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摘要：根據青海省氣象設備技術保障工作的需要，為提高自動氣象站運行監控和維護維修工作的信息化、智能化水平，以青海省公共地圖數據、氣象業務數據為基礎，采用B/S架構，使用開源OpenLayers地圖引擎，采用MySQL關系數據庫管理系統，采用JAVA語言開發構建了一個涵蓋地圖基本功能、設備運行監控、數據到報情況查詢、設備維護維修管理、設備故障遠程診斷、臺站信息管理為一體的WebGIS系統。該系統的使用有助于提高自動氣象站的運行監控和技術保障的水平和效率，從而增強對局地性中小尺度災害天氣的監測預警能力，發揮氣象工作的社會效益。

關鍵詞：自動氣象站；監控；維護;青海省

1引言

自動氣象站是一種能自動觀測和存儲氣象觀測數據的設備[1]，作為現代地面氣象觀測的主要手段，可對多種氣象要素進行連續的實時觀測，所采集的氣象數據是氣象部門業務運行過程中的重要數據源和重點參考對象[2]。隨著我國氣象現代化事業的不斷發展，青海省各類氣象觀測設備大量建設并投入業務運行，提高了氣象觀測數據的準確性和地面氣象資料的時間、空間密度，降低了觀測員的工作強度，為各級氣象部門開展氣象預報預測、氣候分析研究、提升防災減災服務能力等發揮了巨大作用。但自動氣象站數量的不斷增加，對氣象裝備部門的保障工作提出了考驗，如何利用現代化的技術手段，提高自動站設備保障的能力和效率、保證設備持續可靠運行，成為保障部門急需解決的問題。計算機技術和互聯網技術的發展，使得在近端實現對氣象觀測設備的運行監控、跟蹤設備維護維修活動，開展裝備信息管理和臺站信息管理以達到及時響應、快速保障的目的成為氣象裝備保障業務發展的主要方向[3]。為了充分發揮省級氣象技術保障部門的優勢，挖掘市縣各級保障部門的潛力，開發一套符合青海省自動氣象站設備保障實際情況的自動站監控管理軟件勢在必行。通過該系統的建設，能夠實現對全省所有自動站設備運行狀態和數據的實時監控，對發現的設備異常狀態或異常數據及時發出報警，第一時間告知值班人員，從而能及時發現數據異常、設備故障，達到及時維修、縮短保障時間的目的，大大提高青海省氣象裝備保障的能力，進而提高自動站探測數據質量，為天氣預測、預報服務提供更準確及時的探測數據。

2系統設計

2.1系統設計思路

青海省自動氣象站的維護管理由省市縣三級人員完成，由省級氣象裝備保障部門主導完成。考慮到市縣級業務人員的工作內容繁雜、往往身兼數職、缺乏專業分析能力等實際情況，系統的設計應盡量體現：故障處理流程化、操作方式簡潔化、業務流程簡單化。①故障處理流程化。為了方便進行設備故障及故障處理過程的監控，系統建立故障處理流程，從裝備疑似故障開始，各級保障人員通過系統的故障處理流程，各司其職，包括故障原因診斷、故障維修處理、故障解決確認、維修記錄填報等環節，均通過系統的故障處理流程進行控制，可有效地降低故障維修成本，提高工作效率。②操作方式簡潔化。平臺功能的操作必須簡潔、明確、減少輸入，系統控件采用大眾化的設計，系統功能的操作簡單、容易上手。③流程簡單化。對于故障處理的業務流程，根據實際需要進行簡化，在保證流程嚴謹合理的情況下，盡量簡化流程環節，減輕工作人員系統使用的工作量，提高工作效率。

2.2系統的體系結構設計

系統采用開源技術構建青海省自動站維護管理系統，遵循MVC的分層設計思想，按照邏輯功能將系統體系結構劃分為數據層、服務層和表示層，將數據邏輯、業務邏輯和表示邏輯分開，從而減輕服務器運行的壓力，做到負載平衡。數據層是自動站維護管理系統建設的基礎層，其設計和實現按照面向用戶、面向服務、面向管理的要求，存儲自動站設備運行監控、設備保障的各種數據，如臺站信息、用戶信息、設備運行監控信息、設備故障案例都等存放在這一層中。數據層負責為其上各層提供各種信息和資源，包括自動站觀測數據、質控閾值參數及臺站用戶信息等。服務層作為系統的中間層，關注于業務規則的制定、業務流程的實現，使得數據和操作相分離。服務層主要提供數據交換處理和服務應用整合等基礎的服務，包括數據診斷處理、數據篩選分類、數據庫訪問控制、監控信息處理等。表示層實現用戶和系統之間的交互，是面向省、州/市、縣三級裝備保障工作人員的基本操作和管理平臺，用戶通過身份權限認證后登錄系統，在對應于自己權限的個性化頁面上進行自動站運行實時監控、故障處理、記錄填報、數據查詢、故障診斷等操作。

2.3數據庫設計

數據庫的設計是應用軟件開發設計過程中的基礎和關鍵，對軟件系統的性能及結構復雜度有著很大的影響。該系統開發本著集約化原則，自動站資料采用從CIMISS（ChinaIntegratedMeteorologicalInformationServiceSystem，全國綜合氣象信息共享平臺）氣象數據統一服務接口MUSIC（MeteorologicalUnifiedServiceInterfaceCommunity）直接讀取的方式，從而避免數據庫的重復建設，節約了資源。MUSIC是用戶從CIMISS數據環境中獲取數據或產品的應用編程接口，采用瘦客戶端模式。用戶在進行應用程序開發時，加載客戶端庫文件，調用接口函數，即可完成從CIMISS調取自動站數據。本系統數據庫設計的重點是設計監控信息和設備故障信息庫，實現自動站監控信息和設備故障信息的存儲和管理，數據庫采用MySQL數據庫系統進行建設。圖1為數據庫模型圖。

