省級大氣顆粒物監(jiān)測儀在線觀測系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用

喬賀 徐進 張道遠

摘 要：為及時監(jiān)控大氣顆粒物監(jiān)測儀考核站報文上傳和分析大氣顆粒物監(jiān)測儀數(shù)據(jù)以掌握設(shè)備運行狀態(tài)，江蘇省快速開發(fā)了一套省級大氣顆粒物監(jiān)測儀在線觀測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和網(wǎng)頁發(fā)布系統(tǒng)兩大功能模塊構(gòu)成。投入業(yè)務(wù)運行后，江蘇省氣象探測中心總結(jié)了部分大氣顆粒物監(jiān)測儀站點運行問題及解決辦法，希望能為各省市探測部門提供參考。

關(guān)鍵詞：大氣顆粒物監(jiān)測儀；在線觀測系統(tǒng)；設(shè)計

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）20-0146-02

Design and Application of Provincial Online Monitoring

System for Atmospheric Particulate

QIAO He XU Jin ZHANG Daoyuan

（Jiangsu Meteorological Observation Centre，Nanjing Jiangsu 210008）

Abstract： Provincial online observation system for equipment's monitoring for atmospheric particulate was developed by Jiangsu province based on uploaded report files， so as to master the operating state of the equipment. The system consists of two major functional modules： data processing sub-system and web publishing sub-system. After running in operation， equipment problems and corresponding solutions were summarized in this paper， hope to provide reference for the departments of provinces and cities.

Keywords： atmospheric particulate；online observation system；design

從2015年4月1日00：00起，新建大氣顆粒物監(jiān)測儀站點開始質(zhì)量濃度觀測數(shù)據(jù)文件和質(zhì)控信息文件傳輸。全國大氣顆粒物監(jiān)測儀數(shù)據(jù)上傳考核站點覆蓋24個省（區(qū)、市），其中江蘇省氣象局參加考核站點達20個。江蘇省氣象局的考核站點多數(shù)是安徽藍盾光電子股份有限公司生產(chǎn)的LGH-01B和LGH-01E型號，分別對PM10和PM2.5顆粒物進行全天自動觀測，其采集采用的是貝塔射線法[1]。為第一時間監(jiān)控全省大氣顆粒物監(jiān)測儀考核站報文上傳和分析大氣顆粒物監(jiān)測儀數(shù)據(jù)以掌握設(shè)備運行狀態(tài)，有必要開發(fā)一套省級大氣顆粒物監(jiān)測儀在線觀測系統(tǒng)，供省市探測部門方便使用。本文介紹江蘇省大氣顆粒物監(jiān)測儀在線觀測系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用情況。

1 省級監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

省級大氣顆粒物監(jiān)測儀在線觀測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和網(wǎng)頁發(fā)布系統(tǒng)兩大功能模塊構(gòu)成。該系統(tǒng)具備以下功能：①對小時大氣顆粒物監(jiān)測儀報文解析入庫；②大氣顆粒物監(jiān)測儀報文時序圖；③大氣顆粒物監(jiān)測儀觀測數(shù)據(jù)曲線圖（濃度、流量、氣溫、氣壓、相對濕度）；④大氣顆粒物監(jiān)測儀觀測站點信息。

系統(tǒng)采用C/S（客戶端/服務(wù)器）與B/S（瀏覽器/服務(wù)器）相結(jié)合的方式設(shè)計；編程語言方面，系統(tǒng)采用C#語言開發(fā)；數(shù)據(jù)庫軟件是Microsoft SQL Server，部署操作系統(tǒng)選用Windows；運行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境主要依托氣象業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)[2]。與以往自行開發(fā)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)不同的是，該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫方面設(shè)計了大量的存儲過程，極大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。該系統(tǒng)在省級一級部署，支持省市縣三級應(yīng)用。

1.1 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

大氣顆粒物監(jiān)測儀觀測站點的業(yè)務(wù)軟件具有數(shù)據(jù)采集和傳輸功能，逐小時采集大氣顆粒物監(jiān)測儀數(shù)據(jù)存儲在本地，并通過氣象內(nèi)網(wǎng)將指定格式報文定點傳輸至省信息中心數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器。數(shù)據(jù)分析處理模塊的報文源自省信息中心自動分發(fā)，解析成功的數(shù)據(jù)永久存儲在數(shù)據(jù)庫。

