区域自动站数据异常监控审核系统建设

刘绍龙

（福州市气象局，福建 福州 350014）

1.福州市区域自动站数据监控现状

“十一五”期间，福州市全面加快综合气象观测站网建设，目前已建成165个乡镇区域自动气象站，气象监测站网初具规模，基本实现区域自动站覆盖到每个乡镇，并成立了信息网络与装备保障中心，负责对全市165个区域自动站的维护与保障，为气象预报服务、应对气候变化以及气象科研提供了有力支撑。

目前，区域自动站在线状态监控预警、数据上传监控等软件已投入业务应用，有效保障了数据的完整性与及时性。但因区域自动气象站传感器（如温湿传感器、气压、雨量、风向风速传感器等）出现故障，造成区域自动站观测数据异常的现象较多，在国内还未见有对区域自动站数据异常监控和审核的系统[1]。因数据异常或错误，区域自动站历史数据的应用存在诸多隐患，应用价值难免要打折扣。在气象防灾减灾服务中，实时数据的真实有效性要依靠人工进行筛选，效率低，并且难免会出现遗漏[2]。

随着福州市经济持续高速的发展，防灾减灾、城市建设、农业、海洋、水利、国土、环保、交通等多个领域对气象资料应用需求日益增强。因此，气象部门要在加强区域气象监测能力建设的同时，进一步加强区域自动气象站观测资料的异常监控和审核[3]。对监控中发现的问题，实现异常数据报警，第一时间查找原因，及时排除故障，对异常数据做出纪录备注，生成异常数据统计报表，以备资料应用时进行过滤处理，提高资料真实可用性。同时，也可以增强市气象信息与装备保障中心及时发现区域自动站故障的能力，提升保障维护响应效率。

2.福州市区域自动站数据异常监控审核系统功能

自动站数据监控系统功能结构图如图1所示。

图1 系统功能结构图

根据《福州市自动气象站业务运行管理规定》和实际工作的需求，区域自动站数据异常监控审核系统依托于区域自动站原始数据，系统实现区域自动站数据采集入库后，对自动站数据进行监控及审核，具体功能如下：

（1）制定并判断各气象要素值异常级别；

（2）通过时间与空间比对，甄别区域自动站数据异常状况；

（3）区域自动站数据实时入库；

（4）设计异常数据说明文档；

（5）区域自动站数据备份、恢复、查询、统计。

3.福州市区域自动站数据异常监控审核系统设计

3.1 系统技术路线

对于福州市气象局而言，区域自动站数据异常监控审核系统有着极其重要的应用，这对系统的稳定性提出了很高的要求。而且单位内原有大量业务数据资源，要求将要建设的数据库系统应具有较好的集成性和可扩展性。

系统采用以下技术路线：

（1）服务器操作系统：Microsoft Windows Server 2008；

（2）客户端环境：Windows XP/Windows 2000操作系统、IE6.0及以上版本；

（3）数据库：Oracle 10；

（4）开发语言：Delphi7.0；

（5）GIS平台采用现有的自动站信息管理系统的GIS平台；

（6）系统架构：数据层、业务逻辑层、表现层分离；

（7）支持组件化开发。

3.2 系统设计方案

本系统通过深入分析福州市自动站的通讯方式和数据格式，从中提取需要的数据，例如报文中的气象要素数据、气温、雨量、风向、风速和报文到达的时间，将这些数据进行整合，使用表格、GIS地图形式直观地在软件中显示出来[4]。本系统实时对站点的健康状态进行评估，假如判定一站点为故障站点,即会发出桌面告警,从而提高了站点故障排查的及时率。如图2所示。

图2 区域自动站数据异常监控审核系统结构图

3.3 系统模块

该系统分为4个模块：自动站监控模块、异常数据报警模块、异常数据显示模块、数据库模块。

（1）自动站监控模块

自动站站点位置信息与GIS地理信息系统融合，站点以图标方式在地图中标识，正常、异常、缺测站点以不同颜色图标显示，用户可以直观看出哪个地区的自动站数据异常。本系统采用现有的自动站信息管理系统的GIS平台，提供行政区域图和卫星影像图作为背景图层，对地图进行放大、缩小、漫游操作；并生动地显示各站点的位置、数据传输状态和各气象要素信息。

（2）异常数据报警模块

1）数据缺测报警：有缺测数据时，以图形方式实现报警功能。

2）数据超过阈值监控：设置温度、雨量、风速、气压、相对湿度、能见度的正常值范围，各要素实况数据值超过阈值时，以图形方式实现报警功能。

（3）异常数据显示模块

1）异常数据以列表方式详细显示。

2）区域自动站历史数据异常甄别，选定文件路径后，系统自动将文件审核后的结果以列表方式显示。

（4）数据库模块

采用现有福州市防灾减灾气象服务信息系统中区域自动站数据备份工具，对区域自动站数据进行备份、恢复、查询、统计。

自动站数据监控界面如图3所示。

异常数据列表显示如图4所示。

图3 自动站数据监控界面

图4 异常数据列表显示

4.结束语

本文建立了与现代气象业务体系相配合的福州市区域自动气象站数据异常监控审核系统，改变了以往自动站管理能力差、数据传输半程监控的状况，该系统对区域自动站各类观测资料进行数据传输的全程监控，提高了自动站点的使用效率，为自动站数据顺利传输提供了切实有效的保障手段。系统于2011年1-3月试运行，4月份开始正式运行，目前运行情况良好，自动站报文的传输及时率都可以达到98%以上，基本达到了软件开发的目的。

[1]王旭，刘光博，李晓玲.海南省自动气象站监控系统建设[J].气象水文海洋仪器，2010，9(3)：133-137.

[2]马渝勇，方国强，刘一谦等.从汶川大地震谈应急气象通信技术[J].气象，2009，35(11)：123-130.

[3]刘光博.分布式文件系统在气象业务中的应用初探[J].气象研究与应用，2009,30(1)：88-90.

[4]全文杰，赵为，练列敏.中尺度制动站数据处理系统[J].广西气象，2006，27(4)：54-56.