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        氣象觀測全面自動化存在的問題及對策

        2019-08-07 01:04:27郁雪文吳群侯蘇玲
        現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2019年12期
        關(guān)鍵詞:氣象觀測自動化問題

        郁雪文 吳群 侯蘇玲

        摘要? ? 本文以溫州國家一般氣象站為例,從供電系統(tǒng)可靠性、計算機、網(wǎng)絡(luò)裝備自動化保障、采集設(shè)備熱備份、業(yè)務(wù)軟件自動化等方面進行了分析,發(fā)現(xiàn)存在的不足,提出實現(xiàn)觀測全面自動化的措施,以期加快推進觀測全面自動化改革。

        關(guān)鍵詞? ? 氣象觀測;自動化;問題;對策

        中圖分類號? ? P409? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739(2019)12-0177-01

        按照2018年全國氣象局長會議和《中國氣象局關(guān)于印發(fā)實現(xiàn)地面氣象觀測自動化工作方案的通知》(中氣函〔2018〕84號)有關(guān)全面深入推進地面氣象觀測自動化改革的要求,2020年1月1日全國全部實現(xiàn)自動化觀測[1]。但地市各臺站現(xiàn)有的觀測裝備保障現(xiàn)代化水平與全面自動化的要求還存在一些差距,現(xiàn)代化、全自動化需要投入大量的資金和設(shè)備,當前全國許多臺站裝備保障水平與真正實現(xiàn)全面自動化觀測的要求還有一定的距離。本文以溫州國家一般氣象站為例,從供電系統(tǒng)可靠性、網(wǎng)絡(luò)、計算機裝備自動化保障、采集設(shè)備熱備、業(yè)務(wù)軟件自動化等多個方面進行探討分析,提出實現(xiàn)觀測全面自動化的改進措施,以供管理部門和其他臺站參考。

        1? ? 觀測全面自動化存在的問題

        1.1? ? 供電系統(tǒng)線路布設(shè)不合理

        供電線路保障現(xiàn)代化水平不足,未能實現(xiàn)市電雙電源自動切換加發(fā)電機三路電源保障。大多臺站在山上或是郊區(qū),電源線路多為架空線路,雖要求配備UPS和發(fā)電機,但有些臺站市電停電后發(fā)電機還是手工發(fā)電,供電可靠性不高。所有的電源線路到值班室及觀測場戶外設(shè)備均為一條線路,未能有效地做到線路備份。觀測場內(nèi)電源線路由于長期處于戶外,容易遭遇高溫等惡劣環(huán)境,線路遭受破壞的風(fēng)險較大。

        1.2? ? 網(wǎng)絡(luò)、計算機裝備保障不完善

        網(wǎng)絡(luò)裝備保障水平尚不具備完全自動化的要求。目前,很多臺站都能實現(xiàn)電信、聯(lián)通、3G通信3條線路來保障報文傳輸,但核心交換機只有1臺,且計算機采用的是普通PC,配備單網(wǎng)卡,主站配備用計算機。這樣的配置在外部光纖線路上有2條線路加3G通信基本上可以確保傳輸通道暢通??梢坏┙粨Q機損壞會導(dǎo)致整個內(nèi)部傳輸網(wǎng)絡(luò)全部中斷,雖然可以利用3G通信保證ISOS軟件中的報文傳輸,但是其他觀測設(shè)備就無法向省里傳輸。計算機雖然有一主一備,但目前主采的觀測數(shù)據(jù)未能實現(xiàn)2臺計算機同步采集,一旦主站計算機有故障時啟用備份計算機會存在觀測數(shù)據(jù)不連續(xù)的問題,會影響24 h變壓等參數(shù),且無法實現(xiàn)全自動切換[2]。普通PC只有單路電源供電,如PC電源故障也無法實現(xiàn)雙電源自動切換保障。2臺計算機之間無法做到全自動的雙機熱備份。

        1.3? ? 觀測設(shè)備一主一備不完整

        戶外觀測采集設(shè)備基本實現(xiàn)主采、風(fēng)、氣壓、溫度、濕度、地溫、雨量等數(shù)據(jù)雙備份,但是綜合硬件集成控制器、降水現(xiàn)象儀、能見度、雪深、蒸發(fā)、日照等設(shè)備大多還是單套運行,無法做到硬件故障時的備份,實現(xiàn)雙備份的設(shè)備,也未能實現(xiàn)設(shè)備熱備份的功能,ISOS軟件、數(shù)據(jù)采集同步技術(shù)需要改進[3-4]。目前,ISOS軟件和硬件之間也未實現(xiàn)采集設(shè)備故障后,軟件或硬件自動采集正常設(shè)備的數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的真正熱備。

        2? ? 實現(xiàn)觀測全面自動化的措施

        針對溫州國家一般氣象站全面自動化推進過程存在的上述問題,本文從電源線路實現(xiàn)雙電源全自動切換、網(wǎng)絡(luò)及計算機設(shè)備實現(xiàn)核心交換機與服務(wù)器雙機熱備、觀測采集儀器設(shè)備或軟件實現(xiàn)2套數(shù)據(jù)在線全自動無縫對接采集3個方面,探討實現(xiàn)觀測全面自動化需要在硬件和軟件上進一步優(yōu)化的具體措施。

        2.1? ? 配備雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置,保證供電系統(tǒng)的可靠性

