綜合氣象觀測運行監控業務系統應用實踐解析

閆 平

內蒙古自治區大氣探測技術保障中心，內蒙古呼和浩特 010051

自1999年我國第一個自動氣象站正式投入業務運行以來，到2020年，我國地面氣象觀測自動化改革從全國試運行切換調整為正式業務運行，邁入地面氣象觀測全面自動化時代。信息技術、自動化技術的大力應用使氣象站采集的氣象數據滿足了實時性、完整性等諸多需求。但是在氣象站運行期間，發現運行系統與一些零部件經常會出現不同類型的故障，導致采集的數據不能持續，或不能完整顯示。

為了解決上述問題，氣象部門應構建綜合氣象觀測運行監控業務系統，針對氣象站運行過程進行監督，及時發現潛在故障，保證氣象監測效率。同時，構建綜合氣象觀測運行監控系統，還可以提高氣象數據信息的傳播效率，獲取到精準的氣象信息，切實提高氣象服務實力。基于此，圍繞綜合氣象觀測運行監控業務系統展開分析，介紹系統實際應用價值、基本特性、運行流程，從系統構建、系統運行、監控業務執行3個方面做出論述，了解綜合氣象觀測運行監控業務系統實際應用要點。

1 綜合氣象觀測運行監控業務系統的應用價值

1.1 為氣象站的持續運行保駕護航

綜合氣象觀測運行監控業務系統對氣象站持續性運轉具有很好的保障作用。現階段，自動化氣象站采集數據已經達到自動化與實時性的要求，持續性采集氣象數據可以為所在區域分析氣象特征提供支持。構建綜合氣象觀測運行監控業務系統可以在已有的監控范圍內增加自動化氣象站更加細節的設備運行內容，監督系統設備實際運行狀態，使系統運行效果達到最佳，也有利于獲取自動化氣象站運維所需的數據[1]。因此，發揮綜合氣象觀測運行監控業務系統實時性監督優勢，更有利于加強氣象站運行的穩定性，保證最佳的持續性運行效果。

1.2 提高數據觀測的質量

通過綜合氣象觀測運行監控業務系統可以提高氣象站數據觀測質量。在對綜合氣象觀測運行監控業務系統進行應用的過程中，所有設備運行標準已經恒定。若設備運行、恒定標準有出入，系統會自動發出預警，通知技術人員及時維修[2]。通過這種實時監控，能確保設備一直在優質狀態下運行。所謂優質運行狀態，即不會影響到設備采集數據的功能，保證氣象數據質量，為區域氣象數據分析提供參考。

2 監控系統運行分析

應用綜合氣象觀測運行監控系統是優化自動氣象站各項運行功能的有效措施。在監控系統運行期間，必須重點分析其性能，這主要體現在兩個方面：一方面，監控系統內部包含所有設備的運行；另一方面，系統面對問題的解決與處理[3]。業務人員應具備較高的專業技術水平、扎實的氣象專業知識基礎，確保監控系統運行期間能及時處理突發性問題，以免氣象觀測運行監控系統的穩定運行受阻。另外，氣象部門必須提高服務質量，組織業務人員進行專業技能培訓，確保所有業務人員都能熟練操作監控系統的氣象服務，最大限度地發揮綜合氣象觀測運行監控系統優勢。基于此，針對監控系統運行，分別從通信系統安全、臺站主要任務及預報服務方面進行討論。

2.1 通信系統安全

開始運行綜合氣象觀測監控系統之后，為了保證系統運行穩定，最為重要的是要確保通信系統安全。只有系統穩定運轉，方可快速傳輸監測到的氣象數據信息。要想保證通信系統安全，務必注意以下3個方面。

第一，在計算機系統中安裝防病毒軟件，定期升級安全軟件，定期安排殺毒，以免病毒入侵干擾，威脅通信系統安全。如果電源發生故障，一般情況下會選擇UPS發電機作為應急處理設備[4]。

第二，要想保證通信系統的安全性，還需組織所有業務人員參與培訓。氣象部門應定期安排業務培訓，提高氣象站業務人員的業務水平、業務操作熟練程度。要求業務人員在面臨突發狀況時必須能冷靜處理，以免氣象監測進度受突發情況的影響，阻礙氣象數據信息的及時傳輸。業務人員應熟練了解操作環節的所有流程，能快速處理一些突發性事件[5]。

