縣級災害性天氣監測報警系統設計與實現

干兆江

摘要 基于全國氣象部門統一布設的新型自動氣象站，使用C#語言編寫程序，讀取并分析分鐘級觀測數據文件，根據設定的參數進行災害性天氣的報警，并利用圖文、聲音和記錄日志的方式，提醒業務人員及時發布氣象災害預警信號，提高氣象災害預警信號發布的準確率和及時性。

關鍵詞 災害性天氣；監測報警；新型自動氣象站；分鐘級觀測數據；系統設計

中圖分類號 P409 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）14-0207-02

隨著全球氣候變暖，極端天氣氣候事件的出現頻率發生變化，呈現出增多增強的趨勢。社會公眾對氣象災害預警信號及時率和準確率的要求越來越高。新型自動氣象站已經逐漸在全國氣象部門布設完成，采用統一標準、統一規格的設計，要素設計更為全面科學，提高了地面常規要素觀測和災害天氣觀測的準確度。縣級災害性天氣監測報警系統的設計與實現可以更好地發揮新型自動氣象站的觀測優勢，為氣象災害預警信號的發布提供可靠的數據支撐，有效防御和減輕氣象災害，保護國家和人民生命財產安全。

1 系統設計思路

1.1 數據源的選擇

目前大部分災害性天氣監測平臺的設計都是基于全國綜合氣象信息共享平臺（CMISS）數據，但該平臺的數據來源為臺站上傳的自動氣象站觀測數據，不能避免數據傳輸、入庫的滯后性[1]，而且目前大部分氣象臺站的數據傳輸間隔為5 min，不能滿足實時監測的要求。為此嘗試從另一種思路解決，即直接讀取臺站自動氣象站觀測數據。

由于新型自動氣象站使用了統一的標準進行設計[2]，所有臺站的分鐘級觀測數據文件、常規要素部分均使用統一的存儲格式。能見度部分由于接入方式不同，分別存放于新型自動站或獨立能見度數據文件中，而能見度數據為視程障礙類現象能見度，其數據又來源于格式統一的視程障礙現象綜合判斷數據文件中。因此，開發相關的程序讀取數據不需要考慮不同臺站類別或觀測要素的差異。

新型自動氣象站觀測數據分為設備、質控、訂正3類，其中設備數據為自動站設備原始輸出數據，質控數據為設備數據經過ISOS軟件自動質控后生成的數據，訂正數據為質控數據經過ISOS軟件訂正后生成的數據，為了防止極端氣象數據被ISOS軟件質控后不可讀取，仍然使用設備數據作為數據源。

1.2 開發語言的選擇

為了保證系統的可用性和兼容性，系統選擇C#作為開發語言，基于.NET Framework 4.0環境。C#是微軟公司發布的一種面向對象的、運行于.NET Framework之上的高級程序設計語言，在繼承C和C++強大功能的同時去掉了其復雜特性，使程序員可以快速地編寫各種基于Microsoft .NET平臺的窗口應用程序[3-4]。C#語言和.NET Framework 4.0環境是目前臺站業務軟件開發所使用的語言和平臺，可以保證所有運行臺站地面綜合觀測業務軟件的計算機均可正常運行災害性天氣監測報警系統。

2 系統流程及關鍵技術

2.1 系統流程

系統主體流程如圖1所示，使用時間控件進行流程控制，每天0：00寫日初始日志，每分鐘的55秒獲取數據，當獲取數據成功后將報警檢查參數設置為Y，進行報警判斷，并再次將報警檢查參數設置為N，避免程序重復進行報警判斷占用系統資源。

2.2 關鍵技術

為了避免出現災害性天氣時，系統每分鐘頻繁報警帶來干擾，引入了“當前報警級別”參數變量。達到某類災害性天氣相應的報警級別并報警后，再次達到同類現象同級別及以下的報警標準時，不再報警，同時主界面沒有該類現象的“重置”按鈕，點擊主界面相應的“重置”按鈕后，恢復正常的報警狀態。建議臺站操作如下：報警后發布氣象災害預警信號，同類現象同級別及以下暫停報警，達到更高級別仍然報警；解除氣象災害預警信號后，點擊主界面相應現象的“重置”按鈕，恢復該類現象所有級別的報警功能，再次達到相應級別標準后繼續報警。

3 系統功能實現

系統程序為綠色版，可以直接拷貝執行程序，程序運行會自動生成初始配置文件。支持多程序啟動和網絡路徑訪問，既可以作為單站監測系統使用，也可供上級氣象臺和業務管理部門遠程監控。

為了保證適用于不同臺站和不同的軟件安裝環境，程序的參數設置功能如圖2所示，可以對臺站名稱、區站號、數據源路徑、雨量數據源等進行設置，而且與臺站地面綜合觀測業務軟件設置方法基本一致，保證臺站業務人員方便使用。系統提供了默認的報警聲音，同時也支持自定義報警聲音設置，方便使用人員靈活調整。

程序允許初次運行向導式參數設置，并提供默認配置參數和配置文件初始化等功能，使程序簡單易用，用戶可以根據需求對報警閾值參數進行修改，為解決預警信號的提前量問題提供一種解決思路。

系統通過對常規氣象要素數據文件的自動監測，實現暴雨、暴雪、寒潮、大風、高溫的報警；通過對視程障礙現象綜合判斷文件的監測，實現沙塵暴、大霧、霾的報警；通過對降水天氣現象數據文件的監測，實現冰雹的報警。

程序可以實現數據監控功能，便于對各觀測要素數據進行實時監測（圖3）。每分鐘的55秒讀取采集原始數據，避開業務軟件對數據進行讀取的時間，并在達到設置的報警標準值時，啟動報警模塊。報警模塊對各類災害性天氣使用彈出窗口、提示聲音、寫日志文件3種方式提醒，使業務人員對災害性天氣的監測可看、可聽、可查，保證系統的可用性。

4 參考文獻

[1] 趙芳，熊安元，張小纓，等.全國綜合氣象信息共享平臺架構設計技術特征[J].應用氣象學報，2017，28（6）：750-758.

[2] 劉晉生，黨文生，宿秋蘭.新型自動氣象站技術簡介[J].山東氣象，2014，34（1）：84-86.

[3] 熊安元，趙芳，王穎，等.全國綜合氣象信息共享系統的設計與實現[J].應用氣象學報，2015，26（4）：500-512.

[4] 王冰嫻.氣象綜合觀測系統遠程監控報警系統設計與實現[D].成都：電子科技大學，2009.