第３期 ２０１０年９月 气象水文海洋仪器 Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ，Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｒｉｎｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＮＯ．３ Ｓｅｐ．２０１０ 海南省自动气象站监控系统建设 王 旭 ，刘光博 ，李晓玲。 （１．海南省气象信息中心，海口５７０２０３；２．海南医学院，海口５７０２０３） 摘 要：本文以海南省为例，通过．ＮＥＴ和ＧＩＳ技术建立海南省自动气象站监控系统，对各市 县气象局遥测自动站、区域自动气象站、海岛自动站等各类观测资料进行实时监控，并为故障 站点发送报障短信，实现了市县局一省气象信息中心一国家局的数据传输全程监控，为自动站 数据传输提供高保障性。 关键词：自动气象站；实时监控；ＧＩＳ；．ＮＦＴ 中图分类号：ＴＨ７６４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—００９Ｘ（２０１０）０３～０１３３—０４ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗｅａｔｈｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｈａｉｎａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｗａｎｇ Ｘｕ ，Ｌｉｕ Ｇｕａｎｇｂｏ ，Ｌｉ Ｘｉａｏｌｉｎｇ （１．Ｈａｉｎａｎ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｈａｉｋｏｕ ５７０２０３；２．Ｈａｉｎａｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈａｉｋｏｕ ５７０２０３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ Ｈａｉｎａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｗｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗｅａｔｈｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＮＥＴ ａｎｄ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｔａｔｉｏｎ，ｒｅｇｉｏｎａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗｅａｔｈｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｓｌａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｂｕｒｅａｕ ｉｎ ａｌｌ ｃｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｏｕｎｔｉｅｓ．Ｉｔ ｓｅｎｄｓ ＳＭＳ ｔｏ ｔｈｅ ｂｒｏｋｅｎ ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｆｕｌｌ ｐａｔｈ ｄａｔａ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｆｒｏｍ ｃｏｕｎｔｙ ｂｕｒｅａｕ ｔｏ ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｅｎｔｅｒ ａｎｄ ｎａｔｉｏｎａｌ ｂｕｒｅａｕ ｔｈａｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｈｉｇｈ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗｅａｔｈｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ；ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ＧＩＳ；．ＮＥＴ １ 海南省自动气象站数据传输和监 控现状 海南省现代气象业务近年来发展迅速，除了 市县气象站点的建设之外，近几年海南省气象局 还投量资金进行新项目的建设，截至２００９年 监测上发挥了相当重要的作用，同时也对气象数 据传输和监控提出了更高的要求。 自动气象站的应用，改变了过去人工观测的 业务模式，提高了气象观测的时空密度，为迅速、 准确、有效地提供气象保障与气象服务，打下良好 的基础。 １２月，海南省已建成２ｏ个遥测自动站（以下简称 遥测站），３１２个区域自动站，５个海岛无人自动 站、３个南沙无人自动站，这些新建自动站在气象 遥测站建在各市县气象局内部，通讯方式使 用的是省内电信和联通双运营商等价路由专线 ＳＤＨ宽带，带宽为８Ｍｂｐｓ，稳定性好，错误率低， 运行了几年时间，现在已经趋于稳定，数据传输及 收稿日期：２０１０ ０４—１０． 