.

[10]吳增祥．氣象檔案保護和數字氣象檔案館建設[J]．氣象科技，2001，29(2)：61-64.

Design and Application for the Data Backup Methods of New Type of Automatic Meteorological Station

ZHANG Zhi-long1,YIN Xue-mei2,CHENG Xiao-yu3

(1.Fengnan Meteorological Service,Fengnan,Hebei 063300;2.Panzhihua Meteorological Service,Panzhihua,Sichuan 617000;3.Meteorological Information Center of Hebei Province,Shijiazhuang,Hebei 050021)

The new type of automatic meteorological station ISOS software has been used to collect data since 2014,the risk of data loss exists under special circumstances.Aiming at this problem,compiling several batch files were proposed,backup was conducted on 24 folders of ISOS software on time and automatically.When a data file is damaged,you can find all the normal data in the backup folder,and solve the problem of real-time backup to improve the security of ISOS software data in the new station.

The new type of automatic meteorological station;File backup;Design;Application

張志龍(1972- )，男，河北圍場人，工程師，從事綜合氣象觀測方面研究。

2016-07-04

S 163+.7

A

0517-6611(2016)25-152-04