氣象雙套站數據融合軟件的環境搭建及探討

芮建文，芮建梅，郭鳳娟

(1.新疆維吾爾自治區哈密市氣象局，新疆 哈密 839000；2.新疆維吾爾自治區克拉瑪依市氣象局，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引言

隨著氣象觀測現代化和智能化的迅速發展，目前全國所有氣象臺站基本已實現雙套自動氣象站對比觀測，雙套站在觀測密度、采集速度、資料存儲和實時上傳方面都具有極大的優勢[1],在一定程度上解放了觀測員，推動了氣象現代化的進程[2]。如何將現用站(以下簡稱A站)和備份站(以下簡稱B站)，在氣象數據出現缺測時，互相融合成一組數據成為自動氣象站亟需解決的問題[3]。本文依據氣象臺站工作實際，給出A站如何向B站進行數據單向融合的軟件的環境搭建及其探討，對各臺站的數據融合具有一定的指導意義。

1 雙套站數據單向融合的總體架構

由A站到備份站B站。當B站數據出現異常或缺測時，A站數據主動傳輸數據至安裝在備份站上的雙套站數據融合軟件上，融合成一套完整的數據。總體架構見圖 1。

圖1 數據單向融合的總體架構圖

2 雙套站數據融合軟件的環境搭建

2.1 硬件環境搭建，確保硬件環境搭建無誤

2.1.1 升級A站主采集器HY3000:將主采集器升級文件hy_aws拷貝至CF卡根目錄下，例如：X:hy_aws(盤符X視不同的電腦會有變化，可能是E、F、G、H)。將拷貝完成的CF卡插入主采集器CF卡插槽，將采集器重新上電，采集器通電后會自動對主采集器內部的采集程序進行升級，升級完成后自動重啟。當采集器間隔幾秒發出嘀嘀蜂鳴聲后，表示主采集器升級完成。

2.1.2 打開A站ISOS軟件，進入維護終端界面，輸入VISITYPE 8命令，打開RS232-4口的輔助通訊功能，若返回值為T，則表示通訊串口打開成功(注意：VISITYPE與數字8之前需保留1位空格)；在ISOS軟件上對A站HY3000中的參數進行校對(經緯度、觀測場拔海高度、氣壓傳感器拔海高度、濕度、風向風速)。如不正確，需進行修改。

2.1.3 在A站采集器機箱至B站串口服務器機箱之間鋪設一條鎧裝光纖；在A站采集器機箱內加裝一塊MOXA光電轉換模塊，在防雷板的合適位置給模塊供電；在B站串口服務器機箱內加裝一塊MOXA光電轉換模塊，從機箱內合適的位置給模塊供電。主采集器內的RS232-4口至MOXA光電轉換模塊的通訊口的線路連接正確(注意RS232-4口的Rx線需接至MOXA端子上的Tx線樁；RS232-4口的Tx線需接至MOXA端子上的Rx線樁)；B站串口服務器內新鋪設的光纖使用1號芯接入新安裝的MOXA卡光纖通訊端子的Rx端口，2號芯接入MOXA卡光纖通訊端子的Tx端口。B站串口服務器內MOXA端子接入串口服務器PORT口的接線方式：PORT口的Rx線需接至MOXA端子上的Tx線樁；PORT口的Tx線需接至MOXA端子上的Rx線樁。

2.2 軟件環境搭建，確保與硬件環境相匹配

圖2 系統參數設置選項

主站質量控制項：當軟件同時連接A、B站進行數據通信時，可對A站收到的常規要素進行質量控制，主要通過如下3種方法(區站號欄臺站設置成自己的區站號)：

①異常數據替換：當B站某個要素異常時，會檢查A站數據是否正常，如果正常則替換之。

②整站替換：當B站某個要素異常時，用A站中可用的數據將B站數據全部替換。

③數據直連：軟件不對數據做任何處理，將收到的數據直接發送給ISOS(注意：此次在主站質量控制項我們選擇“異常數據替換”)。

ISOS通信項：如果業務平臺需要將數據發送給ISOS軟件勾選此選項。經度：輸入臺站實際的經度數據，格式為“度 分 秒”(度分秒之間用空格隔開，例如“120 00 00”)；緯度：輸入臺站實際的緯度數據，格式同經度格式；觀測場拔海高度：輸入臺站實際的觀測場拔海高度，保留1位小數；氣壓計海拔高度：輸入臺站實際的氣壓計海拔高度，保留1位小數；數據服務端口：當業務平臺需要與遠端SMOS通信時，請填寫一個可用的端口號(建議端口號范圍為1000～65535)；SMOS遠端IP：當業務平臺需要與遠端SMOS通信時，填寫需要與之通信的SMOS的IP地址；SMOS端口：當業務平臺需要與遠端SMOS通信時，填寫需要與之通信的SMOS的服務端口(注意：數據服務端口、SMOS遠端IP、SMOS端口省局統一下發后再設置)。