基金项目：海南省气象局科技发展计划项目“自动气象站数据监控系统建设”（ＨＮ２００８ＴＤＡ１０）和“气象数据流监控 系统”（ＨＮ２００８ＴＤＢ３１）资助． 作者简介：王旭（１９８０一），男，硕士，工程师．从事气象信息技术工作． ・ １３４ ・ 气象水文海洋仪器 Ｓｅｐ．２０１０ 时率能达到９９ 以上。 区域自动站采用无线网络传输数据，采用 ＧＰＲＳ的ＡＰＮ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ Ｎａｍｅ）专网方式以 保证数据传输，ＡＰＮ专网优点是网络通道专用， 与移动公网隔离，安全性、实时性都大大提高，网 络方面故障率已经大大降低，保证了数据传输的 及时率。区域自动站已经正式投入使用，业务运 行过程中我们发现一些问题，即有些站点的到报 率达不到国家气象局提出的９８ 的要求，原因较 多，主要是因为站点硬件故障、网络故障、自动站 数据采集软件和中心站软件故障等。自动站数据 采集软件和中心站软件经过若干次升级，已日趋 稳定；而站点的硬件故障还是缺乏有效的监控手 段，无法及时地了解站点情况，离《海南省乡镇自 动气象站业务运行管理规定》中的４８ ｈ内市县维 修人员到位故障站点的要求还有一定的距离。 海岛和南沙共有在２００７年初海南气象局新 建成的８个新型自动气象站。５个海岛自动站布 设在海南岛的沿海地带，采用与区域自动站相同 的ＡＰＮ无线传输方式，南沙的３个自动站因为 地处边远地带，所以采用军方的北斗卫星进行数 据传输。５个海岛自动站除了常规气象要素（温 度、气压、湿度、风向、风速、雨量）探测设备之外， 还配备了价格不菲的能见度探测仪。南沙是不曾 有过气象资料的地方，南沙的自动站建成之后，将 给我们带来第一手的南沙地区的气象资料，可见 南沙资料的珍贵。５个海岛自动站自运行以来也 碰到了一些故障，比如太阳能电池供电不足、无地 温数据数据、中心站软件不够完善等问题。南沙 的３个自动站，由于海岛自然环境恶劣，空气湿度 大，空气酸度较强，对设备的腐蚀很强，导致设备 运转不正常，故障主要是由于北斗通信接收机在 恶劣环境下运行能力较弱引起的。 数据报文传输监控方面，还有大量的工作需 要做。２０个遥测站的报文传送北京的业务早已 进入国家局的考核，但是目前从海南气象信息中 心到北京总站之问的监控方式还未建立，也就是 说目前我们只能监测到２ｏ个遥测站的报文是否 到达信息中心，而是否从信息中心到达北京总站， 目前的监测手段还未能实现，这使我们的工作相 当被动。区域自动站也有２５３个站点进入报文考 核，海岛和南沙自动站的数据上传业务如正式进 人中国气象局考核，同样面临的问题也是缺乏有 效的监控手段。 自动站中心软件方面，因为使用的是不同厂 商之间的产品，所以各个厂商提供的软件都不尽 相同，而实际应用中厂商方面提供的软件无法满 足业务需求，无法实时监控站点的状态，不能提供 相应的故障告警服务。 自动站的业务化运行，对数据的传输提出了 更高的要求。而目前具有针对性的专用气象自动 站数据监控软件开发滞后，为加强自动站点的有 效监控，提高自动站数据传输质量，实时掌握站点 状态，迫切需要一套能对自动气象站数据进行全 程监控并且运行稳定的系统。 ２海南省自动气象站监控系统功能 根据《海南省乡镇自动气象站业务运行管理 规定》和实际工作的需求，本系统实现了以下功 能： （１）自动站的实时监控，包括正点和１０ ｍｉｎ 加密数据的监控，以桌面方式和Ｗｅｂ方式进行显 示。桌面系统根据海南气象局编写的《海南省乡 镇自动气象站业务运行管理规定》开发，主要给报 房值班人员使用，对自动站进行实时监控，对到报 情况进行监控，对运行不正常的站点进行告警提 示；Ｗｅｂ系统主要给气象局内部员工使用，能通 过Ｗｅｂ页面查看各站点的数据状态。 （２）分析北京发回的自动站报文回执文件， 建立回执数据库，并在软件中显示各种气象站的 到报、逾限、缺报情况，实现市县一海南气象信息 中心一国家气象局三级数据传输的全程监控。 （３）在系统中使用手机短信告警的方式，通 知相关人员异常站点的信息。遥测站的正点报文 如果未及时上传，系统就会发送告警短信到该站 点的值班手机。区域自动站则是采用分级发送告 警短信的方式，根据站点的故障时间长短，判断站 点的健康状态，分别发送短信到相关的工作人员。 （４）以ＧＩＳ矢量地图和ＧｏｏｇｌｅＭａｐ的形式 直观地反应区域自动站点的数据采集状态。 ３海南省自动气象站监控系统设计 ３．１ 系统模块化设计 本文有效地集成各种技术，采用模块化设计的 思想，使用微软公司的最新的．ＮＥＴ技术、 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ、ＧＩＳ控件ＭａｐＸ和Ｇｏｏｇｌｅ Ｍａｐ ＡＰＩ进行开发，主要构件由Ｃ＃语言编写。 该系统分为５个模块，自动站监控桌面模块、ＧＩＳ 第３期 王 旭，等：海南省自动气象站监控系统建设 ’１３５‘ 模块、报障短信发送模块、自动站监控Ｗｅｂ模块 ＧＩＳ模块，因为区域自动站点较多，以地图的 和回执数据库入库模块。 形式可以直观地显示站点的当前状态。本系统使 ３．１．１ 自动站监控桌面模块 用控件开发方式，以ＭａｐＸ为主要开发控件，实 自动站监控桌面模块为系统的主要模块，主 现站点状态的矢量地图显示，提供未到报站点的 要功能是对自动站数据进行全程监控。