導(dǎo)語：自動氣象站運(yùn)行監(jiān)控建設(shè)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

系統(tǒng)概述

區(qū)域站運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)是針對我國現(xiàn)有的3萬余套省級臺站區(qū)域自動氣象站和將建的3萬多套加密自動氣象站及6萬余套暴雨監(jiān)測站而建設(shè)的監(jiān)控保障業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)采用兩級部署、多級應(yīng)用的模式，為國家級、省級和市縣級保障人員、管理人員和預(yù)報預(yù)測人員提供統(tǒng)一的工作平臺。整個系統(tǒng)分國家級和省級兩級系統(tǒng)（圖1），兩者功能基本一致，均實現(xiàn)了氣象探測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、探測數(shù)據(jù)質(zhì)量狀況、維護(hù)維修狀況、觀測站網(wǎng)信息的實時和非實時監(jiān)控，對設(shè)備運(yùn)行能力、探測數(shù)據(jù)質(zhì)量狀況、維修保障能力、觀測數(shù)據(jù)報文有效性、觀測站網(wǎng)信息的準(zhǔn)確性等的綜合分析評估，以及探測產(chǎn)品的分析顯示功能。根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求，兩級系統(tǒng)之間功能上有所側(cè)重但又相互聯(lián)系：國家級系統(tǒng)主要供國家級相關(guān)人員使用，注重全國范圍內(nèi)自動站設(shè)備運(yùn)行狀況的綜合分析評估、探測產(chǎn)品的綜合分析顯示；省級系統(tǒng)供本級及以下級別人員使用，注重設(shè)備維修保障，兩級系統(tǒng)之間可以實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制結(jié)果、維護(hù)維修信息、觀測站網(wǎng)信息的定時交互。本監(jiān)控系統(tǒng)是保障我國區(qū)域自動氣象站、加密自動氣象站及暴雨監(jiān)測站正常運(yùn)行、提高探測數(shù)據(jù)質(zhì)量、縮短保障時間的實時業(yè)務(wù)平臺。系統(tǒng)的建成將在一定程度上提高設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行能力，充分發(fā)揮其建設(shè)效益。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用兩級部署、多級使用、多方共享的邏輯架構(gòu)（圖2），即在國家級和省級部署，國家級、省級、地市級和縣級業(yè)務(wù)管理人員、技術(shù)保障人員、監(jiān)控人員、預(yù)報預(yù)測人員等多用戶群體使用，另外系統(tǒng)還可分別向國家級和省及以下各級相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)共享相關(guān)數(shù)據(jù)。國家級和省級系統(tǒng)分別基于客戶端和瀏覽器的設(shè)計模式，國家級與省及以下級別人員可在氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)局域網(wǎng)內(nèi)分別通過安裝客戶端和基于網(wǎng)頁形式實現(xiàn)對系統(tǒng)的訪問。區(qū)域站運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)總體可分為平臺和處理平臺兩部分（圖3）。平臺是面向用戶服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，是對外服務(wù)的門戶，通過各類展現(xiàn)技術(shù)（如GIS），將狀態(tài)監(jiān)控、產(chǎn)品分析、質(zhì)量控制、維修管理、分析評估和觀測站網(wǎng)等監(jiān)控結(jié)果提供給各類用戶，同時接收用戶的請求并響應(yīng)；處理平臺主要是數(shù)據(jù)處理的體系結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)品生成、產(chǎn)品入庫、軟件管理等。整個系統(tǒng)內(nèi)部的功能模塊是在統(tǒng)一的技術(shù)框架下實現(xiàn)，最大程度保證系統(tǒng)的擴(kuò)展能力和穩(wěn)定性。

