臨夏州氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害實(shí)時(shí)警報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

祁曉龍　李云春　孫玉蓮

摘要 本系統(tǒng)打破了臨夏州原有傳統(tǒng)電腦監(jiān)控模式，采用C#語言、SQL數(shù)據(jù)庫和Surfer嵌入技術(shù)，研制開發(fā)了氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害實(shí)時(shí)警報(bào)系統(tǒng)。研究結(jié)果表明：該系統(tǒng)不僅可以實(shí)時(shí)查詢到全州自動(dòng)站、區(qū)域站、土壤水分站任意時(shí)次的降水、溫度、風(fēng)力等氣象要素，還可將這些氣象要素的實(shí)況監(jiān)測(cè)值、累計(jì)值按活動(dòng)線路、區(qū)域?qū)崟r(shí)傳輸?shù)绞謾C(jī)，從而實(shí)現(xiàn)重大活動(dòng)現(xiàn)場氣象保障功能。該系統(tǒng)具有高度自動(dòng)化、報(bào)警短信發(fā)送及時(shí)、服務(wù)內(nèi)容針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，極大地減輕了基層氣象業(yè)務(wù)人員工作強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞 氣象災(zāi)害；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；質(zhì)量控制；自動(dòng)化；短信報(bào)警；甘肅臨夏

中圖分類號(hào) P429 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）04-0203-03

Abstract In order to break the original traditional computer monitoring mode in Linxia Prefecture，using C# language programming，SQL database and Surfer embedding technology，the quality control of meteorological monitoring equipment and real-time disaster alarm system was established.The results showed that system not only could real-time query to the automatic station，regional station and soil moisture station at any time of the precipitation，temperature，wind and other meteorological elements，but also could transmit the real-time monitoring and cumulative statistics of the meteorological elements to the mobile phone in real time according to the activity line and the area.Through the above methods，the function of the major events in the field of meteorological support was realized.With the features of a high degree of automation，timely message transmission and targeted content service，the system greatly reduces the work intensity of primary meteorological staff.

Key words meteorological disaster；real-time monitoring；quality control；automation；message alarm；Linxia Gansu

臨夏回族自治州位于甘肅省中南部，地處青藏高原東北側(cè)邊坡區(qū)和黃土高原溝壑過渡區(qū)，約為100萬hm2，農(nóng)業(yè)種植面積為16.7萬hm2[1]。臨夏地區(qū)地形復(fù)雜，氣溫、降水時(shí)空分布差異較大[2]，氣候具有多樣性和多變性，是西北地區(qū)生態(tài)脆弱區(qū)和敏感區(qū)的典型代表，是自然災(zāi)害特別是氣象災(zāi)害的高發(fā)區(qū)[3]。

臨夏州氣象災(zāi)害種類多，發(fā)生頻率高，涉及范圍廣，影響程度深，是全省氣象災(zāi)害最嚴(yán)重的地區(qū)之一，臨夏氣象災(zāi)害占到整個(gè)自然災(zāi)害的87%以上[4]。干旱、冰雹、霜凍、暴雨、寒潮、低溫凍害、大風(fēng)、連陰雨等氣象災(zāi)害及其引發(fā)的泥石流、山體滑坡、農(nóng)業(yè)病蟲害、人畜傳染病等次生災(zāi)害給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重威脅，特別是近年來由于氣候變化引發(fā)的干旱、冰雹、霜凍、暴雨、寒潮等極端天氣事件頻繁發(fā)生，全州每年因氣象災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失約占GDP的5%～6%，經(jīng)濟(jì)損失接近10億元。氣象防災(zāi)減災(zāi)建設(shè)刻不容緩，應(yīng)對(duì)氣候變化的能力亟待提高。

加快氣象現(xiàn)代化建設(shè)，加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警能力建設(shè)，建立以信息化為基礎(chǔ)的現(xiàn)代監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警體系，構(gòu)建防災(zāi)減災(zāi)工作機(jī)制，全面提高氣象災(zāi)害的防御能力和水平，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

臨夏州已建成自動(dòng)站、區(qū)域站和土壤水分站等各種自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn)共196個(gè)，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類災(zāi)害性天氣的有效監(jiān)測(cè)。如何讓監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)在氣象服務(wù)產(chǎn)品開發(fā)、重大活動(dòng)保障、預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)、天氣機(jī)理研究等方面發(fā)揮重要作用就顯得十分重要。

“氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害實(shí)時(shí)警報(bào)系統(tǒng)”旨在提高現(xiàn)有氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和保障能力、災(zāi)害性天氣實(shí)時(shí)報(bào)警能力、重大活動(dòng)氣象保障能力、專業(yè)專項(xiàng)氣象服務(wù)能力、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的應(yīng)用能力。

2 甘肅省氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害預(yù)警現(xiàn)狀

近年來，全省氣象工作者對(duì)氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害預(yù)警進(jìn)行了大量有益的探索和研究，先后開發(fā)研制出“甘肅省氣象信息中心報(bào)文傳輸監(jiān)控平臺(tái)”“自動(dòng)（區(qū)域）氣象站綜合應(yīng)用平臺(tái)”“氣象資料業(yè)務(wù)系統(tǒng)操作平臺(tái)（MDOS）”“綜合氣象觀測(cè)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)（甘肅?。薄案拭C省氣象數(shù)據(jù)收發(fā)全網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)”及“甘肅省氣象資料一體化QQ群”，但依然存在以下缺陷。

2.1 監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量控制手段不完善

對(duì)于氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控主要依托傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)監(jiān)控軟件，可以了解這些站點(diǎn)的運(yùn)行情況。但在一般情況下，除非派專人監(jiān)控業(yè)務(wù)流程，否則站點(diǎn)發(fā)生故障很難發(fā)現(xiàn)，往往接到上級(jí)業(yè)務(wù)管理部門通知才去維護(hù)，可能已造成長時(shí)間的資料缺測(cè)，而設(shè)置專人不間斷監(jiān)控工作強(qiáng)度大，不符合基層氣象部門基本實(shí)際。

2.2 局地短時(shí)災(zāi)害性觸發(fā)機(jī)制不健全

災(zāi)害性天氣如暴雨、大風(fēng)等往往具有突發(fā)性、局地性，預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)難度大，做好災(zāi)害性天氣的臨近預(yù)警是防范災(zāi)害的重要手段。由于災(zāi)害性天氣多為中小尺度天氣系統(tǒng)，往往在實(shí)際監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中容易被忽視而預(yù)警滯后，特別是對(duì)于凌晨出現(xiàn)的更是難以進(jìn)行預(yù)警服務(wù)。

3 臨夏州氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害實(shí)時(shí)警報(bào)系統(tǒng)

“臨夏州氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量控制與災(zāi)害實(shí)時(shí)警報(bào)系統(tǒng)”主要有短期報(bào)警（包括監(jiān)測(cè)設(shè)備故障報(bào)警、災(zāi)害性天氣臨近報(bào)警、手機(jī)查詢各類氣象監(jiān)測(cè)要素?cái)?shù)據(jù)和重大活動(dòng)氣象保障等）、服務(wù)產(chǎn)品（包括圖像、文字、加密數(shù)據(jù)應(yīng)用等）、災(zāi)害信息庫（包括查詢統(tǒng)計(jì)分析）、服務(wù)日志（包括信息發(fā)送、接受人員及手機(jī)、查詢內(nèi)容及反饋內(nèi)容時(shí)間等）等功能（圖1）。

3.1 短信報(bào)警功能

3.1.1 監(jiān)測(cè)設(shè)備故障報(bào)警功能。對(duì)區(qū)域站、自動(dòng)站、自動(dòng)土壤水分站及主要網(wǎng)絡(luò)鏈路進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控，出現(xiàn)傳輸或數(shù)據(jù)異常時(shí)自動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員發(fā)送維護(hù)信息，提醒維護(hù)人員及時(shí)維護(hù)和保障（圖2）。

3.1.2 災(zāi)害性天氣臨近報(bào)警功能。對(duì)可能出現(xiàn)的高溫、大風(fēng)、大（暴）雨、低溫、霜凍等災(zāi)害性天氣及地質(zhì)災(zāi)害等次生災(zāi)害按照設(shè)定的閾值條件（圖3），實(shí)時(shí)發(fā)送報(bào)警信息，提醒業(yè)務(wù)服務(wù)人員高度關(guān)注天氣演變，及時(shí)進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)。

