气象双套站数据融合软件的环境搭建及探讨

芮建文，芮建梅，郭凤娟

(1.新疆维吾尔自治区哈密市气象局，新疆 哈密 839000；2.新疆维吾尔自治区克拉玛依市气象局，新疆 克拉玛依 834000)

0 引言

随着气象观测现代化和智能化的迅速发展，目前全国所有气象台站基本已实现双套自动气象站对比观测，双套站在观测密度、采集速度、资料存储和实时上传方面都具有极大的优势[1],在一定程度上解放了观测员，推动了气象现代化的进程[2]。如何将现用站(以下简称A站)和备份站(以下简称B站)，在气象数据出现缺测时，互相融合成一组数据成为自动气象站亟需解决的问题[3]。本文依据气象台站工作实际，给出A站如何向B站进行数据单向融合的软件的环境搭建及其探讨，对各台站的数据融合具有一定的指导意义。

1 双套站数据单向融合的总体架构

由A站到备份站B站。当B站数据出现异常或缺测时，A站数据主动传输数据至安装在备份站上的双套站数据融合软件上，融合成一套完整的数据。总体架构见图 1。

图1 数据单向融合的总体架构图

2 双套站数据融合软件的环境搭建

2.1 硬件环境搭建，确保硬件环境搭建无误

2.1.1 升级A站主采集器HY3000:将主采集器升级文件hy_aws拷贝至CF卡根目录下，例如：X:hy_aws(盘符X视不同的电脑会有变化，可能是E、F、G、H)。将拷贝完成的CF卡插入主采集器CF卡插槽，将采集器重新上电，采集器通电后会自动对主采集器内部的采集程序进行升级，升级完成后自动重启。当采集器间隔几秒发出嘀嘀蜂鸣声后，表示主采集器升级完成。

2.1.2 打开A站ISOS软件，进入维护终端界面，输入VISITYPE 8命令，打开RS232-4口的辅助通讯功能，若返回值为T，则表示通讯串口打开成功(注意：VISITYPE与数字8之前需保留1位空格)；在ISOS软件上对A站HY3000中的参数进行校对(经纬度、观测场拔海高度、气压传感器拔海高度、湿度、风向风速)。如不正确，需进行修改。

2.1.3 在A站采集器机箱至B站串口服务器机箱之间铺设一条铠装光纤；在A站采集器机箱内加装一块MOXA光电转换模块，在防雷板的合适位置给模块供电；在B站串口服务器机箱内加装一块MOXA光电转换模块，从机箱内合适的位置给模块供电。主采集器内的RS232-4口至MOXA光电转换模块的通讯口的线路连接正确(注意RS232-4口的Rx线需接至MOXA端子上的Tx线桩；RS232-4口的Tx线需接至MOXA端子上的Rx线桩)；B站串口服务器内新铺设的光纤使用1号芯接入新安装的MOXA卡光纤通讯端子的Rx端口，2号芯接入MOXA卡光纤通讯端子的Tx端口。B站串口服务器内MOXA端子接入串口服务器PORT口的接线方式：PORT口的Rx线需接至MOXA端子上的Tx线桩；PORT口的Tx线需接至MOXA端子上的Rx线桩。

2.2 软件环境搭建，确保与硬件环境相匹配

图2 系统参数设置选项

主站质量控制项：当软件同时连接A、B站进行数据通信时，可对A站收到的常规要素进行质量控制，主要通过如下3种方法(区站号栏台站设置成自己的区站号)：

①异常数据替换：当B站某个要素异常时，会检查A站数据是否正常，如果正常则替换之。

②整站替换：当B站某个要素异常时，用A站中可用的数据将B站数据全部替换。

③数据直连：软件不对数据做任何处理，将收到的数据直接发送给ISOS(注意：此次在主站质量控制项我们选择“异常数据替换”)。

ISOS通信项：如果业务平台需要将数据发送给ISOS软件勾选此选项。经度：输入台站实际的经度数据，格式为“度 分 秒”(度分秒之间用空格隔开，例如“120 00 00”)；纬度：输入台站实际的纬度数据，格式同经度格式；观测场拔海高度：输入台站实际的观测场拔海高度，保留1位小数；气压计海拔高度：输入台站实际的气压计海拔高度，保留1位小数；数据服务端口：当业务平台需要与远端SMOS通信时，请填写一个可用的端口号(建议端口号范围为1000～65535)；SMOS远端IP：当业务平台需要与远端SMOS通信时，填写需要与之通信的SMOS的IP地址；SMOS端口：当业务平台需要与远端SMOS通信时，填写需要与之通信的SMOS的服务端口(注意：数据服务端口、SMOS远端IP、SMOS端口省局统一下发后再设置)。