系統(tǒng)主要技術(shù)路線

系統(tǒng)采用C／S（客戶端／服務(wù)器）與B／S（瀏覽器／服務(wù)器）相結(jié)合的方式設(shè)計，對于比較復(fù)雜、通信量高、交互性強(qiáng)的應(yīng)用，采用客戶端模式，實現(xiàn)部分信息的本地化安裝，如GIS數(shù)據(jù)、站網(wǎng)信息數(shù)據(jù)等，圖3系統(tǒng)技術(shù)框架圖提供快速響應(yīng)能力和對較大數(shù)據(jù)的處理分析能力等；使用編程語言方面，系統(tǒng)采用C／C＋＋和Java相結(jié)合的語言開發(fā)；為便于系統(tǒng)在全國推廣使用，在系統(tǒng)軟件選擇方面，數(shù)據(jù)庫軟件兼容SQL和Ora－cle，操作系統(tǒng)采用Linux或Windows，地理信息系統(tǒng)軟件在國家級系統(tǒng)使用ArcGIS，省級系統(tǒng)根據(jù)各省實際情況選用合適的GIS軟件，如ArcGIS、Su－perMap等。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境主要依托氣象業(yè)務(wù)專用網(wǎng)（DMZ區(qū)），但在兩集系統(tǒng)之間信息交互方面，考慮到交互的及時性、直接性，建立基于公網(wǎng)FTP的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制信息、維護(hù)維修信息和觀測站網(wǎng)信息的定時交互。此外，考慮到未來加密自動氣象站和暴雨監(jiān)測站監(jiān)控需求及各省自身實際業(yè)務(wù)需求，省級系統(tǒng)采用了開放式的設(shè)計理念，提供多種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，使其滿足設(shè)備擴(kuò)充和功能擴(kuò)展，并且能夠?qū)崿F(xiàn)與其他系統(tǒng)的多方面連接。

系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)可分為設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、探測數(shù)據(jù)監(jiān)控、探測產(chǎn)品分析顯示、維護(hù)維修管理、站網(wǎng)信息管理和綜合分析評估六部分，每一部分下面又可以分為不同的子功能，具體功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。（1）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控：通過氣象業(yè)務(wù)通信網(wǎng)，接收區(qū)域自動站的觀測數(shù)據(jù)文件，在國家級和省級監(jiān)控中心檢查數(shù)據(jù)文件上傳情況、上傳觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量狀況、數(shù)據(jù)文件格式情況，實現(xiàn)各級區(qū)域自動站運(yùn)行狀態(tài)實時監(jiān)控，并基于地理信息系統(tǒng)實時展示監(jiān)控結(jié)果。（2）探測數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控：在國家級和省級監(jiān)控中心利用報文格式檢查、界限值檢查、氣候極值檢查、內(nèi)部一致性檢查、時間一致性檢查、空間一致性檢查等數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法開展探測數(shù)據(jù)質(zhì)量實時監(jiān)控，并進(jìn)行質(zhì)控結(jié)果的多形式展示。（3）探測產(chǎn)品分析顯示：結(jié)合地理信息系統(tǒng)，根據(jù)用戶需求顯示不同范圍、不同時間段、不同觀測要素、不同站點(diǎn)多種形式數(shù)據(jù)，如單／多要素色斑圖、單／多站曲線圖、觀測要素實時填圖、單／多站不同時間段各觀測要素列表等。（4）維修信息管理：國家級利用省級上傳的維護(hù)維修信息進(jìn)行設(shè)備故障的實時定位、跟蹤、查詢等。（5）站網(wǎng)信息管理：區(qū)域站網(wǎng)信息管理主要包括測站信息、設(shè)備信息和人員信息。測站信息包括地理信息、環(huán)境信息、站名／號等屬性信息；設(shè)備信息主要為設(shè)備廠家信息、傳感器等主要部件型號信息。維護(hù)區(qū)域自動站的站網(wǎng)信息包括新增站點(diǎn)添加、錯誤站點(diǎn)刪除、已有站點(diǎn)信息的修改及查詢等功能；此外，結(jié)合電子地圖和站點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)，還可查看站點(diǎn)分布情況。（6）綜合分析評估：主要包含數(shù)據(jù)文件上傳情況、設(shè)備運(yùn)行情況及數(shù)據(jù)質(zhì)量情況3方面。數(shù)據(jù)上傳情況主要指文件到報、逾限、缺報，具體的缺報時次查詢等；設(shè)備運(yùn)行情況主要是設(shè)備業(yè)務(wù)可用性的統(tǒng)計分析；數(shù)據(jù)質(zhì)量情況包括數(shù)據(jù)文件格式情況、參數(shù)信息情況及各觀測要素質(zhì)量情況統(tǒng)計分析。此外，根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求，還可實現(xiàn)國家級和省級兩級系統(tǒng)之間信息的交互、本系統(tǒng)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)共享業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。

