省级大气颗粒物监测仪在线观测系统的设计及应用

乔贺 徐进 张道远

摘 要：为及时监控大气颗粒物监测仪考核站报文上传和分析大气颗粒物监测仪数据以掌握设备运行状态，江苏省快速开发了一套省级大气颗粒物监测仪在线观测系统。该系统由数据处理系统和网页发布系统两大功能模块构成。投入业务运行后，江苏省气象探测中心总结了部分大气颗粒物监测仪站点运行问题及解决办法，希望能为各省市探测部门提供参考。

关键词：大气颗粒物监测仪；在线观测系统；设计

中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）20-0146-02

Design and Application of Provincial Online Monitoring

System for Atmospheric Particulate

QIAO He XU Jin ZHANG Daoyuan

（Jiangsu Meteorological Observation Centre，Nanjing Jiangsu 210008）

Abstract： Provincial online observation system for equipment's monitoring for atmospheric particulate was developed by Jiangsu province based on uploaded report files， so as to master the operating state of the equipment. The system consists of two major functional modules： data processing sub-system and web publishing sub-system. After running in operation， equipment problems and corresponding solutions were summarized in this paper， hope to provide reference for the departments of provinces and cities.

Keywords： atmospheric particulate；online observation system；design

从2015年4月1日00：00起，新建大气颗粒物监测仪站点开始质量浓度观测数据文件和质控信息文件传输。全国大气颗粒物监测仪数据上传考核站点覆盖24个省（区、市），其中江苏省气象局参加考核站点达20个。江苏省气象局的考核站点多数是安徽蓝盾光电子股份有限公司生产的LGH-01B和LGH-01E型号，分别对PM10和PM2.5颗粒物进行全天自动观测，其采集采用的是贝塔射线法[1]。为第一时间监控全省大气颗粒物监测仪考核站报文上传和分析大气颗粒物监测仪数据以掌握设备运行状态，有必要开发一套省级大气颗粒物监测仪在线观测系统，供省市探测部门方便使用。本文介绍江苏省大气颗粒物监测仪在线观测系统的开发和应用情况。

1 省级监控系统的构成

省级大气颗粒物监测仪在线观测系统由数据处理系统和网页发布系统两大功能模块构成。该系统具备以下功能：①对小时大气颗粒物监测仪报文解析入库；②大气颗粒物监测仪报文时序图；③大气颗粒物监测仪观测数据曲线图（浓度、流量、气温、气压、相对湿度）；④大气颗粒物监测仪观测站点信息。

系统采用C/S（客户端/服务器）与B/S（浏览器/服务器）相结合的方式设计；编程语言方面，系统采用C#语言开发；数据库软件是Microsoft SQL Server，部署操作系统选用Windows；运行网络环境主要依托气象业务内网[2]。与以往自行开发的业务系统不同的是，该系统在数据库方面设计了大量的存储过程，极大缩短了系统的开发周期。该系统在省级一级部署，支持省市县三级应用。

1.1 数据处理系统

大气颗粒物监测仪观测站点的业务软件具有数据采集和传输功能，逐小时采集大气颗粒物监测仪数据存储在本地，并通过气象内网将指定格式报文定点传输至省信息中心数据存储服务器。数据分析处理模块的报文源自省信息中心自动分发，解析成功的数据永久存储在数据库。

1.1.1 报文命名及数据格式。气溶胶质量浓度观测站数据文件命名规则为：Z_CAWN_I_IIiii_yyyymmddhh0000_O_AER-FLD-观测要素种类-仪器类型代码.txt。

气溶胶质量浓度观测数据文件的格式规定见《气溶胶质量浓度观测系统建设指南（征求意见稿）》。其中：文件内数据为世界时，每条数据单独成行，每行内不同观测数据要素以英文输入法的逗号分隔。若无某粒径质量浓度数据，则以固定数值-999.9填补。仪器测量数据标识及含义见表1。

1.1.2 数据库设计。数据处理服务器安装Microsoft SQL Server 2005软件，根据需求，数据处理系统需建立1个数据库，含3个数据表，其中ObsData表用于存放观测数据，Station_common表用于存放站点基础信息，HrSeqInDay表用于存放固定的时次信息。

1.2 网页发布系统

网页发布系统总体架构[3]设计采用基于ASP.NET的B/S的三层体系结构。这三层体系结构由浏览器、Web服务器和数据库组成，并结合C#语言、HTML语言、JavaScript脚本语言、ASP.NET等技术，后台数据库采用Microsoft SQL Server 2005。

网页发布系统可通过Web浏览方式查询实时大气颗粒物监测仪观测报文时序图、观测数据曲线图（浓度、流量、气温、气压、相对湿度）和观测站点信息。

1.3 数据评估系统

报文上传率和要素缺测率是反映大气颗粒物监测仪运行稳定度和可靠性的重要性能指标，也是业务运行中各级管理部门和保障部门以及生产厂家关注的量化指标。对于大气颗粒物监测仪，报文上传率和要素缺测率统计参考公式如下：

[报文到报率=实到报文数应到报文数×100% ] （1）

[要素缺测率=应到要素数-实到要素数应到要素数×100% ] （2）

2 系统应用

大气颗粒物监测仪在线观测系统业务运行以来，通过对小时报文的解析监控和数据的直观展示，方便管理部門和各级运行监控人员发现若干问题，见表2。

3 结语

省级大气颗粒物监测仪在线观测系统基于江苏省建设的20个大气颗粒物监测仪观测站点设计开发。该系统实现了大气颗粒物监测仪报文时序图查询、观测数据曲线图（浓度、流量、气温、气压、相对湿度）查询等功能，数据评估及时准确，在实际业务中为保障本省大气颗粒物监测仪站点正常运行发挥了重要作用。该系统界面简洁友好，可移植性高，便于向外省推广。

参考文献：

[1]周红根，周青，张正，等.自动土壤水分观测仪实时运行监控系统[C]//经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会（第二卷），2010.

[2]乔贺，周红根，王锰，等.江苏省能见度仪运行监控系统研究[C]//第28届中国气象学会年会——S1第四届气象综合探测技术研讨会，2011.

[3]王玉彬，周海光，苏德斌，等.天气预警系统技术基础及设计[M].北京：气象出版社，2006.