1.1.1 報文命名及數(shù)據(jù)格式。氣溶膠質(zhì)量濃度觀測站數(shù)據(jù)文件命名規(guī)則為：Z_CAWN_I_IIiii_yyyymmddhh0000_O_AER-FLD-觀測要素種類-儀器類型代碼.txt。

氣溶膠質(zhì)量濃度觀測數(shù)據(jù)文件的格式規(guī)定見《氣溶膠質(zhì)量濃度觀測系統(tǒng)建設(shè)指南（征求意見稿）》。其中：文件內(nèi)數(shù)據(jù)為世界時，每條數(shù)據(jù)單獨成行，每行內(nèi)不同觀測數(shù)據(jù)要素以英文輸入法的逗號分隔。若無某粒徑質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，則以固定數(shù)值-999.9填補。儀器測量數(shù)據(jù)標識及含義見表1。

1.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計。數(shù)據(jù)處理服務(wù)器安裝Microsoft SQL Server 2005軟件，根據(jù)需求，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)需建立1個數(shù)據(jù)庫，含3個數(shù)據(jù)表，其中ObsData表用于存放觀測數(shù)據(jù)，Station_common表用于存放站點基礎(chǔ)信息，HrSeqInDay表用于存放固定的時次信息。

1.2 網(wǎng)頁發(fā)布系統(tǒng)

網(wǎng)頁發(fā)布系統(tǒng)總體架構(gòu)[3]設(shè)計采用基于ASP.NET的B/S的三層體系結(jié)構(gòu)。這三層體系結(jié)構(gòu)由瀏覽器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫組成，并結(jié)合C#語言、HTML語言、JavaScript腳本語言、ASP.NET等技術(shù)，后臺數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server 2005。

網(wǎng)頁發(fā)布系統(tǒng)可通過Web瀏覽方式查詢實時大氣顆粒物監(jiān)測儀觀測報文時序圖、觀測數(shù)據(jù)曲線圖（濃度、流量、氣溫、氣壓、相對濕度）和觀測站點信息。

1.3 數(shù)據(jù)評估系統(tǒng)

報文上傳率和要素缺測率是反映大氣顆粒物監(jiān)測儀運行穩(wěn)定度和可靠性的重要性能指標，也是業(yè)務(wù)運行中各級管理部門和保障部門以及生產(chǎn)廠家關(guān)注的量化指標。對于大氣顆粒物監(jiān)測儀，報文上傳率和要素缺測率統(tǒng)計參考公式如下：

[報文到報率=實到報文數(shù)應(yīng)到報文數(shù)×100% ] （1）

[要素缺測率=應(yīng)到要素數(shù)-實到要素數(shù)應(yīng)到要素數(shù)×100% ] （2）

2 系統(tǒng)應(yīng)用

大氣顆粒物監(jiān)測儀在線觀測系統(tǒng)業(yè)務(wù)運行以來，通過對小時報文的解析監(jiān)控和數(shù)據(jù)的直觀展示，方便管理部門和各級運行監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)若干問題，見表2。

3 結(jié)語

省級大氣顆粒物監(jiān)測儀在線觀測系統(tǒng)基于江蘇省建設(shè)的20個大氣顆粒物監(jiān)測儀觀測站點設(shè)計開發(fā)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了大氣顆粒物監(jiān)測儀報文時序圖查詢、觀測數(shù)據(jù)曲線圖（濃度、流量、氣溫、氣壓、相對濕度）查詢等功能，數(shù)據(jù)評估及時準確，在實際業(yè)務(wù)中為保障本省大氣顆粒物監(jiān)測儀站點正常運行發(fā)揮了重要作用。該系統(tǒng)界面簡潔友好，可移植性高，便于向外省推廣。

參考文獻：

[1]周紅根，周青，張正，等.自動土壤水分觀測儀實時運行監(jiān)控系統(tǒng)[C]//經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會年會（第二卷），2010.

[2]喬賀，周紅根，王錳，等.江蘇省能見度儀運行監(jiān)控系統(tǒng)研究[C]//第28屆中國氣象學(xué)會年會——S1第四屆氣象綜合探測技術(shù)研討會，2011.

[3]王玉彬，周海光，蘇德斌，等.天氣預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)及設(shè)計[M].北京：氣象出版社，2006.