地面综合观测要素状态监测及报警软件研究

刘恺怿，郭 巍，张洪梅，隋亚男

（1.哈尔滨市气象综合保障中心，黑龙江 哈尔滨 150000;2.哈尔滨市气象台，黑龙江 哈尔滨 150000）

1 引言

近年来，气候变化的影响日益加剧，各领域对天气精细化预测预报服务提出了更高要求， 对气象观测质量需求也更为多样化与细化， 综合气象观测系统成为支撑气象预测预报服务的主体[1]，保障地面观测业务正常运行、数据稳定传输，保证数据正确，使其故障得到高效解决成为气象事业发展的关键，因此推进地面气象观测业务智能化建设格外重要[2]。 多年来，我国一直积极推进气象观测自动化的建设，并在相关方面进行了深入研究， 目前全国地面气象观测设备密度不断增大， 智能化自动气象观测技术也不断发展[3]。 地面综合观测要素状态监测及报警软件以现代化的技术方式， 通过对地面气象综合观测数据和质控信息实时监测， 以直观显示和异常短信报警方式，让保障人员第一时间发现故障，便于保障人员及时响应处理，进一步提高保障效率，提升综合气象观测装备保障能力， 使地面综合气象观测取得更好效果。

2 总体设计

地面综合观测要素状态监测及报警软件通过实时监测观测要素数据传输及其质控信息， 显示各要素状态，遇数据逾限、缺测或出现异常质控信息，及时显示并发送报警短信至保障人员。 软件平台主要在B/S 架构下研究， 此架构主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，开发与使用更方便、快捷、高效，用户可通过浏览器进行访问， 系统主要在Maven 环境下完成开发。

3 系统功能设计

系统功能包括观测要素数据传输情况监控、质控信息监控、异常告警、报警短信发送记录等功能，软件信息流程如图1 所示。

图1 地面综合观测要素状态监测及报警软件信息流程图

平台获取观测要素数据和质控数据进行处理与存储， 后台对采集得到的数据进行一系列的分析和判别，得到数据诊断[4]，对由于设备故障、断电、数据传输软件异常、 网络故障和质控问题等原因导致的观测数据逾限、缺测、质控错误等观测要素异常进行显示（绿色为要素状态正常，红色为台站有要素状态出现异常），并且将故障信息以发送短信的形式推送给装备保障人员，并保存故障记录。 系统主要包括3个模块：数据库处理与存储模块、数据分析判别模块和异常显示及短信报警模块[5]。

3.1 数据库处理与存储模块

数据库处理与存储模块通过网络映射的方式，将台站上传的观测数据及当前ISOS 软件对观测数据的质控数据存储到数据库。

3.2 数据分析判别模块

按照各观测要素数据采集间次（1 min、2 min、10 min、1 h 等）监测数据上传至本地情况，进行数据分析，判断是否存在数据逾限、缺测和质控信息（质控信息为ISOS 软件自动生成的质控信息）等[6]，如果存在数据逾限、缺测、异常的质控信息等情况，说明该观测站此观测数据可疑，该观测要素显示红灯，进行短信异常报警，通知保障人员并保存故障报警记录，以便值班人员及时研判和处理。

3.3 异常显示及短信报警模块

平台异常显示及短信报警模块主要利用阿里云短信，通过API/SDK 调用短信发送能力。首先注册账号与实名认证，开通短信服务，获取AccessKey，通过AddSmsSign 添加短信签名， 并通过AddSmsTemplate添加短信模板，配置环境变量，环境变量读取访问凭证，调用SendSms 接口发送短信。

4 系统实现

4.1 登陆及台站信息显示

台站保障人员可通过值班手机号注册并登录平台，登录成功后可进入台站信息页面（图2），显示所在台站详细信息，并能够增、删、修改。

图2 台站信息页面

4.2 观测要素状态监测

观测要素状态监测页面可显示观测要素状态（图3），当观测要素均正常时，指示灯为绿色，当观测要素数据出现异常或检测出异常的质控信息时，指示灯变为红色，并发送报警短信。

图3 观测要素状态监测页面

4.3 观测要素状态短信报警记录

观测要素状态短信报警记录页面中可显示并查看每条报警短信的发送记录、 发送时间、 发送结果等，如图4。

图4 观测要素状态短信报警记录页面

5 小结

地面综合观测要素状态监测及报警软件实现对地面气象观测要素状态实时监测和状态分析， 解决市县级观测装备、仪器出现故障、数据异常不能及时发现和维修的实际问题， 大大缩短对观测站设备故障和数据异常的响应时间， 同时也减轻基层台站工作负担， 为台站值守、 地面综合观测监控业务提供智能、 高效的方法， 提升观测仪器设备运行的稳定性和地面综合观测能力， 促进气象观测质量再上新台阶。