气象三要素观测数据的共享

刘其寿， 杨佩琴，黄 腾， 李远兴，王绍然，赖福霖，郑永通

（1.福建省地震局龙岩地震台，福建 龙岩 364000;2.广东省地震局，广东 广州 510070）

气象三要素观测数据的共享

刘其寿1， 杨佩琴1，黄 腾2， 李远兴1，王绍然1，赖福霖1，郑永通1

（1.福建省地震局龙岩地震台，福建 龙岩 364000;2.广东省地震局，广东 广州 510070）

地震仪器不同程度地受气象因素干扰，为此地震台站往往根据不同的前兆仪器，安装相应的气象观测仪。以GPS观测仪器配套的PTR-Ⅲ气象仪为例，分析该仪器共享 “十五”观测网络的WYY-1型气象三要素观测仪数据的方法，编写程序实现了自动下载WYY-1气象仪数据，并转换为PTR-Ⅲ气象仪格式，从而减少台站辅助观测仪器的数量，减轻了仪器维护的负担。

地震台站；气象三要素；数据共享

引言

地震观测仪器属于精密仪器，在一定程度上受气象因素的干扰。龙岩地震台安装了Trimble 5700 GPS观测仪器，并配套了中国地震局武汉地震仪器厂生产的PTR-Ⅲ气象仪，该气象仪每小时形成一组观测数据，包含气温、气压、降雨三要素。随着 “十五”项目的开展，气象仪也实现了IP网络化，2007年，龙岩台又安装了中国地震局地壳应力研究所生产的WYY-1型气象三要素观测仪，观测要素与PTR-Ⅲ气象仪相同，但采样率为1 min，可以接入 “十五”前兆服务器统一管理。

为了减轻台站仪器维护的负担，我们通过分析两套仪器的数据格式，编写程序实现了从WYY-1气象仪自动下载观测数据，并转换为PTR-Ⅲ气象仪数据格式，将两套辅助测项进行有效整合，从而减少台站辅助观测仪器的数量，减轻了仪器维护的负担，也便于数据管理。

1 数据共享设计思路

中国地震局在 “十五”期间实施了国家重点项目 “中国数字地震观测网络”，在全国范围内进行网络互连和地震观测仪器IP化改造，最终实现 “全国一张网”和 “IP到仪器”的建设目标[1]。现阶段，多数台站仍然是 “十五”和 “九五”仪器并存，如果能实现两套仪器的观测数据共享，将可以减轻仪器维护和数据管理的负担。为了将福建省地震局台网和厦门市地震局台网产出的地震目录转化为EQ3格式，于洪波[2]编写程序实现了两套数据的整合。

对于安装有多套辅助测项仪器的台站，如果仪器观测环境相当，测项分量相同，只是其数据格式和采样率不同，那么采样率低的仪器就可以共享采样率高的仪器数据，即把采样率高的仪器数据转换成采样率低的数据格式，从而实现两套仪器的整合。

龙岩台安装有PTR-Ⅲ和WYY-1两套气象仪，测项分量都是气温、气压、降雨，只是PTR-Ⅲ的采样率为1 h，WYY-1的采样率为1 min。这就为两套仪器的整合提供了前提条件，可以通过自动下载采样率高的WYY-1仪器数据，经数据格式转换，转换成采样率低的PTR-Ⅲ格式。

2008年2月，龙岩地震台PTR-Ⅲ气象仪出现故障，经咨询，须寄回厂家维修，将造成较长时间的缺记。为了不影响GPS辅助观测数据，我们设想从WYY-1气象仪自动下载数据，转换为PTR-Ⅲ格式，从而实现两套仪器数据共享，以保证GPS辅助观测的连续。

图1 PTR-Ⅲ气象仪数据Fig.1 Data of PTR-Ⅲmeteorological instrument.