        應(yīng)急電源系統(tǒng)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換,即系統(tǒng)從常用電源轉(zhuǎn)換到備用電源或從備用電源重新返回至常用電源,是非常必要的。雙電源自動轉(zhuǎn)換(ATSE)主要用于緊急供電系統(tǒng),是將負載電路從一個(常用)電源自動換接至另一個(備用發(fā)電機)電源的開關(guān),以確保重要負荷連續(xù)、可靠支行。從電線路的敷鋪上,線路至業(yè)務(wù)值班室及觀測場地內(nèi)的設(shè)備均應(yīng)設(shè)常用電源及備用電源(發(fā)電機)2條線路,實現(xiàn)雙回路,也就是雙電源,如果一條線路停電,可啟用另一條路線路供電,以保證供電系統(tǒng)的可靠性。正常情況下,ATS工作在主用市電電源,當市用電源電壓或頻率不滿足要求時,ATS經(jīng)過一定時間延時后(默認3 s,可避免發(fā)電機誤啟動),發(fā)送信號啟動發(fā)電機,當發(fā)電機電源質(zhì)量滿足要求后,ATS先斷開市電側(cè)觸頭,再閉合發(fā)電機側(cè)觸頭,即主觸頭先斷后合,轉(zhuǎn)換至發(fā)電機電源進行供電;當市用電源恢復(fù)正常時,ATS經(jīng)過一定時間延時后,先斷開發(fā)電機側(cè)觸頭,再閉合市電側(cè)觸頭,從發(fā)電機電源側(cè)回切至市電側(cè)供電,轉(zhuǎn)換完成后,ATS將發(fā)送信號關(guān)閉發(fā)電機[5-7]。

        2.2? ? 核心交換機、服務(wù)器雙機熱備,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、計算機無停頓熱切換

        由于觀測數(shù)據(jù)的及時性、不間斷性,穩(wěn)定持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)運行變得越來越重要,而原有單機核心3層交換數(shù)據(jù)存在較大的崩潰風(fēng)險。因此,需要采取虛擬路由冗余協(xié)議(VRRP)技術(shù)來解決該問題,以實現(xiàn)主、備核心3層交換設(shè)備之間動態(tài)、無停頓的熱切換,虛擬交換機根據(jù)配置的優(yōu)先級的大小選擇主交換機,優(yōu)先級最大的作為主交換機,狀態(tài)為Master,其他交換機作為備份交換機,隨時監(jiān)測主交換機的狀態(tài)。當主交換機正常工作時,它會每隔一段時間發(fā)送一個VRRP組播報文,以通知組內(nèi)的備份交換機,主交換機除正常工作善言[8-9]。如果組內(nèi)的備份交換機長時間未接收到來自主交換機,則將自己狀態(tài)轉(zhuǎn)換為Master。同時需要配備服務(wù)器雙機熱備,針對服務(wù)器的臨時故障采取的一種備份技術(shù),通過雙機熱備,RAID技術(shù)和數(shù)據(jù)備份技術(shù)來避免長時間的服務(wù)中斷,保證系統(tǒng)長期、可靠運行。

        2.3? ? 兩路觀測要素數(shù)據(jù)同步采集,業(yè)務(wù)軟件智能識別,實現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫對接

        觀測場地內(nèi)的所有儀器要素均配備2套,一主一備,優(yōu)化采集器的硬件功能,實現(xiàn)底層的兩路采集數(shù)據(jù)功能,改進觀測業(yè)務(wù)軟件功能,對主站儀器數(shù)據(jù)缺測時,軟件能自動讀取備份數(shù)據(jù)確保數(shù)據(jù)的完整性。同時對異常數(shù)據(jù)進行識別判斷,確保數(shù)據(jù)的準確性。

        3? ? 結(jié)語

        2019年浙江省作為非試點省之一,如何全面提高觀測裝備的保障水平是當前重點考慮且需要馬上解決的問題,只有在供電系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、計算機、觀測采集設(shè)備等均實現(xiàn)熱備份,不斷地完善觀測業(yè)務(wù)軟件功能,提高觀測自動化水平,才能更好地為2020年1月1日全面實現(xiàn)觀測自動化打好堅定的基礎(chǔ)。

        4? ? 參考文獻

        [1] 王博.我國地面氣象觀測自動化探微[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2012(18):154.

        [2] 趙君哉,劉國曦.國外地面氣象觀測自動化概況[J].氣象科技,1974(4):3-8.

        [3] 張曉嵐.當前地面氣象觀測自動化存在的問題及發(fā)展建議[J].北京農(nóng)業(yè),2015(12):199-200.

        [4] 趙曙偉,高峰.雙電源切換開關(guān)(ATS)在大型電站的應(yīng)用分析[J].電氣傳動自動化,2015(2):23-26.

        [5] 熊友生,劉志敏.服務(wù)器雙機熱備的問題與備份策略調(diào)整[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2004,19(11):24-25.

        [6] 宋利鋼,孫宜剛.電子信息系統(tǒng)機房供電可靠性設(shè)計[J].管理觀察,2009(27):216-218.

        [7] 儲愛良.三層核心網(wǎng)絡(luò)交換機雙機熱備方案[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用,2011(17):97.

        [8] 劉佳琦.某發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)核心交換機雙機熱備設(shè)計與實施[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2014(10):27.

        [9] 劉秋根,宋小忠.內(nèi)聯(lián)網(wǎng)核心交換機雙機熱備策略的實現(xiàn)[J].華南金融電腦,2006(11):95-98.

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