区域自动气象站数据读取辅助软件设计及应用

邓 圣，梁 平，陈利芳，张初江

(1.江西省抚州市气象局，抚州 344000；2.江西省抚州市东乡区气象局，抚州 344000)

0 引言

区域自动气象站(以下简称区域站)是指在某一地区根据需要建设的能够自动探测多个气象要素，无需人工干预，即可定时向数据接收中心传输探测数据的气象站，是弥补空间区域上气象探测数据空白的重要手段。区域站能够通过相关数据采集通信设备与计算机连接，将采集到的数据传输到CIMISS库，用于统计分析处理，为提升灾害性预警预报能力提供相应的技术支撑。

目前，江西省共有区域站2455个、土壤水分站和农田小气候站各53个。为了确保其探测的气象数据能实时有效地为气象业务服务，如何有效地对其进行维护保障成为很多基层台站维护保障人员急需解决的问题[1，2]。例如：当前台站业务人员对区域站进行维护时，需将携带的笔记本电脑连接到区域站采集器进行数据调试，当维护完成之后，还需要恢复区域站的数据通信，为了确保数据通信恢复正常，需要通知中心台站人员查询数据是否入库(省局“全国综合气象信息共享平台”CIMISS库)，目前台站查询主要依赖于CAWSAnywhereplus等数据软件。该软件目前尚未开发出移动终端，因而查询该软件需要打电话通知台站值班人员进行数据查询，查询过程耗时很长。为解决此类问题，霍振宇[3]、符文雄[4]、马云龙[5]等对区域站常见故障进行了分析；张晓磊[6]、王新清[7]、袁超[8]设计了相应区域站维护系统；张初江[9]、程福标[10]、朱雪峰[11]、唐坤[12]等采用手机终端对自动气象站设备进行了实际保障工作。以上研究均取得了很好的成果，但是均未能实现远程实时访问CIMISS库的功能，因而难以及时反馈区域站维护结束后的状态信息。

现需要研发一套适用于台站的区域自动气象站数据读取辅助软件，以满足地面气象观测业务自动化、数字化和智能化需要，从而有效地提高区域自动气象站数据上传及时率。

1 区域站数据读取辅助软件系统设计

区域站维护结束后，通常需查询该站点的数据是否有效上传至数据中心的CIMISS库。以往采用的方式是打电话通知台站业务人员进行人工查询，耗时一般在0.5 h以上，严重影响了维修维护效率。因此需要研发一套适用于台站的区域自动气象站数据读取辅助软件，实现维护人员在现场实时查看观测要素(风向风速、气压、温湿度、雨量)异常情况、完整度、上传率等数据反馈。

1.1 系统整体设计框架

文章在PHP语言的数组排列、搭建服务器相关系统及文献的基础上，结合区域站的实际维护情况，运用PHP语言、JS脚本语言、MySQL数据库和网页开发等技术开发了区域自动气象站数据查询软件，该软件可与微信公众号对接实现各站点移动网络数据判断。

1.2 数据读取辅助系统关键技术

关键技术是利用云服务器调用CIMISS数据技术，应用网页“PHP语言”，通过产品优化设计、SQL数据库算法设计、CIMISS，满足多种网络模式下气象要素监控，系统数据读取流程如图1所示。

首先，建立JS时间查询：包含建立JS时间pickdate，从而获取pickdate，picktime时间变量值；该步骤主要是为了最终在软件界面上动态显示具体的时间。其次，利用JS的canvas绘制气象要素图表技术，主要包含定义变量temper，temper2，temper3及赋值颜色；该步骤主要是为了在软件界面用不同的颜色显示对应的气象要素。然后，利用REST技术调用服务器数据库对接，在Web服务实现方案中，因为REST模式的Web服务简洁，REST的实现主要通过定义变量$cimiss_rest_conf地址采用REST技术调用服务器数据库；该步骤主要是通过接口调用技术实现对CIMISS数据库的访问。最后，优化CIMISS接口数据无缝对接读出JSON气象数据，该技术中关键步骤包括：定义变量账号用户名$username及密码，定义变量$datacode接口分钟数据，定义变量$elements接口读出时间、站点、分钟数据；该步骤主要目的是为了实现对气象数据的访问。

图1 系统数据读取关键技术流程

1.3 Web页面、微信小程序界面设计

区域自动气象站数据读取辅助软件界面分为3部分：时间查询部分、站点快捷查询部分和现场要素查看部分。以手机终端小程序软件为例，从微信小程序界面进入后点击查询时间点，进入站点快捷查询部分，选择所在站点的区站名，点击“确定”即可查询该站点的气象要素数据，如风向、风速、雨量、温度、湿度和气压等。

2 业务中的实际应用效果

在该区域自动气象站数据读取辅助软件测试应用中，用户可随时随地利用微信小程序软件及Web页面实现对各类型号自动气象站查询各个要素数据，通过站点站号，查询CIMISS站点每5 min气象要素变化情况并掌握设备运行情况，还可通过该软件判断哪些要素变化情况异常或缺失。该软件对有效地开展自动气象站技术维修维护工作具有重要意义，为全省以及全国自动气象站维修维护提供了借鉴。

以资溪测试为例，2021-05-07T16：38和2021-05-07T17：05在大觉山自动气象站(区站号为J6028 )完成了故障维护工作，分别通过PC终端和手机APP客户端软件进行站点数据读取。该站点为6要素，准确读取现场站点6个要素数据(风向风速、气压、温湿度和雨量)。此次测试耗时3 min，相比电话通知查询更加方便。维修人员可以通过区域自动气象站数据读取辅助软件现场查询站点要素是否上传成功，提高了维修人员维护的便利性。

3 结束语

目前区域站在进行现场维护后，需访问CIMISS数据库查询其采集的气象数据是否有效上传。针对以上现状，文章运用JS脚本语言、MySQL数据库、网页开发等技术开发了区域自动气象站数据查询软件。该软件可与微信公众号对接实现各站点移动网络数据的判断，提高了现场站点维护时效性；此外，该软件适用于各种类型区域自动气象站，有效地提升了自动气象站保障能力。