地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件應(yīng)用問題及處理方法

樊萬珍，張少晨，張嬋娟

(1.海西州氣象局，德令哈 817000；2.西寧市氣象局，西寧 810001)

0 引言

自2020-04-01起，全國地面氣象觀測自動(dòng)化業(yè)務(wù)正式運(yùn)行[1]。縣級觀測業(yè)務(wù)重心逐漸向觀測裝備維護(hù)維修和現(xiàn)場核查、標(biāo)校或檢測、質(zhì)量管理等職能轉(zhuǎn)變。臺(tái)站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、疑誤數(shù)據(jù)處理等任務(wù)上調(diào)至省級業(yè)務(wù)部門。地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件ISOS實(shí)現(xiàn)自動(dòng)氣象觀測數(shù)據(jù)采集、業(yè)務(wù)處理和數(shù)據(jù)傳輸[2]。因此，在地面氣象觀測自動(dòng)化改革業(yè)務(wù)運(yùn)行中，臺(tái)站級地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。為適應(yīng)地面氣象觀測自動(dòng)化和業(yè)務(wù)改革調(diào)整的新需求，地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件進(jìn)行了多次升級完善，但在觀測、預(yù)報(bào)和服務(wù)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)和平臺(tái)的對接應(yīng)用中，仍存在日照小時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤、酸雨自動(dòng)觀測日數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入錯(cuò)誤、酸雨日數(shù)據(jù)MDOS中入庫數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、視程障礙現(xiàn)象綜合判識錯(cuò)誤、降水類天氣現(xiàn)象觀測時(shí)間不準(zhǔn)確、要素正點(diǎn)分鐘數(shù)據(jù)和小時(shí)數(shù)據(jù)不一致、軟件自動(dòng)數(shù)據(jù)備份中易卡死、BUFR數(shù)據(jù)發(fā)送月末監(jiān)控顯示不正確等諸多問題，因此正確處理軟件應(yīng)用中出現(xiàn)的各類問題，成為臺(tái)站級地面綜合觀測業(yè)務(wù)技術(shù)保障中很重要的環(huán)節(jié)。文章通過梳理青海省海西州所屬國家級臺(tái)站ISOS軟件升級應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，分析總結(jié)解決方法。使業(yè)務(wù)人員及時(shí)掌握問題處理思路和技術(shù)方法，確保采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時(shí)上傳，提升觀測數(shù)據(jù)采集、傳輸質(zhì)量，保障地面綜合觀測業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行，為天氣預(yù)報(bào)、氣象信息、氣候分析、科學(xué)研究和氣象服務(wù)提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)支撐。

1 地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件功能介紹

隨著地面氣象觀測自動(dòng)化改革業(yè)務(wù)的推進(jìn)，地面氣象觀測業(yè)務(wù)流程不斷優(yōu)化，逐步實(shí)現(xiàn)了全面自動(dòng)化，觀測數(shù)據(jù)從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集向信息資源融合。為適應(yīng)地面氣象觀測自動(dòng)化發(fā)展需要和地面觀測業(yè)務(wù)調(diào)整要求，中國氣象局氣象探測中心組織開發(fā)了地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件(ISOS)，經(jīng)過不斷升級完善，滿足自動(dòng)化發(fā)展需求，目前使用的ISOS軟件適用于國家級各類地面氣象觀測業(yè)務(wù)，與省級數(shù)據(jù)控制中心數(shù)據(jù)信息化處理無縫銜接，自動(dòng)編發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化氣象數(shù)據(jù)格式BUFR數(shù)據(jù)文件(圖1)。

圖1 ISOS軟件功能操作界面

地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件ISOS (Ver 3.0.3.508)主要包括實(shí)時(shí)觀測、自定觀測項(xiàng)目、查詢與處理、設(shè)備管理、參數(shù)設(shè)置、計(jì)量信息及幫助等功能，實(shí)現(xiàn)氣象臺(tái)站新型自動(dòng)氣象站、天氣現(xiàn)象、日照、視頻智能觀測儀、酸雨和凍土等各項(xiàng)觀測數(shù)據(jù)采集，采集數(shù)據(jù)自動(dòng)質(zhì)量控制、視程障礙類天氣現(xiàn)象綜合判識、人工與自動(dòng)觀測交互、要素顯示、實(shí)時(shí)觀測等業(yè)務(wù)處理，BUFR格式數(shù)據(jù)文件自動(dòng)形成，數(shù)據(jù)傳輸、測報(bào)通信與監(jiān)控等工作。