2 PTR-Ⅲ气象仪分析

PTR-Ⅲ气象仪为中国地震局武汉地震仪器厂研制生产，用于观测气温、气压、降雨的气象三要素仪器，为GPS仪器配套的辅助观测仪器，主要技术参数如表1。

由表1可见，该仪器采样率为1 h，气温、气压采用整点值数据，降雨采用整点值1 h内的累计值。仪器通过RS-232串行通信端口与计算机相连，采集的数据经配套的 “PTR-Ⅲ气象数据采集程序”写入数据文件，文件命名规则为字母 “R”开头，后面以记录数据的日期按年份4位、月份和日期各 2位编排，扩展名为 “ptr”，如 2009年 8月 9日数据文件为 “R20090809. ptr”，其数据格式如图1。

表1 PTR-Ⅲ气象仪技术参数Table 1 The technical parameters of PTR-ⅢMicrologger

3 WYY－1气象仪分析

WYY－1型气象仪[3～5]为中国地震局地壳应力研究所研制生产，其技术参数与PTR－Ⅲ气象仪类似，不同的是采样率提高到1 min。该仪器按照中国地震局 “十五”前兆通讯规程设计，具备IP网络接口，接入前兆服务器，使用 “中国地震台网前兆数据管理系统”实现数据自动采集。此外，仪器还具备Web和Ftp访问功能，可以通过IE浏览器访问仪器页面，检查仪器参数、浏览和下载数据等，其Ftp功能则主要为数据下载服务。

图2为龙岩台WYY－1气象仪2009年8月9日数据。第一行分别为观测日期、台站代码、仪器ID、采样率、测项分量数、测项代码。第二行开始按测项代码顺序，分别是气温、气压、降雨，每分钟一组数据，以空格分开。

4 自动转换程序实现方法

4.1 程序设计思路

如前两节所述，PTR－Ⅲ气象仪和WYY－1气象仪具有相同的测项分量和分辨率，只是采样率不同。如果两套仪器的观测环境相当，就可以将高采样率仪器的数据转换为低采样率仪器的数据。

根据WYY－1气象仪的工作原理，我们可以利用其通讯规程或FTP功能，实现数据自动下载。如图2所示，我们只要打开WYY－1气象仪数据，定位至第一组数据开始位置，读取数据作为零时的整点值数据，其中气温和气压值可以直接取整点值数据，也可以取该整点60个分钟值的平均值，我们可以将两种取值结果与实测值进行对比分析，选取与实际气象观测资料最为接近的方法，并在系统设置中进行配置，降雨值取至0时59分共60 min数据的总和。然后可以再依次定位至每个整点值数据开始处，读取数据，并统计雨量整点值以及气温、气压的整点值或平均值。

图2 WYY－1气象仪数据Fig.2 Data of WYY－1 meteorological instrument.

4.2 WYY-1气象仪数据自动下载转换

4.2.1 利用仪器的FTP功能下载数据

WYY-1气象仪具备 FTP数据下载功能。Windows的MsInet控件提供了对FTP文件传输协议的支持，调用该控件可以建立用户计算机与远程FTP服务器的连接，实现文件上传、下载、删除、浏览目录等操作[6]，为从FTP服务器下载数据文件提供了一种简单的方法。

为了自动下载数据，我们采用面向对象的程序设计方法，利用Visual Basic 6.0开发工具，在程序中创建MsInet对象，通过与FTP建立连接，使用GET方法下载指定日期的数据。为了判断数据下载状态，使用MsInet对象的StateChange方法，检测数据下载是否成功。

4.2.2 利用 “十五”前兆设备通讯规程下载数据

WYY-1气象仪按照中国地震局 “十五”前兆设备通讯规程研制生产。我们可以通过该规程与仪器建立连接，获取指定日期观测数据。

4.2.3 通过连接前兆数据库直接获取数据

前兆服务器每天在指定时间自动从 “十五”仪器自动采集数据，使用 “中国地震前兆台网数据处理系统”完成数据预处理，并自动入库。因此，我们可以通过连接前兆服务器直接获取数据。

根据以上数据下载方法的分析，笔者选取了FTP下载数据方式，数据下载成功后，按第3节对WYY-1气象仪数据的分析，定位至第一组数据，顺序读取气温、气压整点值数据或计算小时平均值，统计降雨小时值，最后根据PTR-Ⅲ气象仪的文件命名规则，按时间、气温、气压、降雨顺序写入整点值数据。数据下载及转换流程如图3。有兴趣的读者可以尝试使用其他方法下载数据，也可以使用通讯规程连接仪器显示实时数据。

