县级灾害性天气监测报警系统设计与实现

干兆江

摘要 基于全国气象部门统一布设的新型自动气象站，使用C#语言编写程序，读取并分析分钟级观测数据文件，根据设定的参数进行灾害性天气的报警，并利用图文、声音和记录日志的方式，提醒业务人员及时发布气象灾害预警信号，提高气象灾害预警信号发布的准确率和及时性。

关键词 灾害性天气；监测报警；新型自动气象站；分钟级观测数据；系统设计

中图分类号 P409 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）14-0207-02

随着全球气候变暖，极端天气气候事件的出现频率发生变化，呈现出增多增强的趋势。社会公众对气象灾害预警信号及时率和准确率的要求越来越高。新型自动气象站已经逐渐在全国气象部门布设完成，采用统一标准、统一规格的设计，要素设计更为全面科学，提高了地面常规要素观测和灾害天气观测的准确度。县级灾害性天气监测报警系统的设计与实现可以更好地发挥新型自动气象站的观测优势，为气象灾害预警信号的发布提供可靠的数据支撑，有效防御和减轻气象灾害，保护国家和人民生命财产安全。

1 系统设计思路

1.1 数据源的选择

目前大部分灾害性天气监测平台的设计都是基于全国综合气象信息共享平台（CMISS）数据，但该平台的数据来源为台站上传的自动气象站观测数据，不能避免数据传输、入库的滞后性[1]，而且目前大部分气象台站的数据传输间隔为5 min，不能满足实时监测的要求。为此尝试从另一种思路解决，即直接读取台站自动气象站观测数据。

由于新型自动气象站使用了统一的标准进行设计[2]，所有台站的分钟级观测数据文件、常规要素部分均使用统一的存储格式。能见度部分由于接入方式不同，分别存放于新型自动站或独立能见度数据文件中，而能见度数据为视程障碍类现象能见度，其数据又来源于格式统一的视程障碍现象综合判断数据文件中。因此，开发相关的程序读取数据不需要考虑不同台站类别或观测要素的差异。

新型自动气象站观测数据分为设备、质控、订正3类，其中设备数据为自动站设备原始输出数据，质控数据为设备数据经过ISOS软件自动质控后生成的数据，订正数据为质控数据经过ISOS软件订正后生成的数据，为了防止极端气象数据被ISOS软件质控后不可读取，仍然使用设备数据作为数据源。

1.2 开发语言的选择

为了保证系统的可用性和兼容性，系统选择C#作为开发语言，基于.NET Framework 4.0环境。C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言，在继承C和C++强大功能的同时去掉了其复杂特性，使程序员可以快速地编写各种基于Microsoft .NET平台的窗口应用程序[3-4]。C#语言和.NET Framework 4.0环境是目前台站业务软件开发所使用的语言和平台，可以保证所有运行台站地面综合观测业务软件的计算机均可正常运行灾害性天气监测报警系统。

2 系统流程及关键技术

2.1 系统流程

系统主体流程如图1所示，使用时间控件进行流程控制，每天0：00写日初始日志，每分钟的55秒获取数据，当获取数据成功后将报警检查参数设置为Y，进行报警判断，并再次将报警检查参数设置为N，避免程序重复进行报警判断占用系统资源。

2.2 关键技术

为了避免出现灾害性天气时，系统每分钟频繁报警带来干扰，引入了“当前报警级别”参数变量。达到某类灾害性天气相应的报警级别并报警后，再次达到同类现象同级别及以下的报警标准时，不再报警，同时主界面没有该类现象的“重置”按钮，点击主界面相应的“重置”按钮后，恢复正常的报警状态。建议台站操作如下：报警后发布气象灾害预警信号，同类现象同级别及以下暂停报警，达到更高级别仍然报警；解除气象灾害预警信号后，点击主界面相应现象的“重置”按钮，恢复该类现象所有级别的报警功能，再次达到相应级别标准后继续报警。

3 系统功能实现

系统程序为绿色版，可以直接拷贝执行程序，程序运行会自动生成初始配置文件。支持多程序启动和网络路径访问，既可以作为单站监测系统使用，也可供上级气象台和业务管理部门远程监控。

为了保证适用于不同台站和不同的软件安装环境，程序的参数设置功能如图2所示，可以对台站名称、区站号、数据源路径、雨量数据源等进行设置，而且与台站地面综合观测业务软件设置方法基本一致，保证台站业务人员方便使用。系统提供了默认的报警声音，同时也支持自定义报警声音设置，方便使用人员灵活调整。

程序允许初次运行向导式参数设置，并提供默认配置参数和配置文件初始化等功能，使程序简单易用，用户可以根据需求对报警阈值参数进行修改，为解决预警信号的提前量问题提供一种解决思路。

系统通过对常规气象要素数据文件的自动监测，实现暴雨、暴雪、寒潮、大风、高温的报警；通过对视程障碍现象综合判断文件的监测，实现沙尘暴、大雾、霾的报警；通过对降水天气现象数据文件的监测，实现冰雹的报警。

程序可以实现数据监控功能，便于对各观测要素数据进行实时监测（图3）。每分钟的55秒读取采集原始数据，避开业务软件对数据进行读取的时间，并在达到设置的报警标准值时，启动报警模块。报警模块对各类灾害性天气使用弹出窗口、提示声音、写日志文件3种方式提醒，使业务人员对灾害性天气的监测可看、可听、可查，保证系统的可用性。

4 参考文献

[1] 赵芳，熊安元，张小缨，等.全国综合气象信息共享平台架构设计技术特征[J].应用气象学报，2017，28（6）：750-758.

[2] 刘晋生，党文生，宿秋兰.新型自动气象站技术简介[J].山东气象，2014，34（1）：84-86.

[3] 熊安元，赵芳，王颖，等.全国综合气象信息共享系统的设计与实现[J].应用气象学报，2015，26（4）：500-512.

[4] 王冰娴.气象综合观测系统远程监控報警系统设计与实现[D].成都：电子科技大学，2009.