2 軟件應(yīng)用中存在的問題及原因分析

2.1 日照小時(shí)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤

青海省海西州茫崖、德令哈、茶卡等站均出現(xiàn)過日照小時(shí)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的問題。茶卡52842站2021-09-16T09：00—2021-09-16T10：00日照數(shù)據(jù)缺測，ISOS軟件“日照數(shù)據(jù)編報(bào)”界面補(bǔ)調(diào)入庫“9-10”數(shù)據(jù)錯(cuò)誤為11，日照小時(shí)數(shù)據(jù)最大值為10，數(shù)據(jù)保存后“9-10”日照數(shù)據(jù)顯示缺測；MDOS“9-10”日照數(shù)據(jù)缺測。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)日照狀態(tài)、日照逐分鐘數(shù)據(jù)正常，日照小時(shí)數(shù)據(jù)存在統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤。

2.2 降水類、視程障礙天氣現(xiàn)象自動(dòng)觀測錯(cuò)誤

降水天氣、沙塵天氣過程中自動(dòng)觀測降水、視程障礙天氣現(xiàn)象及起止時(shí)間出現(xiàn)明顯錯(cuò)誤。降水天氣過程出現(xiàn)霾、霧、毛毛雨等現(xiàn)象，日間(08：00—20：00)自動(dòng)觀測降水類天氣現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)間與實(shí)況不一致。沙塵天氣過程ISOS軟件先判識為霾現(xiàn)象，浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴天氣現(xiàn)象判識錯(cuò)誤或出現(xiàn)時(shí)間明顯滯后。

2.3 小時(shí)降水量和分鐘降水量不一致

ISOS軟件自動(dòng)編發(fā)BUFR數(shù)據(jù)文件中分鐘降水量數(shù)據(jù)取自“分鐘數(shù)據(jù)表”，“分鐘數(shù)據(jù)表”不能修改。滯后降水、疑誤降水量數(shù)據(jù)臺(tái)站級處理后小時(shí)和分鐘降水量不一致。

2.4 酸雨自動(dòng)觀測日數(shù)據(jù)自動(dòng)編發(fā)錯(cuò)誤

自2021-07-01酸雨自動(dòng)、人工平行觀測進(jìn)入第2階段，酸雨自動(dòng)觀測記錄為正式觀測記錄，ISOS軟件存在酸雨自動(dòng)觀測數(shù)據(jù)不能自動(dòng)調(diào)入，或自動(dòng)調(diào)入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)不全、數(shù)據(jù)格式錯(cuò)誤的情況，手動(dòng)錄入自動(dòng)觀測數(shù)據(jù)編發(fā)日數(shù)據(jù)文件后“酸雨日數(shù)據(jù)記錄薄”中日數(shù)據(jù)記錄無法保存，08：00—08：00降水量≥0.1 mm，不足1.0 mm時(shí)棄樣，日數(shù)據(jù)文件按無降水量自動(dòng)編發(fā)，日數(shù)據(jù)MDOS中入庫數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，或不自動(dòng)編發(fā)日數(shù)據(jù)文件。08：50—11：50自動(dòng)分析結(jié)果pH值、K值等觀測數(shù)據(jù)，ISOS軟件“酸雨日數(shù)據(jù)記錄薄”中不能自動(dòng)調(diào)入顯示，需手動(dòng)錄入觀測數(shù)據(jù)編發(fā)更正數(shù)據(jù)文件。

2.5 降雨期間三雨設(shè)備觀測無降水量

夏季(6—9月)啟用三雨設(shè)備觀測降雨期間，出現(xiàn)降雨天氣過程中分鐘降水量采集無降水的現(xiàn)象，經(jīng)查，分鐘累計(jì)降水量傳輸值與標(biāo)準(zhǔn)值不一致，標(biāo)準(zhǔn)值與稱重降水量觀測值及實(shí)況相符，ISOS軟件自動(dòng)編發(fā)的數(shù)據(jù)是分鐘降水量傳輸值。

3 軟件異常問題處理方法

3.1 日照小時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤的處理方法

ISOS軟件中重新下載了2021-09-16T00：00—2021-09-17T00：00的日照數(shù)據(jù)，覆蓋正常數(shù)據(jù)，下載完成后通過“日照數(shù)據(jù)編報(bào)”界面查看各小時(shí)日照數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)正確，“保存”后，通過“省級自定與應(yīng)急觀測”功能菜單重新編發(fā)17日00:00 BUFR數(shù)據(jù)文件，16日日照小時(shí)數(shù)據(jù)正常入庫到MDOS。有時(shí)重新編發(fā)00:00 BUFR數(shù)據(jù)文件后，MDOS中日照數(shù)據(jù)入庫仍然無法更正，需要業(yè)務(wù)值班員及時(shí)查看MDOS中更正數(shù)據(jù)入庫情況，及時(shí)聯(lián)系省級數(shù)據(jù)中心信息處理人員進(jìn)行手動(dòng)更正。