4.3 软件运行界面

图3 WYY-1数据自动下载转换流程Fig.3 The flow chart of automatically downloading and converting process of WYY-1 data

图4 WYY-1数据下载转换界面Fig.4 The interface of downloading and converting of WYY-1 data

如图4为自动下载WYY-1气象仪数据，并转换为PTR-Ⅲ数据格式的软件运行界面。第一次运行需进行系统设置，如WYY-1气象仪IP地址、FTP用户名、FTP密码、气温和气压数据取值方法、数据下载转换存储路径等。

日常使用中，我们只要选择下载日期，点击 “下载”即可自动完成数据下载和格式转换，我们也可以选择历史数据的日期，点击 “显示Ptr”显示数据。如图4，我们使用该软件下载了2009年8月9日的数据，并自动转换为PTR-Ⅲ格式的R20090809.ptr文件。

5 结语

地震工作者每天要面对大量的观测数据，通过软件开发，实现观测数据的整理和共享，不但提高工作效率，还减轻了数据维护的负担。黄腾等开发了 “前兆区域台网中心数据整理软件”，将广东省地震局前兆台网中心的业务内容集成于其中，用机器代替人力来工作，实现了快速、 准确、 高效[7]。

通过对地震台站目前使用广泛的WYY-1型气象三要素观测仪以及GPS配套辅助观测仪器PTR-Ⅲ气象仪的分析，利用两套仪器具有相同观测要素的特点，在观测环境相当的情况下，利用编写软件的方法实现了PTR-Ⅲ共享WYY-1气象仪数据，成功将两套辅助测项进行有效整合，对地震台站观测工作具有现实意义。

龙岩台已使用该软件两年多时间，实践表明软件运行稳定，达到了PTR-Ⅲ气象仪共享WYY-1气象仪数据的预期目的。该软件于2009年也推广到福建省南平地震台使用，替代了原有的PTR-Ⅲ气象仪，取得了一定的社会效益和经济效益。

［1］郑黎辉，黄宏生，王启东，等.网络故障短信报警在地震信息网络中的实现与应用 ［J］.华南地震，2009，29（2）：124-129.

［2］于洪波.厦门市地震局目录格式转换 ［J］.地震地磁观测与研究，2009，30（6）：114-118.

［3］周振安.WYY-1型气温、气压、雨量综合测量仪使用说明书 ［R］.北京：中国地震局地壳应力研究，

2006.

［4］王秀英，周振安，刘爱春.“十五”地震前兆观测设备网络通讯规程应用探讨 ［J］.大地测量与地球动力学，2008，28（4）：131-135.

［5］王秀英，周振安，牛丛达，等.高精度数据采集器网络通讯功能的实现 ［J］.大地测量与地球动力学，2004，27（2）：203-207.

［6］崔彦锋，许小荣.VB网络与远程控制编程实例教程 ［M］.北京：科学出版，2002.

［7］黄腾，唐雪卿.前兆区域台网中心数据整理软件 ［J］.华南地震，2009，29（2）：111-117.

Abstract：For seismic instruments effected by the meteorological elements with different degrees,we often install the appropriate meteorological instrument in the stations according to the precursor instruments.Take the PTR-Ⅲ meteorological instrument matching to the GPS observations as an example,this paper analyzes the share method of observation data of this instrument and WYY-1 of meteorological instrument in “tenth-five-year”observation network.. We compile the program to download the WYY-1 data automatically and to convert them to the PTR-Ⅲ format,so as to reduce the number of the secondary observation instruments of stations，and relieve the burden of instrument maintenance.

Keywords：Seismic station;Three meteorological elements;Data sharing

The Share of Observation Data of Three Meteorological Elements

LIU Qishou1，YANG Peiqin1，HUANG Teng2，LI Yuanxing1，WANG Shaoran1,ZHENG Yongtong1
(1.Longyan Seismic Station，Earthquake Administration of Fujian Province，Longyan 364000，China；2.Earthquake Administration of Guangdong Province，Guangzhou 510070，China)

P318.6

A

1001-8662（2010）04-0035-06

2010-06-07

福建省地震局青年科技后备人才基金

刘其寿，男，1973年生，工程师.主要从事地震监测预报工作. E-mail:lyqls@163.com