2.2.2 通信參數配置 主要的功能就是實現與ISOS軟件及遠端設備間的通信，臺站需要根據ISOS軟件中“觀測項目掛接設置”里配置的相關自動站設備來配置通信參數，A站及B站相關設備都要一一對應。具體通信參數設置，見圖3。

圖3 通訊參數設置

2.2.3 采集器通信配置 勾選需要通信的設備，例如A套站的“常規要素”，選擇通信方式，并設置好相應的參數。通信方式選擇RS232方式。(注意RS232方式：選擇端口號和相應的通信參數，端口號即SMOPORT虛擬的串口)。

2.2.4 ISOS軟件通信配置 在與ISOS軟件通信時，確保在每個設備的命令端口和數據端口輸入相應的端口號。注意：設置的命令端口與數據端口的范圍是從0～65535，在這個范圍內都可以，但是有些特殊的比如：8000、8080、21、80、445、3389、8530等不要用。推薦使用命令端口為7020、數據端口為6020，如果需要設置多個命令端口和數據端口，依此類推設置不要重復。

2.2.5 對時功能配置A站的常規要素設置中不要勾選“對時”，若勾選后會使采集器受多個ISOS軟件授時，從而可能會造成采集器時鐘混亂，影響正常的數據采集。B站設置時要勾選“對時”。

2.2.6 數據保存目錄 業務值守平臺軟件安裝設置完成后，臺站切勿急于進行其它軟件安裝，看看軟件中是否有數據顯示，若有則證明軟件中參數設置和硬件改造均正常；若沒有數據則說明軟件參數設置或硬件改造中某一環節出現問題，應逐一核實檢查。

2.2.7 關鍵的核心配置——XFrameFree環境配置 雙擊安裝程序，根據提示完成軟件安裝。軟件配置在開始菜單中找到“XFrame”的菜單，點擊右鍵 “以管理員身份運行”；點擊“我的設備”，并選擇主菜單下的“模塊管理”→“添加模塊”；選擇“虛擬串口至TCP/IP、UDP數據轉發”，配置虛擬串口到網絡，見圖4。

圖4 配置虛擬串口到網絡

配置上述參數時，串口號請檢查不要選擇已存在的串口號，遠程服務器IP地址和端口號需要與業務值守平臺中的相一致，見圖5。

圖5 參數配置保持一致

點擊“確定”即完成了一個虛擬串口的配置，見圖6。

圖6 虛擬串口的配置

2.2.8 ISOS軟件安裝配置 ISOS軟件啟動后，在左側樹形菜單中選擇新型自動站，點擊右鍵，選擇通信參數，將通信端口選擇為在“XFrame”中虛擬的端口，點擊保存。見圖7。

圖7 ISOS軟件配置

3 雙套站數據融合軟件的應用探討

從目前各個臺站反饋的情況來看，效果良好，作用明顯。后期雙向數據融合的實現勢必提高全省自動站的可用率。智能系統的提升，為地面氣象觀測業務智能化、集約化、標準化和可持續發展打下堅實的基礎，使未來無人值守方案能夠得以實現、將更好地滿足氣象預報服務需求，為實現“預報精準、服務精細”的要求提供強有力的科技支撐。

4 結語

①通過各臺站試運行情況可以看出：雙套站融合軟件的運行對于提高數據的完整率(備份站)，降低數據的缺測率(備份站)起到明顯的作用。當備份站在運行過程中出現數據異常或缺測情況時，融合軟件能夠及時發現，并主動將現用站數據替換上來，確保了備份站數據的完整性。

②鑒于雙套站(現用站和備份站)同時出現故障的概率非常之低，融合軟件的運行在很大程度上彌補了備份站在運行過程中數據缺測、數據異常的現象發生。

③由于此次融合是單向的，僅僅指現用站數據向備份站數據融合，并不是完全意義上的融合，接下來將進一步對雙套站(現用站和備份站)互相融合、互為備份并且互不沖突的情況進行研究，確保現用站和備份站的數據“你中有我，我中有你”，確保數據實現共享互補。