Ver3.0.2.615版地面综合观测业务软件应用及探讨*

芮建文，李 娜，芮建梅

(新疆维吾尔自治区哈密市气象局，新疆 哈密 839000)

0 引言

地面气象观测是气象工作的基础[1]，科技的发展让地面气象观测方式发生了质的改变，由人工观测逐步过渡为全自动观测。20世纪80年代夏普PC-1500袖珍计算机走进了各业务台站，实现了地面气象观测向半自动化的迈进。90年代286型计算机的到来和AHDM地面气象测报软件使用，加快了气象观测数据微机自动化处理的进程。2004年1月1日，哈密局所属台站启用了无锡ZQZ-CⅡ型自动气象站，率先实现气压、温湿度、风向风速、液态降水、浅层深层地温等气象要素的观测自动化，地面气象观测实现了历史性的跨越。2005年1月1日，OSSMO2004版地面气象测报业务软件正式启用，实现了实时数据文件调取、资料整理、数据文件上传[2]，极大减轻了业务人员的工作压力和工作强度，提高了工作效率。

随着中国气象局的布局，十三间房气象站2015年1月1日起正式使用DZZ4型自动气象站，并启用全国版ISOS地面综合观测业务软件；2017年8月24日启用集成版ISOS软件(即BUFR版)；2020年11月4日启用Ver3.0.2.615版地面综合观测业务ISOS软件(以下简称多温多雨版ISOS软件)。张志龙[3]、宋中玲等[4]对ISOS软件的使用技巧进行了探讨；王力等[5]、唐嘉佩等[6]对不同版本的业务软件进行了差异分析；刘德强等[7]、李宝林[8]对集成版软件应用过程中出现的问题及处理方法进行了汇总。由于多温多雨版ISOS软件应用时间较短，台站业务人员对其软件的功能和使用技巧略显生疏，本文结合工作实际，介绍了多温多雨版ISOS软件在架构核心、业务应用、应急处理和日常使用等方面的应用技巧和注意事项，为广大气象工作者提供一定的参考和借鉴。

1 多温多雨版ISOS软件简介

多温多雨版ISOS软件是在集成版ISOS软件基础上继续保留地面分钟、小时数据，辐射分钟、小时数据，雨滴谱，状态数据的BUFR数据格式传输，同时调整了项目挂接设置、文件格式、数据库表及数据读取质控规则，满足新型自动气象站接入气温、降水多传感器标准系统的需求(观测场内安置3支气温传感器、3个SL3-1翻斗式雨量传感器，区别于以往的单气温单雨量传感器)，实现冻土、酸雨、天气现象视频智能观测设备的挂接，对气温、降水、酸雨、冻土、天气现象视频智能观测数据自动判断和自动质控，为全面实现地面观测自动化打下坚实基础。

1.1 多温多雨版ISOS软件架构核心

多温多雨版ISOS软件作为最新的地面综合观测业务软件，其通过气温、降水多传感器标准控制器，实现3支气温传感器和3个翻斗式雨量传感器的融合算法，输出气温和雨量相应的传输值、观测值、标准值及设备工作状态等。其架构核心如图1。

图1 多气温及降水传感器架构示意图Fig.1 Schematic diagram of multi-temperature and multi-precipitation sensor architecture

1.2 气温、降水多传感器标准控制器的工作原理

气温多传感器标准控制器将3支气温传感器采集的观测数据，通过标准控制算法和监控算法计算为标准值。其选取气温传感器I的测量结果作为主站数据源，气温传感器II和III的测量结果作为热备份数据源，将3个传感器的测量结果与标准值进行比对，若超出阈值±0.3 ℃，ISOS软件自动报警并输出相应状态码。当主站气温数据异常，标准控制器将自动切换至下一个状态正常的热备份气温数据源，切换顺序为气温传感器I、II、III、I依次切换，根据气温数据源形成气温传输值序列，若标准值缺测或3支温度传感器均超出阈值，则传输值记为缺测，并输出相应状态码，与降水多传感器原理同理。

1.3 多温多雨版ISOS软件参数设置

多温多雨版ISOS软件新增气温、降水多传感器标准控制器、多温多雨传感器等设备的挂接。在硬件环境改造搭建完善的前提下，待软件安装完毕后，针对各台站具体的观测任务及设备情况逐一进行参数设置及观测项目挂接。例如某基准站新增多温多雨传感器设备，其参数挂接如图2所示。

图2 气温、降水多传感器参数挂接设置Fig.2 Multi-sensor parameter hookup settings for temperature and precipitation

