中圖分類號： P415.1+2 文獻標志碼：B 文章編號：2095-3305（2025）05-0245-03

黔東南州的地面自動站是氣象觀測的關鍵基礎設施。截至2024年底，黔東南地區擁有國家級氣象自動監測站16個、土壤水分監測站11個、區域監測站546個，以及3部X波段雷達、1部C波段雷達和1部S波段雷達，還有16套天氣現象觀測設備。這些設施顯著提升了黔東南州對災害性天氣的監測能力。然而，由于氣象地面自動站常年部署在野外，加之黔東南秋冬季節陰雨連綿，隨著使用年限的增加，故障發生的概率也隨之上升，導致數據滯后和缺測等異常情況時有發生。監測數據的準確性和實時性對氣象預報、氣候研究及防災減災工作至關重要。傳統的人工監控方式存在效率低下、反應速度慢等問題，已經不能滿足現代氣象服務的高標準需求。因此，開發一套針對黔東南地面自動站的數據智能監控報警系統顯得尤為重要。

1研究背景

關于如何更好獲取自動站監測故障數據，李雪松等[認為，可以基于“天鏡”數據傳輸系統，讀取數據并提取監控信息后，按照中國氣象局考核要求，篩選出當時次缺報站點和各類型數據總缺報數量，根據撥號邏輯算法匹配電話信息并撥出自動語音。白鐵男等[2]提出基于手機App，開發一款可以監控區域自動站、天氣雷達站、網絡連通性、接口服務狀態，同時面向多業務用戶群體的貴州氣象綜合監控系統。章超等[3認為，可以通過高頻調用區域站報文資料和站點基礎信息，滾動存儲至數據服務器，實現站點觀測數據的分鐘級查詢功能，通過站點報文數據解譯、分析，以及加工處理，結合報文識別算法進行設備狀態監控。劉永強等4認為，自動監測系統為氣象監測預報服務提供了準確及時的數據支撐，達到了“主動監控”“主動保障”的目的。

國內外在氣象自動監測站故障監控報警系統的研發方面已經有一定的基礎和進展，但仍有改進和優化的空間[5-8]。研究借鑒現有的成果和技術經驗，結合黔東南地區的具體需求，進一步研發和完善故障監控報警系統。

2 系統設計

2.1 系統目標

通過對“貴州省氣象綜合業務監控大屏”的監控內容進行分析，利用Python語言編寫程序，自動讀取監控大屏接口信息，實現對氣象自動監測站設備數據傳輸情況、設備運行狀態等關鍵指標的實時監控。一旦發現黔東南州氣象自動站數據傳輸逾限、缺報等問題，則立刻通過獲取異常站點數據需要向大屏監控網站發起一個post請求，以獲得一個JSON格式的異常站點數據，對返回的JSON數據進行解析，拼接成報警內容字符串。就通過企業微信平臺自動發送故障站點情況給設備保障人員，以便他們能夠及時處理，從而提高氣象設備運行的穩定性。

2.2 功能模塊設計

系統流程如圖1所示，具體設計如下。

（1）數據采集模塊：從“貴州省氣象綜合業務監控大屏”的API接口獲取數據，包括站點數據傳輸狀態及設備運行狀態等關鍵指標。使用Python的requests庫發送HTTP請求，獲取JSON格式的數據。

（2）數據處理模塊：對收集到的數據進行分析、清洗和存儲。解析JSON數據，提取關鍵信息，使用開發者模式對大屏監控網站數據源進行分析，找出異常站點數據獲取的API和請求參數。

（3）監控分析模塊：實現對數據傳輸狀態和設備運行狀態的實時監控與智能分析。設置監控指標的閾值，如數據傳輸延遲時間、數據缺失率等；運用算法對數據進行分析，判斷是否出現異常情況；對異常情況進行分類和標記，為后續的報警處理提供依據。

（4）報警通知模塊：當檢測到異常情況時，通過企業微信平臺自動發送報警通知給裝備人員。使用企業微信官方提供的API，通過編寫代碼來發送通知消息；通知內容包括站點名稱、發生時間、故障問題等詳細信息，以便運維人員快速定位并處理問題。

3關鍵技術的實現

3.1 開發環境

Python3.7，Google Chrome（版本131.0.6778.205），chromedriver-win64（谷歌瀏覽器驅動程序）。

3.2 使用庫

requests（網絡請求）、datetime（時間處理）、selenium（自動化Web應用程序測試）。

3.3 設計思路

（1）網絡分析：使用開發者模式對大屏監控網站數據源進行分析，找出異常站點數據獲取的API和請求參數。通過selenium自動化Web應用程序測試庫，模擬登錄大屏監控網站，捕獲登錄過程中發起的數據請求標頭，獲取Authorization授權令牌。使用requests庫構造post請求，獲取異常站點數據。

（2）獲取Authorization授權令牌：由于網站需要用戶名、密碼登錄，每次登錄后Authorization值會改變，所以要成功發起數據請求，需要獲取Authorization值。具體方法為，使用selenium自動化Web應用程序測試庫，通過XPATH定位，找到用戶名和密碼的輸入框，模擬登錄大屏監控網站http：//10.203.6.131：8080/index#，捕獲網站在登錄過程中發起的數據請求標頭，找到請求標頭中的Authorization值。