第三，還需保證監控系統在日常運行期間，網絡、電視機的狀態良好，如果需要調取氣象信息資料，可以通過內部網絡共享平臺獲取。

2.2 臺站主要任務及預報服務

綜合氣象觀測系統運行監控系統最為直觀的作用是為氣象觀測設備的有效運轉、氣象觀測業務正常推進提供保障，屬于業務應用系統。監控系統由設備運行監控、維護維修信息管理、裝備供應保障業務信息管理、站網信息管理等各個子系統組成，具有實時發布氣象數據信息、綜合評估、系統管理與維護等一系列功能。現階段，比較常用的監控設備以天氣雷達、探空系統和國家級自動氣象站為主，其中國家級自動氣象站包括國家基準氣候站、國家基準氣候站、國家基本氣象站、國家一般氣象站。氣象站安排值班人員實時觀察綜合氣象觀測系統運行監控系統的狀態，如“系統報警”“數據異常”“無錯誤”等，若已經發生故障卻不能確定具體原因，需及時聯系省級保障業務部門，協同技術人員分析解決。如果本站至省級網絡通信線路存在異常故障，也需要聯系省級部門協同解決[6]。

氣象自動站內部設備、氣象觀測設備均可正常運轉，按照綜合氣象觀測運行監控系統規定，提前準備好備份儀器，且備份儀器必須正常運轉。針對可能出現汛期的時間段，必須組織所有業務人員參加技術培訓，使業務人員能夠熟練掌握基礎業務知識、管理制度要求。此外，時刻檢查預報員預警發布系統、農業氣象發報系統等其他關聯系統，確保系統正常運轉。未進入汛期時，氣象服務中心應安排業務人員學習，使其掌握基礎的業務知識，學會操作預警發布平臺的各項功能，保證進入汛期前可以做好各項準備及服務工作[7]。按照基本要求提前安排好汛期排班，業務人員必須24 h連續值班，按照實際情況及時發布氣象預報預警信號，對災害性天氣，如臺風、暴雨等，應加大觀測力度，使氣象部門能夠向政府部門快速傳遞氣象數據信息，便于相關部門及時啟動應急預案。

當地氣象部門還需面對所有突發情況組建專業處理團隊。團隊中應包含全局部署領導人員和專業技術人員等，按照上級領導提出的要求，結合突發性問題編制應急處理方案[8]。若在監控系統運行期間發生突發性事故，團隊成員一方面應服從領導做出的安排，另一方面還要保證24 h待命，針對突發情況展開綜合分析，總結事故原因、嚴重程度，提出實際效果最為理想的應急對策，保證綜合氣象觀測運行監控業務系統運行的高效率與穩定性，提高氣象數據信息傳輸效率和精準性。

3 監控系統的工作流程分析

3.1 監控請求

當客戶向全網或氣象站提出監控申請，便會自動啟動WEB應用程序，與服務器連接，請求專業服務。氣象站檢查業務請求符合法律規定，便會有監控服務對象自動生成，面向監控服務對象展開相應的初始化作業。初始化操作結束后，重新返回監控服務對象相應的WEB應用程序，此時WEB應用程序顯示為無狀態性。因為在監控過程中必須保證業務服務器監控對象始終存在，而且WEB應用程序也必須快速確定監控服務對象，因此務必加大對監控對象的管理力度[9]。當與客戶端相連接之后，依然可以保持“存在”的狀態，針對監控服務對象自動生成ID號，后期便可通過監控服務對象ID號快速確定監控對象，提高監控系統運行效率。

3.2 實時數據的產生

監控中心受監控服務對象的影響，訂閱系統內部所產生的數據信息會有相應的類型觸發事件。一方面省級氣象中心站負責氣象數據信息傳遞，另一方面也負責激活監控系統，獲得事件傳輸數據信息，自動生成實時監控數據信息。