实时地读 显示告警。同时使用ＧｏｏｇｌｅＭａｐ提供的ＡＰＩ进 取自动站的各个数据库，并将数据进行整合，以表 行开发，结合Ｇｏｏｇｌｅ提供的遥感卫星图片，更生 格的形式在主界面显示站点的到报时间，如果站 动的显示各站点的位置、数据传输状态和各气象 点不上传报文，则在表格内以红色显示“缺报”，以 要素信息。在Ｇｏｏｇｌｅ Ｍａｐ的窗口下还可以显示 提醒报房值班人员该站点目前的状态异常。读取 当前站点的天气情况，具体如表１和图１所示，图 北京回执数据库的内容，实现自动站数据从市县 标从左到右对应的显示优先级为从高到低，图标 气象局一省信息中心～一国家气象局的全程监控。 在实际显示时是动画的。 ３．１．２ ＧＩＳ模块 表１ ＧｏｏｇｌｅＭａｐ自定义图标 图１ Ｇ１Ｓ模块ＧｏｏｇｌｅＭａｐ显示 ３．１．３报障短信发送模块 人员手机；超过３６ ｈ，报障短信发送到省局主管处 报障短信发送模块，监控系统主机通过ＲＳ２３２ 室领导；超过７２ ｈ，发送到主管业务局领导。 接口外连一ＧＳＭ短信猫，通过串口读写方式发送 ３．１．４ 数据传揄监控Ｗｅｂ模块和回执数据库入 和接收短信，建立短信发送数据库，对已发送的短 库模块 信进行管理。区域自动站告警短信发送采用三级 数据传输监控ｗｅｂ模块，使用网页的形式对 短信发送制度，站点如果超过２４ ｈ未发送报文．判 自动站进行监控，让更多用户可以了解到当前的 定为故障站点，则发送报障短信到市县气象局负责 自动站数据传输情况。 ・ １３６ ・ 气象水文海洋仪器 回执数据库入库模块通过分析北京下行发送 雨量、风向、风速和报文到达的时问，将这些数据 的回执文件，提取出海南自动站的回执数据，将数 进行整合，使用表格、ＧＩＳ矢量地图和遥感卫星叠 据存放到建立好的ＳＱＩ Ｓｅｒｖｅｒ数据库中，供自动 加图的形式直观地在软件中显示出来。本系统实 站监控桌面模块使用。 时对站点的健康状态进行评估，假如判定一站点 ３．２系统结构 为故障站点，即会发出桌面告警和短信告警，第一 本系统通过深人分析海南省自动站的通讯方 时间通知相关维护人员故障信息，缩短了站点故 式和数据格式，从不同厂商的自动站产品中提取 障的处理响应时间，从而提高了站点故障排查的 感兴趣的数据，例如报文中的气象要素数据气温、 及时率。如图２所示。 ｃ） 一 一 — 实时数据监控 南沙自动站 ｊ ／ ＡＰＮ无线专网 ———一 ＧＩｓ显示 乡镇和海岛 ｌ 自动站 ｊｃ运营商ｓ） ｒ １ ＤＨ专线 ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ数据阵 ＼警｜■一 ／ ） ——一报文回执显示 遥测自动站 自动站监控系统 芝 。 。—— 报障短信发送 图２自动站监控系统结构图 ４ 结束语 参考文献： 本文建立了与现代气象业务体系相配合的海 ［１］Ｇｏｏｇｌｅ公司．Ｇｏｏｇｌｅ Ｍａｐ ＡＰＩ官方参考文档［ＥＢ／ 南省自动气象站监控系统，改变了以往自动站管 ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｃｏｄｅ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏｍ／ａｐｉｓ／ｍａｐｓ／ｄｏｃｕｍｅｎ— 理能力弱，数据传输“半程”监控的状况，该系统可 ｔａｔｉｏｎ／ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．ｈｔｍ１． 对遥测站、乡镇自动气象站、海岛和南沙自动站等 ［２］马渝勇，方国强，刘一谦，等．从汶川大地震谈应急气 各类观测资料进行数据传输的全程监控，一旦出 象通信技术［Ｊ］．气象，２００９，３５（１１）：１２３—１３０． 现异常情况，通过界面弹窗警告、手机短信等方式 ［３］肖文名，酆薇，杨根录．气象信息传输业务流程优化 的初步分析［Ｊ］．应用气象学报，２００９．２Ｏ（４）：４９７— 通知相关维护人员及时解决，提高了自动站点的 ５Ｏ３． 使用效率，为自动站数据顺利传输提供了切实有 ［４］刘光博．分布式文件系统在气象业务中的应用初探 效的保障手段。 ［Ｊ］．气象研究与应用，２００９，３０（１）：８８—９０． 系统于２００９年１月开始正式运行，目前运行 ［５］谢寒生，符晓君，李晋峰，等．ＡＰＮ技术在中尺度自 情况良好，自动站报文的传输及时率都可达到 动站数据通讯中的应用［Ｊ］，气象研究与应用，２００７， ９８ 以上，基本上达到了软件开发的目的。可扩展 ２８（４）：４３ ４５． 的工作还有很多，比如现在系统主要使用表格、文 ［６］李翊，何逢斌，包胡萍，等．区域自动气象站资料Ｗｅｂ 本框和地图的形式表示数据的传输，是否可以使用 实时发布初探［Ｊ］．四川气象，２００６（３）：１８． 动画方式，使系统更加生动。随着３Ｇ时代的来 ［７］全文杰，赵为，练列敏．中尺度自动站数据处理系统 ｒＪ］．广西气象，２００６，２７（４）：５４ ５６． 临，无线带宽的扩大使无线通讯更加畅通，自动站 ［８］冯慧芳，舒炎泰．无线局域网聚集业务流的二阶尽度特 监控系统也可以扩展出手机模块，这样业务人员就 性分析【Ｊ ．计算机工程与应用，２００９。４５（３６）：１５ １８． 可以通过手机随时了解数据的传输状态了。
