国家级自动站故障智能识别系统APP的设计

刘振宏，李 娇，张博宇，韩 莹

(1.辽宁省气象装备保障中心，沈阳 110016； 2.沈阳市气象局，沈阳 110016； 3.本溪市气象局，辽宁 本溪 117000)

辽宁省62个国家级地面气象观测站采用华云DZZ5型观测站，已实现自动化观测，地面气象观测自动化技术正朝着模块化、集成化、智能化方向发展，这就对观测设备保障工作提出了更高的要求。杨维发等研制了便携式自动气象站故障检测仪，郭宗凯等研制了便携式自动站故障检测仪等，基于硬件与传感器进行实际测量，进而判断自动站故障。这些大多是从理论出发，探讨自动站故障分析及排除方法。本研究提出国家级自动站故障智能识别系统APP设计，通过建立有效的自动站故障分类和检修流程数据库，以手机APP方式面对业务保障人员，台站出现故障时，业务人员根据台站实际故障现象，依据系统提出的检修流程，按照标准化方式，开展检修工作，不仅能有效提升装备保障工作效率，还能加强台站人员判断故障的能力，积累维修经验，提升维修保障技术水平。

1 系统整体设计

1.1 故障处理知识库的建立

该系统的难点是建立故障检修数据库，依据DZZ5型气象观测站发生故障类别展开故障分析。DZZ5观测站核心为HY3000主采集器，其数据采集单元完成对风速、风向、空气温度、相对湿度、降水、气压、地温、蒸发等观测数据的采集，由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括采集器、外部总线、传感器、外围设备4个部分。

将DZZ5主要故障进行分类，分为电源故障，全要素数据缺测，全要素数据时有时无，温湿度、地温数据故障，风要素数据故障，气压、雨量、蒸发数据故障，单要素数据缺测故障；根据故障分类提出最优检修方法，通过与厂家进行技术交流、邀请相关专家论证、台站现场进行评估的方式，建立故障处理数据库。以气温传感器为例，将使用的传感器型号，供电方式，输出方式，故障现象，故障产生的原因及排查方法进行整理(表1)，系统给出故障诊断流程，最终提出解决故障办法，使台站保障人员能够独立处理自动站故障。

表1 故障诊断流程表Tab.1 Fault diagnosis flow table

1.2 可视化设计

本系统基于HTML5的可视化开发，HTML5是构建Web内容的一种语言描述方式。HTML5能够让程序通过Web浏览器，客户能够从电脑、笔记本电脑、智能手机或平板电脑在内的任意终端访问相同的程序和基于云端的信息。

通过HTML5的智能表单，实现客户与页面的后台交互，在表单的设计上实现强大的功能。Input类型和属性多样，大大增强了HTML可表达的表单形式，再加上新增加的一些表单标签，使得原本需要javaScript来实现的控件，可以直接使用HTML5的表单实现。

2 系统的逻辑表达方式

将故障类型提供给客户，加载示意图，由客户选择故障现象，系统会为客户提供故障排查，排查方式包括检查设备位置和电流电压大小，观测软件命令、计算机内部程序等多种方法，为客户提供直观的查找办法。

3 系统建立过程中遇到的问题

数据库无法对部分观测设备故障类型或新增加观测设备进行覆盖。该系统建成后需要经过一段时间的试运行，如在运行期间发现某些设备故障类型无法覆盖，可以通过升级专家知识库来保证对不同种类设备故障的全覆盖。

系统对某些设备的兼容性差，导致无法使用。对常见的一些设备终端型号无法进行匹配，导致表单无法使用等情况。但是HTML5本身是一种兼容性和开放性非常强的技术，如在试运行过程中遇到某些业务人员使用的终端兼容性不好的情况(一般是由多种手机型号的主屏分辨率不同导致)，可通过适当的技术调整，完成对某些特殊设备的适配，实现兼容。

使用者需要具备一定的实际操作经验。该系统分别在法库县观测站、铁岭县观测站和浑南区观象台进行了现场测试。对于简单的自动站故障，使用者在没有经验的情况下可以依据系统提示找到自动站故障，在处理一般故障或疑难故障的过程中，还需要具有一定自动站保障经验的人员来完成自动站故障处理，达到维修的时效性。

4 结语

设计基于BS架构的软件平台，无论是外网还是内网环境，安装后即可使用。该系统能够保证实时对后台专家知识库进行修改。目前，系统只是针对辽宁省62个国家级观测站的DZZ5型号观测系统进行故障排查，未来无论是增加新的观测设备还是对于更多区域的气象站、交通气象站进行故障排查，只要建立相应的数据库，就可利用该系统的功能，实现故障排查，在提高维修效率的同时，通过独立完成故障检修，积累经验，提升保障人员业务水平。