3.2 自動(dòng)觀測降水類、視程障礙等天氣現(xiàn)象錯(cuò)誤的處理方法

《青海省地面氣象觀測自動(dòng)化改革綜合氣象業(yè)務(wù)運(yùn)行規(guī)定(2021修訂)》中規(guī)定：自動(dòng)觀測降水、視程障礙等天氣現(xiàn)象或起止時(shí)間出現(xiàn)明顯錯(cuò)誤(如：降水相態(tài)錯(cuò)誤)時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)況、雷達(dá)、自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控等多源觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判定質(zhì)控，否則記錄按缺測處理[3]。視程障礙類天氣現(xiàn)象判識結(jié)果出現(xiàn)異常，應(yīng)參考上游天氣狀況、衛(wèi)星云圖、本地大氣成分監(jiān)測數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控等資料，結(jié)合本站地面氣象觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)或修改，必要時(shí)結(jié)合人工觀測進(jìn)行訂正。降水、沙塵天氣過程中值班業(yè)務(wù)人員應(yīng)及時(shí)通過“省級自定與應(yīng)急觀測”功能正點(diǎn)、定時(shí)觀測時(shí)次人工質(zhì)控，編發(fā)正確的數(shù)據(jù)文件，并及時(shí)查看MDOS平臺(tái)更正數(shù)據(jù)入庫、預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)相關(guān)平臺(tái)中數(shù)據(jù)同步情況，聯(lián)系預(yù)報(bào)、服務(wù)人員說明天氣實(shí)況。

3.3 小時(shí)降水量和分鐘降水量不一致臺(tái)站級處理方法

《青海省地面氣象觀測自動(dòng)化改革綜合氣象業(yè)務(wù)運(yùn)行規(guī)定(2021修訂)》中規(guī)定：若無降水天氣現(xiàn)象，因其他原因(昆蟲、風(fēng)、沙塵、樹葉、人工調(diào)試、設(shè)備故障等)造成降水量記錄異常時(shí)，應(yīng)刪除該時(shí)段內(nèi)的全部分鐘和小時(shí)降水量；降水天氣現(xiàn)象停止后仍有降水量，若能判斷為滯后(量一般為≤0.3 mm，且滯后時(shí)間不超過2 h)，可將該量累加到降水停止的分鐘和小時(shí)時(shí)段內(nèi)，否則將該量刪除；稱重式雨量傳感器在降水過程中，伴隨有沙塵、樹葉等雜物時(shí)，按正常降水記錄處理；液態(tài)降水溢出或固態(tài)降水堆至口沿以上，或降水過程中取水，該時(shí)段降水按缺測處理；稱重式降水傳感器承水口內(nèi)沿堆有積雪或雨凇時(shí)，應(yīng)及時(shí)清理到收集容器內(nèi)，由此產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，分兩種情況處理，能判斷降水結(jié)束時(shí)間的，若收集的雪量≤0.3 mm，應(yīng)參照滯后降水的規(guī)定處理，即將該量累加到降水停止的分鐘和小時(shí)時(shí)段內(nèi)，若收集到的雪量>0.3 mm，加入到降水結(jié)束的時(shí)次，該時(shí)次降水時(shí)段內(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)按缺測處理；不能判斷降水結(jié)束時(shí)間的，加入到有降水量的最后1個(gè)時(shí)次，該時(shí)次內(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)按缺測處理。

出現(xiàn)上述錯(cuò)誤或滯后降水量時(shí)，臺(tái)站級業(yè)務(wù)人員需根據(jù)實(shí)況及時(shí)處理小時(shí)和分鐘降水量，通過“省級自定與應(yīng)急觀測”功能正點(diǎn)時(shí)次人工修改質(zhì)控小時(shí)降水量數(shù)據(jù)，編發(fā)正確的BUFR數(shù)據(jù)文件，修改小時(shí)降水量并正確入庫到MDOS中，應(yīng)及時(shí)在MDOS中將小時(shí)、分鐘數(shù)據(jù)處理情況備注信息上傳，由省信息中心數(shù)據(jù)質(zhì)控人員完成MDOS分鐘降水量修改。

