臺站雙套自動氣象站質量控制系統

鄭自君，王建嬙，房 鵬，劉 進，莫 芳

(1.高原與盆地暴雨旱澇災害四川省重點實驗室,四川 成都 610072;2.四川省涼山州氣象局，四川 西昌 615000； 3.貴州省沿河縣氣象局，貴州 沿河 610225)

1 引言

目前自動站實時觀測數據已融入到短時天氣預報、實況分析、科研、氣象防災減災、公眾服務等工作中，其數據質量越來越受到關注。因此，自動站觀測資料的質量控制越顯重要[1]。

四川省現已建有多套新型自動站并有部份臺站將其投入業務正式運行，全省大多數臺站已實行雙套自動站“一主一備”的運行模式。現代氣象業務對基層臺站的考核發生了改變，由以前簡單的錯情統計轉變成考核數據的準確率、可用率和數據文件傳輸的及時率，國家級、省級氣象部門啟用ASOM系統、MDOS系統后，發現基層臺站自動站數據疑誤或者錯誤的數據很多，處理數據的工作量非常大，對臺站的通報批評時有發生。按照省級氣象業務要求，自動站實時觀測數據的時效性要求為正點后10 min，因此對業務值班人員提出了非常高的要求。業務值班人員需要在第一時間及時發現自動站觀測數據的異常，并及時處理，保證數據上傳的及時性和業務數據的準確率。僅僅依靠人工難以實現，這就需要借助一定的軟件完成臺站級質量控制功能，從而提高數據的準確率、可用率。

2 研究方法及技術方案

2.1 研究方法

①每小時將兩套自動站軟件根目錄下的正點地面常規要素數據文件[2](長Z文件)同步備份到備份機，在備份機中通過程序的運行，對兩套自動站的長Z文件進行實時審核與對比，超出一定閾值進行報警，第一時間發現自動站儀器故障，并保證上傳的定時長Z文件數據準確率和可用率。所有報警信息存入一個模塊，通過點擊菜單，調出報警信息，以便人工進一步判斷分析，及時對正點地面數據文件進行質控上傳。

②通過研發自動站網絡故障、傳輸情況、數據質量分析評估系統，對自動站的網絡狀況、上傳數據(正點自動采集數據共9類要素、人工日照數據)的傳輸情況、數據質量進行監控和分析，發現故障或異常后，立刻通過通訊模塊及時、自動報警。

③每天20時后對兩套自動站參數及日數據文件自動備份到備份機的OSSMO軟件及ISOS軟件對應目錄下，當自動站主機故障時可直接更換備份機，編寫自動站資料多目標自動備份程序。

2.2 技術方案

本系統的軟件主要通過VB6.0、Foxtable編寫完成，系統功能分為3個模塊，即文件對比模塊、系統監測模塊和數據備份模塊，核心功能模塊為文件對比模塊，通過兩套自動站數據監控對比，每小時對比OSSMO 2004版軟件根目錄下的AwsSource下的正點地面常規要素數據文件(ZIIIiiiMM.YYY)，超出氣候界限值、相鄰小時最大變化值、兩套自動站差值超太大等閾值范圍時，進行報警。技術路線如圖1：

圖1 技術路線示意圖Fig.1 Schematic diagram of the technical route

3 質量控制系統功能

3.1 程序安裝環境

本程序首次使用需先安裝“自動監控程序”再復制“自動站監控系統”粘貼，以后只需要復制粘貼“自動站監控系統”即可使用，但必須安裝在D盤根目錄下，并命名為：自動站監控系統，在XP/WIN7系統下均可運行，軟件需要安裝Office2003及以上版本。

3.2 程序設置

3.2.1 基本參數設置 點擊“程序設置”→“基數參數設置”進入圖2界面。除臺站類別為可選項外，其余均人工錄入臺站信息。注意區站號為關鍵詞。注意以下操作均需點擊“保存”，并驗證管理員密碼正確方能生效。

圖2 基本參數設置示意圖Fig.2 Schematic diagram of basic parameters

3.2.2 人員信息設置 點擊“增加”，在對話框中錄入本站觀測人員姓名及手機號后點擊“確實增加”。刪除人員名單時需選中，再點擊“刪除”，在對話框中點擊“確實刪除”。