（3）構造當前時次異常站點數據請求：獲取異常站點數據需要向大屏監控網站發起一個post請求，以獲得一個JSON格式的異常站點數據。請求的詳細格式如圖2所示。其中，請求包含url、headers、data這3個參數，url為請求地址，headers中主要參數為Authorization授權令牌，data中的參數為行政區劃編碼。

（4）對返回的JSON數據進行解析，拼接成報警內容字符串。

（5）創建企業微信應用，獲取應用id和密鑰。使用企業微信應用，通過post請求方式，發送報警信息至企業應用。地址url=https：//qyapi.weixin.qq.com/cgi-bin/message/send？access_token ? {access_token}'。其中accesstoken為企業應用密鑰。具體格式如圖3所示。

3.4異常判斷邏輯

對返回的JSON數據進行解析，提取關鍵信息，如數據傳輸延遲、數據缺失、設備故障等。根據預設的監控指標閾值，判斷數據是否異常。若數據傳輸延遲超過設定的閾值，則判斷為數據傳輸異常；若設備連續一段時間未返回有效數據，則判斷為設備故障。

3.5企業微信通知機制

利用企業微信App，建立自動站維修保障企業微信群。通過獲取應用id和密鑰，使用企業微信官方提供的消息發送API，構造post請求，將報警信息發送至企業微信群。設置消息的接收者、消息類型、消息內容等參數，確保消息能夠及時、準確地發送至相關運維人員手中。

4系統測試與結果分析

4.1 功能測試

對監控系統的各個功能模塊進行測試，包括數據采集、數據處理、監控分析、報警通知、系統管理等，包括檢查數據采集是否準確、完整，數據處理是否正確、高效，監控分析是否能夠及時發現異常，報警通知是否能夠準確發送，系統管理功能是否完善、易用。測試結果表明，該系統能夠較好地從“貴州省氣象綜合業務監控大屏”監控端獲取自動站運行情況及數據傳輸的相關信息，系統能夠對返回的JSON數據進行有效解析，并將其拼接成報警內容字符串，借助企業微信應用，通過post請求方式，將報警信息發送至企業應用，使得維修保障人員能夠及時了解站點運行情況，大大提高設備運行效率。

4.2 性能測試

測試系統的性能指標，主要是測試系統兼容性，包括響應時間、資源利用率等。模擬高發情況下多個氣象自動監測站同時上傳數據，以及各用戶集中發起數據訪問請求的情況，檢查系統的平均響應時間及服務器CPU、內存等資源利用率是否在正常范圍內，設置縮短報警發送時間間隔，增加發送次數，測試在連續故障報警情況下故障數據的準確性和系統穩定性。通過測試，根據貴州省氣象數據傳輸考核要求，在1h時間間隔內，系統完全能夠準確、及時發送所獲取的自動站故障信息至企業微信App，滿足黔東南地區氣象自動站運行情況的監控要求。同時，對小程序在安裝電腦兼容性進行測試，通過測試，小程序在谷歌瀏覽器（GoogleChrome，版本131.0.6778.205）驅動程序chromedriver-win64上運行較穩定，其他版本存在偶爾無法運行的情況。

4.3 安全測試

本系統設計時在安全性能方面，結合MyBatis+MySQL技術棧，對系統進行安全測試，確保系統的安全性。檢查系統的用戶認證、授權、數據加密等安全機制是否有效，防止非法用戶訪問和數據泄露，對系統進行漏洞掃描，修復可能存在的安全漏洞，同時嚴格對報警接收員進行審核管理，從而確保數據安全。

5結束語

項目聚焦于黔東南州氣象自動站監測監控系統的設計與實現，借助當前常用的智能手機，利用企業微信App搭建一套實時監控自動站數據傳輸的系統，用于監測黔東南州氣象自動站設備的運行情況。系統能自動從“貴州省氣象綜合業務監控大屏”接口獲取數據，時刻監控氣象數據傳輸、氣象設備運行的情況。

同時，系統運用先進的智能算法對獲取的數據進行深度剖析，一旦發現數據傳輸存在缺報、逾限等異常情況，或者氣象設備出現故障，系統會立即通過企業微信向保障人員推送預警信息。這一功能確保了保障人員能夠及時掌握單位自動站的運行狀況，從而迅速響應并解決各類故障問題。此外，系統還配備了簡潔且詳細的操作手冊，方便運維人員快速熟悉，高效管理整個系統。

本項目的實施，實現了對黔東南州地面自動站數據傳輸狀態的實時監控和智能分析，快速發現并預警數據傳輸中的異常情況，如數據缺失、延遲或異常波動等，縮短了故障響應時間，提高數據的整體可用性。通過減輕人工監控的負擔，提升了工作效率，為氣象預報、氣候研究及防災減災提供了更加可靠和及時的數據支持，從而進一步提升了氣象服務的水平。下一步，計劃持續升級系統，優化監控系統的性能與功能，確保監控系統運行安全和穩定，同時提供易于使用的系統界面和相應的用戶操作手冊，便于運維人員快速上手并有效管理系統。界面設計簡潔明了，操作流程清晰易懂，同時操作手冊將涵蓋系統安裝、配置、使用及維護等方面，為運維人員提供全面指導。同時為黔東南州氣象預報、氣候研究及防災減災提供更加可靠和及時的數據支持，從而進一步提升當地氣象服務的能力和水平。

參考文獻

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