2.2.2 通信参数配置 主要的功能就是实现与ISOS软件及远端设备间的通信，台站需要根据ISOS软件中“观测项目挂接设置”里配置的相关自动站设备来配置通信参数，A站及B站相关设备都要一一对应。具体通信参数设置，见图3。

图3 通讯参数设置

2.2.3 采集器通信配置 勾选需要通信的设备，例如A套站的“常规要素”，选择通信方式，并设置好相应的参数。通信方式选择RS232方式。(注意RS232方式：选择端口号和相应的通信参数，端口号即SMOPORT虚拟的串口)。

2.2.4 ISOS软件通信配置 在与ISOS软件通信时，确保在每个设备的命令端口和数据端口输入相应的端口号。注意：设置的命令端口与数据端口的范围是从0～65535，在这个范围内都可以，但是有些特殊的比如：8000、8080、21、80、445、3389、8530等不要用。推荐使用命令端口为7020、数据端口为6020，如果需要设置多个命令端口和数据端口，依此类推设置不要重复。

2.2.5 对时功能配置A站的常规要素设置中不要勾选“对时”，若勾选后会使采集器受多个ISOS软件授时，从而可能会造成采集器时钟混乱，影响正常的数据采集。B站设置时要勾选“对时”。

2.2.6 数据保存目录 业务值守平台软件安装设置完成后，台站切勿急于进行其它软件安装，看看软件中是否有数据显示，若有则证明软件中参数设置和硬件改造均正常；若没有数据则说明软件参数设置或硬件改造中某一环节出现问题，应逐一核实检查。

2.2.7 关键的核心配置——XFrameFree环境配置 双击安装程序，根据提示完成软件安装。软件配置在开始菜单中找到“XFrame”的菜单，点击右键 “以管理员身份运行”；点击“我的设备”，并选择主菜单下的“模块管理”→“添加模块”；选择“虚拟串口至TCP/IP、UDP数据转发”，配置虚拟串口到网络，见图4。

图4 配置虚拟串口到网络

配置上述参数时，串口号请检查不要选择已存在的串口号，远程服务器IP地址和端口号需要与业务值守平台中的相一致，见图5。

图5 参数配置保持一致

点击“确定”即完成了一个虚拟串口的配置，见图6。

图6 虚拟串口的配置

2.2.8 ISOS软件安装配置 ISOS软件启动后，在左侧树形菜单中选择新型自动站，点击右键，选择通信参数，将通信端口选择为在“XFrame”中虚拟的端口，点击保存。见图7。

图7 ISOS软件配置

3 双套站数据融合软件的应用探讨

从目前各个台站反馈的情况来看，效果良好，作用明显。后期双向数据融合的实现势必提高全省自动站的可用率。智能系统的提升，为地面气象观测业务智能化、集约化、标准化和可持续发展打下坚实的基础，使未来无人值守方案能够得以实现、将更好地满足气象预报服务需求，为实现“预报精准、服务精细”的要求提供强有力的科技支撑。

4 结语

①通过各台站试运行情况可以看出：双套站融合软件的运行对于提高数据的完整率(备份站)，降低数据的缺测率(备份站)起到明显的作用。当备份站在运行过程中出现数据异常或缺测情况时，融合软件能够及时发现，并主动将现用站数据替换上来，确保了备份站数据的完整性。

②鉴于双套站(现用站和备份站)同时出现故障的概率非常之低，融合软件的运行在很大程度上弥补了备份站在运行过程中数据缺测、数据异常的现象发生。

③由于此次融合是单向的，仅仅指现用站数据向备份站数据融合，并不是完全意义上的融合，接下来将进一步对双套站(现用站和备份站)互相融合、互为备份并且互不冲突的情况进行研究，确保现用站和备份站的数据“你中有我，我中有你”，确保数据实现共享互补。