國家級自動站故障率及相關影響因素分析與研究

何瑤 黃玲

江西省大氣探測技術中心 江西 南昌 330096

引言

隨著氣象觀測業務經歷幾十年的發展，氣象觀測業務穩定運行，觀測新技術新方法不斷突破發展，但是，氣象觀測業務仍然存在管理制度不健全、不規范、制度執行不到位、監督考查制度不健全等問題[1]。江西省氣象局為第一批氣象觀測質量體系推廣建設單位，2019年11月順利通過ISO9001質量管理體系初次認證，江西省氣象局組織相關人員對涉及本單位的管理過程、業務過程、支撐過程體系文件進行梳理，編制了江西省氣象觀測質量管理體系的相關程序文件[2]。目前，我省氣象觀測業務已于2019年整體通過ISO9001認證，體系在省、市、縣各級氣象部門運行。2020年氣象觀測自動化改革正式運行后，自動氣象站觀測逐步取代了人工觀測，已成為地基觀測系統的重要組成部分[3]。綜合氣象觀測系統運行監控平臺（以下簡稱ASOM）于2016年正式在江西省業務運行，本文以ASOM平臺監控江西省93套國家級自動站上傳報文為基礎，分析ASOM平臺生成的可用性評估報告及臺站填報的維修表單，著重研究在質量管理體系運行條件下，江西省國家氣象觀測站運維制度化對自動站故障修復率產生的影響，并提出可行性建議。

1 江西省氣象觀測質量管理體系

1.1 江西省氣象觀測質量管理體系介紹

我省質量管理體系建設是基于ISO9001的管理框架，通過梳理、完善和優化質量管理工作，建立一整套關于氣象觀測質量管理的方法論，讓觀測質量工作按照這套標準的程序和方法統一執行。在建立、實施質量管理體系時采用過程方法，以用戶需求和用戶需求變化作為質量管理的出發點和終點，并不斷通過反饋互動，檢查改進質量管理體系，最終實現用戶滿意。

1.2 觀測設備維護維修控制程序相關規定

根據江西省氣象局制定的“JX36-Y-QP-08觀測設備維護控制程序”中規定：臺站需依據規范、制度和設備的相關技術說明定期做好國家級自動站的日常維護工作，在維護結束后，在ASOM上填寫設備維護單。

2020年江西省地面氣象觀測自動化改革正式運行以來，臺站取消了人工定時觀測工作，新增本站觀測場地、氣象業務設備、支撐保障設備、信息網絡系統及轄區內其他觀測設施的運行保障工作。“JX36-Y-QP-09觀測設備維修控制程序”中明確，臺站業務人員在收到省級監控部門設備故障告警信息后，需立即到觀測現場確認故障現象、原因并開展維修工作。

維修結束后，需及時通過江西省運行監控業務系統（簡稱ASOM2.0）填報的單據，該單據內容包括故障開始、結束時間，各級故障維修過程，維修人員信息，更換備件情況等。

2 自動站運行情況分析

隨著地面氣象觀測自動化進程的推進，基層臺站觀測員需要熟練掌握儀器維護，對儀器故障能迅速做出判斷[4]，以每月的自動站業務可用性報告為基礎，結合故障單進行總結分析，不僅可以使臺站技術人員不斷積累維修經驗，提高維修技術水平，縮短故障修復時間，還可為自動站故障原因分析提供依據，發現導致故障發生的誘因，提高日常維護質量，從而不斷提高自動站的可靠性[5]。

2.1 國家級自動站業務可用性考核指標

依據中國氣象局預報與網絡司《全國地面自動站實時觀測資料質量評估辦法》（氣預函〔2014〕23號）的要求，計算全國地面自動站（包括區域自動站）逐小時觀測資料質量檢驗指標[6]。國家級自動站業務可用性[7]：

其中，應工作時次為國家級自動站每小時一份報文，一天應為24份；未到報時次為在應工作時次內缺少報文的時次；數據錯誤時次為在應工作時次內上傳數據報文中未通過數據質量檢查的時次；格式錯誤時次為在應工作時次內上傳數據報文不符合編碼規則，無法解析入庫的時次[8]。