3.1.3 手機(jī)實(shí)時(shí)查詢降水等氣象要素?cái)?shù)據(jù)功能。通過手機(jī)實(shí)時(shí)查詢自動(dòng)站、區(qū)域站和土壤水分站任意時(shí)次氣象要素（圖4～6）、累計(jì)值、土壤墑情等，不受時(shí)間、場所、環(huán)境的限制。

3.1.4 重大活動(dòng)氣象保障功能。開展重大活動(dòng)的氣象保障服務(wù)時(shí)，可按活動(dòng)區(qū)域分區(qū)、分片設(shè)置站點(diǎn)，給活動(dòng)組織人員、氣象保障人員等發(fā)送定制，提高現(xiàn)場氣象保障水平。

3.2 服務(wù)產(chǎn)品

為氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)和科研提供文字、圖形產(chǎn)品（圖7），便于業(yè)務(wù)人員進(jìn)行個(gè)例分析總結(jié)、開展氣象服務(wù)、進(jìn)行科學(xué)研究、氣象災(zāi)害評(píng)估等；可全程記錄整個(gè)災(zāi)害性天氣過程的時(shí)空演變并進(jìn)行動(dòng)畫演示。可自動(dòng)生成災(zāi)害性天氣信息庫，同時(shí)提供人工干預(yù)端口，為災(zāi)情分析、天氣過程回顧、模型建立提供依據(jù)。自動(dòng)生成各類日志文件，對(duì)已發(fā)送信息、時(shí)間、手機(jī)號(hào)碼、收發(fā)狀態(tài)、查詢的內(nèi)容及號(hào)碼等自動(dòng)記錄[5]。

4 主要技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

系統(tǒng)采用C#語言和SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、無需人工干預(yù)。主要內(nèi)容包括以下方面：

4.1 主要技術(shù)

短信貓接口主要提供3個(gè)功能函數(shù)：①Open函數(shù)，連接短信貓，建立COM通信信道；②SendMsg函數(shù)，發(fā)送短信文本；③Close函數(shù)，斷開短信貓，關(guān)閉通信信道[6]。

4.2 創(chuàng)新點(diǎn)

本系統(tǒng)改變傳統(tǒng)電腦監(jiān)控模式，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)的短信預(yù)警和設(shè)備報(bào)障方式，同時(shí)兼顧生產(chǎn)服務(wù)產(chǎn)品；把業(yè)務(wù)服務(wù)人員從繁雜的工作中解脫出來，使得服務(wù)保障更加高效快捷。

系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求，自由設(shè)置各種報(bào)警閾值和不同的服務(wù)對(duì)象（管理人員、預(yù)報(bào)人員、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員、專業(yè)用戶等），報(bào)警內(nèi)容針對(duì)性強(qiáng)?？扇旌蚋櫲葑詣?dòng)站、區(qū)域站降水、溫度、風(fēng)力等各類要素，按要求定時(shí)發(fā)送各類統(tǒng)計(jì)手機(jī)信息；可通過手機(jī)實(shí)時(shí)查詢國家級(jí)自動(dòng)站、區(qū)域站、土壤水份站任意時(shí)次、降水、氣溫等氣象要素的實(shí)況監(jiān)測(cè)值、累計(jì)值；系統(tǒng)對(duì)警報(bào)發(fā)送情況等建立了服務(wù)日志數(shù)據(jù)庫，便于業(yè)務(wù)管理。系統(tǒng)自主設(shè)計(jì)，開發(fā)及維護(hù)成本低，功能設(shè)計(jì)模塊化，可擴(kuò)展性好，維持費(fèi)用低、配置簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定，能極大地減輕業(yè)務(wù)值班人員的值守強(qiáng)度，可在全省推廣。

5 參考文獻(xiàn)

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[2] 孫玉蓮，邊學(xué)軍，韋伯龍，等.厄爾尼諾與拉尼娜事件與臨夏氣候相關(guān)分析[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，26（8）：105-108.

[3] 尹先志，牛潤和，孫玉蓮，等.臨夏氣象[M].北京：氣象出版社，2011.

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[7] 周陽，黃浩云，李志強(qiáng).基于C#與Surfer Automation完成大氣污染擴(kuò)散等值線自動(dòng)化生成[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2011（1）：31-34.