3.2.3 鬧鐘設置 觀測提示鬧鐘設置，點擊“指定”選擇音樂。報警開始和結束時間可以在下拉菜單中選擇，小時鬧鐘設置“全部選擇”和“全部取消”按鈕，也可以手動雙擊某小時顯示為對勾“√”即為選中。

3.2.4 報警聲音及遠程報警設置 報警音樂設置，可以點擊“重新指定”按鈕重新選擇。

3.2.5 網絡參數設置 按本站實際地址錄入。

3.2.6 自動站及本程序相關設置，如圖3所示：

圖3 自動站及本程序相關設置示意圖Fig.3 The relevant settings of the automatic station and the program

各項路徑均可點擊“重新指定”重新選擇，備份時間為每日備份一次，考慮到目前對霾要求連續6 h才記錄的規定，一般選為00時06分以后。保存時仍需驗證密碼。

3.2.7 密碼設置 點擊“密碼管理”經原密碼驗證后可以修改為新的密碼。

3.2.8 自動站質量檢查相關設置查看 點擊查看參數進入圖4所示，顯示按長Z文件格式的每段各要素的數字模、字節數、氣候界限值及相鄰小時最大變化值、要素差值。該項內容的設定直接用ACCESS數據庫依次打開“sysconfig”→“臺站重要參數”→打開→長Z文件格式(必須安裝有Office才能打開)，設定時需按照《地面氣象觀測規范》[3]要求結合本站的實際情況錄入，閾值范圍寬窄應合適。

3.3 長Z文件數據監控

3.3.1 新型站與老站對比分析 選擇時間→調取長Z文件資料，見圖5，自動彈出“新型站與老站的長Z文件對比分析疑誤報告”，顯示具體的疑誤信息。雙擊某行數據，彈出對話框，顯示具體的數據對比信息，當數據不一致時，紅色標識。

3.3.2 自動站連續性分析 對前后2 h數據差值超過規定范圍內的用紅色標注“不連續”。對極值出現時間等不用比較的項目顯示“不判斷”。

3.3.3 自動站質量主程序及極值分析 在此將極值分析、新型站與老站對比分析、自動站連續性分析匯總,見圖6。

圖4 長Z文件格式及自動質量控制參數示意圖Fig.4 The parameters of long Z file format and automatic quality control

圖5 新型站與老站的長Z文件對比分析圖Fig.5 Comparison and analysis of long Z files between new and old stations

圖6 自動站質量主程序及極值分析界面圖Fig.6 The interface of analysis of quality and extremum for automatic station

3.4 網絡傳輸監控

3.4.1 網絡傳輸監控功能

①本地網絡監控：檢測本機的網卡是否損壞，采用直接IP檢測方式。

②本地網關監控：檢測與本地路由器(網關)是否連通，采用直接檢測方式。

③主傳輸通道監控：檢測長Z文件傳輸的服務器目錄是否通暢？采用ftp檢測方式，必須輸入用戶名和密碼。Awsnet下的長Z文件一般傳輸時間設置為04 min，因此在05～09 min監控Awsnet下有無殘留的長Z文件，若有則報警提示。

④原自動站通道監控:一般長Z文件的備份傳輸方式也是ftp方式，因此可采用ftp檢測方式。

3.4.2 網絡監控的使用

①打開監控界面時(見圖7)，本機網絡和資料傳輸網絡與設置會形成一一對應關系，當到達指定時間時，程序會在檢測結果中以不同的顏色和表述來顯示檢測結果。有出現故障時，以紅色標注來提醒。

②手動網絡監控就是用戶可以根據自己的需要對網絡進行監控。

③監控完成后，程序會根據用戶需要進行報警。

圖7 網絡傳輸監控界面圖Fig.7 The interface of network transmission monitoring

4 結語

該系統軟件研發完成后隨即投入臺站試運行，通過此軟件對比分析新型站和老站的長Z文件，多次發現自動站中某些要素的異常，及時地解決自動站故障，保證上傳長Z文件資料的準確性，減輕以前人工對比兩站數據的繁瑣工作量，提高工作效率，得到業務人員的肯定。由于時間等原因，軟件中還存在一些功能不足之處，還需在后期的工作中逐步完善和改進。