2.2 國家自動站近5年運行情況

自動站觀測設備維護管理與技術保障工作在氣象業務中起著至關重要的作用，設備的穩定運行直接關系到氣象觀測業務、氣象預報以及其他各類氣象業務的順利開展[9]。自動站由軟件和硬件兩部分組成，軟件包括業務軟件和嵌入式軟件，硬件包括采集器、傳感器、外圍設備和外部總線[10]。分析2016年至2020年故障單情況分析得知，2016年因雷擊造成的設備故障共16起，占總故障的22.5%；設備自身故障共28起，占總故障39.4%；軟件及供電和通信網絡等故障27起，占比38%。2017年因雷擊造成的設備故障共16起，占總故障的22.5%；設備自身故障共20起，占總故障28.2%；軟件及供電和通信網絡等故障35起，占比49.3%。2018年因雷擊造成的設備故障共13起，占總故障的21.3%；設備自身故障共25起，占總故障41%；軟件及供電和通信網絡等故障23起，占比36%。2019年因雷擊造成的設備故障共8起，占總故障的10.9%；設備自身故障共25起，占總故障34.2%；軟件及供電和通信網絡等故障40起，占比54.8%。2020年因雷擊造成的設備故障共20起，占總故障的15.3%；設備自身故障共43起，占總故障32.8%；軟件及供電和通信網絡等故障67起，占比51.1%。

表1 2016-2020年設備故障原因

2.3 近五年來業務可用性情況分析

從圖2-圖4可看出，2016年至2019年國家級自動站的業務可用性得到了大幅度提升，雖然2019年至2020年業務可用性略有下降，但質量管理體系認證通過以來，通過觀測設備維修控制程序的制訂，故障單數量從2016年的幾十條提升到2020年的上百條，12小時故障修復率也得到了大幅度的提升，24小時及以上的故障修復率大幅度減少，大部分故障在12小時內得到了修復?？梢钥闯龉收闲迯吐实玫搅嗣黠@的提高。

通過上述分析可以得出以下結論：

2.3.1 除設備的自然損壞情況以外，軟件問題、供電及網絡故障約占故障總量的50%。多個臺站多次出現計算機藍屏、自動重啟及軟件部分功能無法正常使用的現象，有可能是由于電腦配置不夠或殺毒軟件誤殺程序造成。平時除做好設備的日常維護外，電腦、網絡、電纜、觀測場環境的維護都是重要的環節。

2.3.2 雷擊造成的設備故障仍舊占據不小的份量。因此，加強自動站的防雷措施是提高自動站運行效能的重要措施之一。

2.3.3 24h及以上的故障修復率造成的主要原因是等待備件。需建立合理的省、市、縣三級備件庫，進一步提高維修保障時效。

2.3.4 推進觀測業務質量管理體系建設以后，填報故障單數量在逐年增加，故障修復時間在逐步減少。

2.3.5 需制定更加完善的設備故障應急預案以及設備日常維護維修工作制度。

3 結束語

我省于2019年通過觀測質量管理體系建設，93個國家氣象站全部通過ISO9001認證，并持續運行至今。近2年故障數量上升并非觀測質量管理體系本身不好，恰恰相反，發現了許多過去沒有注意的問題，使得許多隱患得以暴露，并及時處理。得益于體系有效運行，大大提高了故障修復效率，并從根本解決了同一問題的反復出現、修復、再出現、再修復問題。

同時我們也要看到江西省的觀測質量管理體系雖然已完成搭建，但是運行過程中仍有不少問題，體系的可操作性仍有很大的提升空間，需要不斷改進和完善；體系自身的完善仍是一項長期而艱巨的任務，仍需不斷的宣貫，強化質量管理理念。

為全面實現觀測自動化和全面深化氣象改革，各臺站除做好儀器備份，電力保障，通訊保障，安全防護等基礎工作外，還需加強總結能力、分析能力，不斷提高設備維修能力。市級省級除做好設備故障監測告警外，還須承擔對設備故障維修的指導工作，并督促臺站做好單據填報以及提高歸納總結能力。