系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

目前為止，全國已建成區(qū)域自動站33110套，后續(xù)還將建設(shè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動站32690套，暴雨監(jiān)測站61336套，移動氣象觀測站2872套，未來國家級系統(tǒng)中要監(jiān)控的臺站數(shù)量將達(dá)到13萬余套，這些設(shè)備的實時觀測要素數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以及日常業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量小，每個文件基本在幾千字節(jié)左右，但文件數(shù)目總量龐大，日峰值量超過312萬條，而業(yè)務(wù)中對數(shù)據(jù)傳輸、處理和顯示的時效性要求較高，要求在30min內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)解析、質(zhì)控、入庫并在監(jiān)控系統(tǒng)中顯示，這給服務(wù)器的處理能力帶來很大的挑戰(zhàn)。因此，為滿足時效性要求，國家級系統(tǒng)中在數(shù)據(jù)處理方面采用多線程分布式處理技術(shù)，即將全國各地設(shè)備按照地理分區(qū)分成7大區(qū)域（港澳臺地區(qū)除外），分別部署在多臺服務(wù)器上同時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理完的數(shù)據(jù)存入相同數(shù)據(jù)庫、集中顯示。系統(tǒng)分別在國家級和省級部署，可同時滿足國家級和省及以下級管理人員、技術(shù)保障人員、監(jiān)控人員和預(yù)報預(yù)測人員的需求，且在信息門戶層兩級系統(tǒng)分別采用基于客戶端和基于瀏覽器的訪問技術(shù)，這一方面與兩級業(yè)務(wù)的側(cè)重點(diǎn)相聯(lián)系，另一方面便于省級發(fā)揮自身優(yōu)勢，在現(xiàn)有系統(tǒng)上進(jìn)行功能和設(shè)備的擴(kuò)展。根據(jù)中國氣象局信息網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)現(xiàn)狀和安全要求，相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)必須部署在中國氣象局DMZ區(qū)，以實現(xiàn)與氣象局內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)的邏輯隔離。本系統(tǒng)國家級和省級版本均部署在氣象局局域網(wǎng)，相關(guān)業(yè)務(wù)人員也只能在氣象局內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)的訪問。但基于目前中國氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒碳皟杉壪到y(tǒng)主要部署物理地點(diǎn)的現(xiàn)狀，系統(tǒng)在實現(xiàn)國家級和省級系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制結(jié)果、維修保障信息和觀測站網(wǎng)信息實時交互方面存在一定的局限性。所以，本系統(tǒng)利用Internet和Intranet的優(yōu)勢，將系統(tǒng)部署在氣象局局域網(wǎng)，進(jìn)行日常數(shù)據(jù)的傳輸、接收、訪問，而將兩級系統(tǒng)之間信息交互的部分利用公網(wǎng)，通過FTP的形式實現(xiàn)。

中國區(qū)域自動氣象站運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)是針對我國已建區(qū)域自動氣象站以及未來將建的加密自動站和暴雨監(jiān)測站而建設(shè)的監(jiān)控保障實時業(yè)務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)分國家級和省級兩個版本，分別在國家級和省級保障部門安裝部署。兩級系統(tǒng)采用相同技術(shù)架構(gòu)，基本功能均包括設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、探測數(shù)據(jù)監(jiān)控、探測產(chǎn)品分析顯示、維護(hù)維修管理、站網(wǎng)信息管理和綜合分析評估6部分。系統(tǒng)的建成將在一定程度上保障我國區(qū)域自動氣象觀測網(wǎng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。然而，為更好地發(fā)揮其效益，系統(tǒng)還需在探測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法、相關(guān)業(yè)務(wù)機(jī)制和職責(zé)流程方面進(jìn)一步完善。

本文作者：李雁李峰趙志強(qiáng)郭海平孫林花李仲龍周青周薇工作單位：中國氣象局氣象探測中心