2 多温多雨版ISOS软件的业务应用

为全面实现气象观测现代化要求，地面综合观测业务软件从OSSMO2004版上线后不断地修订、升级，历经数十次[9]，直到目前最新多温多雨版ISOS软件，其软件功能已相当完善。业务员要紧跟时代步伐，熟练掌握软件的各种功能和使用技巧。

2.1 软件运行主界面

多温多雨版ISOS软件运行主界面简单、直观、清晰地展示了整个地面观测业务系统的运行状态。软件主界面主要由主菜单栏、观测项目挂接区和功能操作区3大部分组成。

2.1.1 主菜单栏 包括实时观测、自定观测项目、查询与处理、设备管理、参数设置、计量信息、帮助等7个菜单项，方便对软件进行各项管理。

2.1.2 观测项目挂接区 处于软件运行主界面左侧区域，呈树状结构。通过该区域，业务值班员可以清晰看出在用、停用传感器；独立、非独立挂接设备。鼠标右键可查看传感器工作状态、测量范围和质控参数等，也可对该传感器进行维护、停用、标定等操作。

2.1.3 功能操作区 该区包括首页、质控警告、报警信息、要素显示、实时观测和测报通信与监控等6个标签页及常规要素实时数据显示区域、数据统计信息区域、设备状态监控区域，3个区域信息每分钟自动刷新。

2.2 软件报警功能的应用

ISOS软件自带报警设置功能，点击主菜单栏参数设置→报警设置，可对环境、流程、质控、灾害、状态等5个方面进行报警功能设置，台站应对其进行合理的设置，通过外接音箱设备和加载音乐文件，使其发挥报警提醒功能，减少工作中的疏漏(本文仅以蒸发水位设置为例，具体见图3)。质控警告和报警信息标签页则显示了警告、报警相关具体内容，台站业务人员应定期做好数据参数的备份、导入导出、更新及校对，当软件发出报警声音提醒时，业务人员要及时查看报警内容并视情况进行故障判定与处理。

图3 蒸发水位阈值报警参数具体设置Fig.3 Evaporative water level threshold alarm parameters specific settings

3 应急处理和日常使用技巧

为应对业务运行中由硬件、软件、网络故障等造成不可控现象的发生，台站应制订相应的应急预案，在日常工作中加强应急演练，提高业务值班员的业务水平。

3.1 硬件故障及处理方法

3.1.1 全部数据显示缺测、采集失败 首先全部数据缺测，要保证诸多采集器同时故障的可能性几乎为零，第一时间排除了采集器异常的可能性；其次独立挂接设备的数据也全部显示缺测而它们之间的数据通道互不影响，排除了主采集器和串口服务器的故障；将主站计算机更换到备份机后，数据显示仍不正常，排除计算机及软件故障，重点排查串口服务器至计算机的通讯线路、室内室外的通讯转化模块、光电转换模块是否异常，问题即可解决。

3.1.2 部分数据显示缺测、采集失败 部分数据显示正常，排除了计算机与ISOS软件的问题。依据故障排除由简到难、逐个排除、对等替换的原则，对故障现象进行逐一排查。首先检查计算机通讯端口连接是否牢固，重启计算机与业务软件；若故障依旧，此时业务人员应重点排查串口服务器至计算机的通讯线路，若线路一切正常，则独立挂接设备数据应显示正常；再排查采集器至串口服务器之间的通讯线路，若线路有问题，则常规气象要素应全部显示缺测，如果部分要素有数据，则明确判断某一传感器故障，采取替换处理问题即可解决。另外，CF卡存储空间过满也会导致数据无法写入的情况发生，业务人员要随时对CF卡剩余空间进行监控并定期进行清理，确保有足够的剩余空间。

3.2 计算机蓝屏、黑屏、死机、软件卡死情况下BUFR数据补发

多温多雨版ISOS软件除了地面小时、分钟、雨滴谱等BUFR数据文件上传，还实现气温、降水、冻土、天气现象视频智能观测数据自动判断、质控及上传，导致软件需要处理大量的数据，无形中增加了计算机的负担，目前台站业务计算机的配置普遍都不高，加大了出现以上问题的概率。

以某基准站2020年11月5日的数据为例：12时48分电脑蓝屏(值班员13时05分查看数据时发现异常)，造成BUFR分钟数据(12时48分—13时07分)、13时正点数据全部上传失败，MDOS和ASOM均未入库。BUFR数据补发方法具体如下：