3系統功能模塊設計及實現

結合自動站技術保障業務的實際需求，遵循實用性、科學性、可擴展性和開放性等原則，將系統劃分為五個功能模塊，分別是設備運行監控模塊、維護維修管理模塊、故障知識庫模塊、故障遠程診斷模塊和后臺管理模塊。圖2為系統功能結構圖。

3.1設備運行監控模塊

對自動氣象站的運行狀態進行監控，能及時發現設備故障并發出故障報警信息，自動站設備運行狀態將在GIS地圖上展示。模塊主要功能是實現臺站氣象數據GIS顯示、氣象要素監測、氣象數據查詢、數據到報情況監測、異常數據監測、短信告警通知等。

（1）GIS展示模塊

在GIS地圖上默認顯示當前所選擇類型的站點在當前正點時次數據到報情況，以綠色圖標表示及時報，紅色圖標表示缺報。用戶可以通過選擇站點類型和地區來切換顯示某類型站點和某地區的自動站運行情況。單選切換溫度異常告警，雨量異常告警，大風異常告警，可以選擇顯示故障站點或全部站點。當鼠標移到某個站點圖標上時，基于對應標注點進行定位并彈出Popup標注，在Popup標注框中顯示該站點相關信息，包括站點信息、設備信息和設備采集數據等。

（2）氣象要素監測模塊

氣象要素監測是對各類氣象站點的觀測氣象要素進行查詢，以數據列表形式顯示各站點各類氣象要素值。用戶可以按站點類型、區域、站點名稱、站點編號、時間段以及具體時次等關鍵字進行查詢。可以對某一要素指定閥值，大于（小于）指定閥值的站點才能展示，查詢顯示的站點可以按某一要素的值進行排序，如溫度值從大到小（或從小到大）排序。

（3）數據到報監測

系統以時序圖形式展示氣象數據到報情況，每天24個時次，每個時次一個狀態圖標表示到報狀態，綠色圖標表示已到報，紅色圖標表示未到報，可以按區域、站點類型、時間等關鍵詞進行查詢展示，到報狀態判斷主要是依據通過SQL語句查詢各時次數據是否入庫。

3.2維護維修管理模塊

對開展設備日常維護維修的過程、實施維護維修的內容錄入系統以進行查詢、統計，實現對自動站日常維護工作的跟蹤管理；系統根據設備運行過程中產生的告警信息，通知保障人員對故障設備進行檢查維修；維修人員填寫故障維修記錄表，按要求將拍攝的現場圖片或對操作過程錄制視頻并上傳到系統，供其他用戶瀏覽，并可依據故障數據庫進行故障次數、故障設備、故障時間等的查詢統計。

3.3故障知識庫

知識庫主要用于指導全省技術保障人員的維護維修，協助排查和解決設備運行中出現的故障；實現故障案例的錄入、查詢、統計功能。故障案例既可以按設備類別、生產廠家、型號、部件等具體查詢，也可以輸入關鍵字進行模糊查詢。知識庫的內容包括設備的基礎資料、維護操作規范、故障解決方法、維修案例等，知識庫的內容輔以圖片或視頻的方式進行展現，力求淺顯易懂，方便操作。

3.4故障遠程診斷模塊

省級技術保障人員通過網絡連接到測試終端設備，對故障設備進行遠程操作，包括數據補調、校時、設備復位、檢查設置設備參數等來完成故障設備遠程診斷測試，或者以音頻、視屏等方式提供遠程技術支持，協助現場技術人員對設備進行測試操作，實現省級技術人員遠程診斷設備故障的功能。

3.5后臺管理模塊

實現氣象臺站、人員等信息的管理，主要是臺站、人員信息的增加、刪除、修改操作，登錄人員的權限設置、日志管理、臺站氣象觀測要素報警閾值設置等。

4結語

本文從青海省自動氣象站技術保障的實際需求出發，設計和開發了“青海省自動氣象站維護管理系統”。系統按照一級物理部署、三級應用訪問的建設體系，將系統部署在省級裝備保障部門進行日常運行維護；采用省—市/州—縣三級分級管理的方式，將數據進行邏輯隔離，保障市（州）、縣級業務人員關注本地自動站設備的日常運行監控及保障工作，達到數據物理共享、邏輯隔離的目的。該系統的使用一方面將有助于各級設備保障人員及時發現自動站設備故障，減少故障的響應時間，提高氣象數據的可用性，另一方面，有助于提高臺站對自動站設備的保障能力，減輕省級保障部門的工作壓力。該系統自建成投入業務試運行以來，確實達到了提高自動站的保障效率和保障人員技術水平的目的，同時通過系統的評估統計數據可對各市（州）、縣級設備保障部門的保障水平做出客觀的評價，對各級保障能力的提高有積極的促進作用。

參考文獻：

[1]中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社,2003.

[2]李黃.自動氣象站實用手冊[M].北京：氣象出版社，2007.

[3]張貴軍，陳銘.WebGIS工程項目開發實踐[M].北京：清華大學出版社,2016年4月.

作者:陳國強 徐澤東 代永光 單位:青海省大氣探測技術保障中心