3.3 WEB頁面的刷新

系統提出請求之后，自動生成監控服務對象ID號，此時WEB應用程序通過省級中心

服務器便可得出相對應的監控服務對象。監控服務對象在有關信息中提取緩存的氣象數據，隨后便可刷新頁面[10]。

3.4 對觀測點遠程操作

觀測點遠程處理期間，WEB應用程序連接省級中心服務器，采集、獲取監控服務對象。自動站傳輸操作命令，主要通過自動站接1∶1對象，利用遠程自動設備實時傳輸。發出的命令得到響應后，會觸發被訂閱命令對應事件，刷新頁面之后重新返回至結果。

3.5 監控結束

完成上述所有監控流程即監控結束，系統自動關閉監控頁面。

4 綜合氣象觀測運行監控業務系統的應用分析

4.1 系統構建

綜合氣象觀測運行監控業務系統實踐應用過程中，必須保證系統完整性。這就需要做好監控業務系統的完善工作。基于當前氣象監控系統的運行狀態，該系統涉及地面觀測與地基遙感系統、空基遙感系統、天基遙感系統。空基遙感系統的觀測平臺主要是氣球、飛機，天基遙感系統觀測平臺則包括低軌、高軌衛星。搭建上述3個系統需要發揮出系統之間的連接作用，展開全方位監控。監控對象有國家級與區域級的自動氣象站、雷電觀測站、土壤水分觀測站、探空站等。

針對地面觀測與地基遙感系統、空基遙感系統、天基遙感系統實際搭建情況，建議做到以下兩點：（1）優化硬件設備，各個系統的構建務必要提前準備好相應的硬件設備，滿足硬件系統結構與運行需求，為系統穩定運行提供保障；（2）軟件優化設計，軟件對于系統穩定運行、展現聯動作用來說是非常重要的工具，在系統建構期間，務必要優化設計軟件與相應程序。

4.2 系統運行

構建綜合氣象觀測運行監控業務系統的一系列工作結束之后，需充分展現出監控系統效能，嘗試運行系統。一般系統運行共分為3個流程。首先，啟動系統。立足于綜合氣象觀測運行監控業務系統運行的維度，運行效果與3個啟動流程有密切聯系。啟動系統必須保證3個子系統一致。換言之，在相同時間范圍內同時啟動3個系統，如此一來，3個子系統采集到的數據也可保證一致，更有利于提高氣象站故障與問題分析、解決效率。其次，優化調整系統運行過程。綜合氣象觀測運行監控業務系統所包含的子系統之間相輔相成，所以必須針對各個子系統的運行關鍵，及時展開優化與調整，確保所有子系統之間能夠互補。最后，系統聯動化運用。針對綜合氣象觀測運行監控業務系統進行運行調試，一旦在運行過程中發現故障，業務人員應及時討論分析、解決，確保系統監控過程與監控結果準確。這就需要對系統運行過程做出處理，以便提高系統運行實際效能。

4.3 監控業務執行

綜合氣象觀測運行監控業務系統在運行初期主要是落實氣象站的各項監控業務。第一，提前確定待監控內容。基于已知內容，監控系統需要監控的氣象設備比較多，設備本身也分別對應了不同的級別，必須對各個設備以及所在級別確定需要監控的內容，保證系統監控的全面性與完整性。第二，明確監控標準規范。系統在實施監控過程中，判斷氣象站相關設備異常必須有明確的標準，這直接關系到采集監控數據的有效性。建議結合氣象設備運行特征、運行需求，制定判斷標準，尤其需要在監控系統內明確判斷標準。在規范標準的作用下，系統監控效能也會隨之增強。換言之，綜合氣象觀測運行監控業務系統在運行過程中，針對監控業務的執行，務必保證內容完整，且要有清晰的標準，方可保證監控業務恒定落實，彰顯系統監控效果[11-14]。

5 結束語

綜合氣象觀測監控業務系統是實現氣象站自動化運行的重要組成部分。監控系統可以對氣象站內所有設備進行實時監控，掌握最新的氣象數據信息，通過分析監控所得信息，判斷設備運行狀態以及是否存在故障。另外，一旦氣象站運行中出現突發性事件，也可以利用綜合氣象觀測監控業務系統采集到的氣象數據做出分析，提出最優的解決辦法，確保各項監控業務得以有效落實，提高氣象監控水平，保證氣象站運行與服務質量，從而為所在地區的氣象部門提供精準的氣象數據信息，為氣象觀測業務信息化、智能化提供助力。