①重启电脑→打开ISOS业务软件→数据下载→下载历史数据→选中新型自动站串口处理、能见度串口处理、天气现象串口处理、日照串口处理、智能视频观测仪串口处理、冻土串口处理→覆盖正常数据→选择开始时间12时45分和结束时间13时10分(保险起见将时间区间扩大一些)→点击开始下载(具体设置见图4)，下载完毕后点击计算机→D盘→ISOS→bin→send→sendbak→打开A.0001.0043.R005目录→选择并打开2020-11-05文件夹→选中Z_SURF_I_51234_20201105050000_O_AWS-MM_FTM.BIN文件→拷贝至D盘/ISOS/bin/send/Data文件夹中。由于MDOS和ASOM入库规则，必须上传原始的正点数据文件，否则再多的更正报也无法入库。

图4 手动下载历史数据设置界面Fig.4 Settings interface for manually downloading historical data

②打开正点质控界面→选择正确的日期及时间→点击自动补调(分钟、小时)数据→仔细校对数据后重新质控形成13时正点CCA数据文件→软件自动上传→数据查询(MDOS中CCA文件及ASOM是否入库)。

③点击ISOS功能操作区中测报通信与监控标签页→BUFR数据发送标签页→地面分钟标签页→点击“BUFR数据补发”按钮→弹出BUFR数据补发窗口→设定补发时间段2020年11月5日12时40分—2020年11月5日13时10分(此处时间区间≥故障时间段即可)→点击“获取补发文件”按钮→获取得到故障期间应该形成的BUFR数据文件→点击“确认发送”按钮，软件自动上传。

④上报业务故障单至市局、省局业务相关管理部门；并查看MDOS系统是否有疑误信息反馈，如有则立即处理。

3.3 BUFR数据文件积压的处理方法

现阶段，新疆局下属有人值守台站均已实现气象专线在网络故障时自动切换，加上北斗系统的应用，因网络不通造成BUFR数据无法上传的情况基本不会发生。台站传输客户端软件负责ISOS中BUFR数据文件传输，0.50版本由于网络不稳定当日会生成大容量的日志文件，导致磁盘容量不足，软件无法正常运行；另一方面软件的传输稳定性差，会出现积压的现象发生。遇到这种情况启动任务管理器结束客户端进程，重新启动传输客户端软件即可；或者卸载传输客户端软件重新安装一次，但是务必确保各参数卸载前安装后保持一致。升级后的0.52版台站传输客户端软件基本上没有数据文件积压的情况发生。

3.4 天气现象、编码记录错误及其处理方法

业务软件ISOS早已实现了天气现象的自动判识与编报，现行业务规定夜间天气现象不记录起止时间(软件可以查到具体的时间)，软件在跨08时或20时的天气现象输入顺序无法自动正确判别，常出现顺序颠倒的现象；由于天气现象的顺序记录错误造成7wwW1W2组中W1W2编码错误也时常发生，需要业务值班员接班时，仔细查看20-20时天气现象出现的时间并结合天气实况进行人工判断，编发正确的更正报文即可解决。以某基本站大风为例：1月5日11时，软件记录天气现象为“(15,)15 0802-0929’0951-1054,.”,经值班员查询5日夜间出现大风天气，大风停止时间为07时54分，07时55分至08时01分期间没有大风，08时02分开始又出现大风。07时55分—08时01分中间间隔为7 min<15 min(大风的起止时间，凡两段出现的时间间歇在15 min或以内时，应作为一次记载[10])应合并记录，所以11时正确报文应为“(15,)15 0800-0929’0951-1054,.”，重新质控11时正点数据上传CCA文件。

3.5 各类数据、参数归档

由于多温多雨版ISOS软件挂接项目多，每天要采集大量数据，同时还会在相关目录下形成设备、订正、质控小时和分钟数据及各类日志及状态文件，所以定期的数据归档、主站备份机的备份显得尤为重要。台站通常采用以下几种方法：一是利用软件自带功能：点击查询与处理→数据备份→选择要备份到的目录进行备份(此方法的体验是速度慢、容易造成软件假死)；二是通过目录查找方式，将参数、数据文件进行手动拷贝(该方法要求业务人员熟知软件各类参数、数据的保存目录)；三是通过软件导出导入功能进行参数备份(针对台站参数归档该方法较为便捷)。在条件允许的情况下，建议双备份(本地其它盘符和移动硬盘双备份，并定期光盘刻录相关数据文件)，认真做好主站备份机的备份、备站备份机的备份，以备随时切换使用。

4 结语

随着气象现代化建设的推进，地面气象观测的发展日新月异，虽然该软件运行时间较短，但是知识的更新瞬息万变，地面气象观测向着模块化、集成化、无人化的多方向多模式发展。我们只有不停地努力学习，才不会被时代淘汰，才能在工作中提高效率，不断提升观测数据质量与观测业务水平，达到事半功倍的效果。