3.4 酸雨自動(dòng)觀測日數(shù)據(jù)自動(dòng)編發(fā)問題處理方法

首先，在ISOS軟件中查看“酸雨日數(shù)據(jù)文件編發(fā)”界面日數(shù)據(jù)降水起止時(shí)間、pH值、K值、降水量、降水現(xiàn)象等是否正確，降水起止時(shí)間、風(fēng)向風(fēng)速、降水量、降水現(xiàn)象不正確時(shí)按自動(dòng)氣象站觀測數(shù)據(jù)正確錄入，pH值、K值、樣品溫度數(shù)據(jù)選用酸雨自動(dòng)分析儀測量數(shù)據(jù)正確錄入。

其次，ISOS軟件08：50和11：50自動(dòng)編發(fā)酸雨日數(shù)據(jù)文件，值班員及時(shí)在MDOS中查看酸雨日數(shù)據(jù)文件是否入庫、內(nèi)容是否完整正確；若MDOS中酸雨日數(shù)據(jù)文件沒有入庫或入庫數(shù)據(jù)不正確，需要重新編發(fā)數(shù)據(jù)文件。

重新編發(fā)酸雨日數(shù)據(jù)文件步驟：在ISOS軟件中檢查“酸雨日數(shù)據(jù)文件編發(fā)”日數(shù)據(jù)，重新編發(fā)；在MDOS中及時(shí)查看更正數(shù)據(jù)入庫是否完整正確；反復(fù)編發(fā)仍不正確，需要將ISOSin\Send\sendbakG.0003.0003.R001目錄下需要補(bǔ)發(fā)的日期文件夾刪除，重啟臺(tái)站傳輸客戶端；在酸雨日記錄簿點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)保存”，然后點(diǎn)擊“上傳文件”；若MDOS中入庫CCB數(shù)據(jù)不正確，更正數(shù)據(jù)文件需要發(fā)到CCC才能正常入庫。

酸雨自動(dòng)觀測日數(shù)據(jù)中的備注信息需要值班人員每日在MDOS中及時(shí)上傳，方法同A文件備注信息上報(bào)。

3.5 三雨設(shè)備觀測無降水量的處理方法

地面氣象觀測業(yè)務(wù)中自動(dòng)觀測降水量的儀器有翻斗式雨量傳感器和稱重式降水傳感器兩種。其中翻斗式雨量傳感器測量降雨；稱重式降水傳感器則是一種適合固態(tài)、液態(tài)和混合態(tài)降水總量及降水強(qiáng)度測量的、全自動(dòng)、全天候降水觀測儀器。降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器是指采用3個(gè)0.1 mm翻斗式雨量傳感器作為雨量感應(yīng)元件，通過嵌入式微控制器對3個(gè)傳感器的輸出值進(jìn)行融合處理，輸出相對可靠雨量瞬時(shí)值的測量儀。降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器數(shù)據(jù)接口為CAN總線接口，通過CAN總線掛接到自動(dòng)氣象站主采集器[4]。

夏季(6—9月)啟用三雨設(shè)備觀測降雨期間，稱重式降水傳感器全年掛接，降雨天氣過程分鐘降水量采集無降水，稱重降水量與實(shí)況有降水量時(shí)，ISOS軟件中應(yīng)及時(shí)將雨量數(shù)據(jù)源切換至稱重式降水傳感器，重新調(diào)取降水期間的正點(diǎn)數(shù)據(jù)、分鐘數(shù)據(jù)，并及時(shí)編發(fā)正點(diǎn)數(shù)據(jù)文件，分鐘數(shù)據(jù)聯(lián)系省信息中心數(shù)據(jù)質(zhì)量控制中心修改，MDOS中上報(bào)備注信息。

4 結(jié)束語

在地面氣象觀測自動(dòng)化改革業(yè)務(wù)的推進(jìn)中，地面氣象觀測業(yè)務(wù)流程不斷優(yōu)化，自動(dòng)觀測項(xiàng)目不斷增加，地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件ISOS 不斷升級完善。若軟件數(shù)據(jù)采集傳輸、預(yù)報(bào)和服務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)與平臺(tái)的對接中出現(xiàn)異常記錄，會(huì)影響觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和預(yù)警及時(shí)率，因此建議臺(tái)站業(yè)務(wù)值班人員認(rèn)真做好設(shè)備、軟件運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，出現(xiàn)異常情況時(shí)，及時(shí)聯(lián)系設(shè)備廠家和軟件技術(shù)老師進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，排查異常記錄原因，及時(shí)處理疑誤數(shù)據(jù)。