唐 鳳，朱 君

(重慶市氣象信息與技術保障中心，重慶 401147)

0 引言

全球氣象災害頻發(fā)對人類生產(chǎn)生活和生命財產(chǎn)造成嚴重危害，因此氣象防災減災成為各國關注的重點。隨著氣象防災減災體系建設的逐步深入，氣象部門建成了龐大的地基自動化探測系統(tǒng)，為有效提升綜合觀測保障水平，提高防災減災能力提供了支撐[1-3]。國家級自動氣象站作為地面觀測體系的重要組成部分，在氣象預報服務以及防災減災體系中發(fā)揮著重要的作用。

文章通過氣象信息共享系統(tǒng)(China Integrated Meteorological Information Service System，簡稱CIMISS)[4]提供的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口獲取國家級自動氣象站小時數(shù)據(jù)質(zhì)量控制結果，對國家級自動氣象站的運行情況進行監(jiān)控，形成故障報警信息后發(fā)送給相應的維護人員，提升維護的效率。

1 系統(tǒng)結構與設計

系統(tǒng)基于CIMISS的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口進行國家級自動氣象站小時數(shù)據(jù)質(zhì)量控制碼的讀取分析，解析出每個觀測要素數(shù)據(jù)對應的到報狀態(tài)。對于質(zhì)量標識碼中的缺測或者數(shù)據(jù)錯誤信息進行進一步數(shù)據(jù)處理，形成該站點的故障報警信息。

隨著智能機及移動終端的發(fā)展，通過短信方式發(fā)送故障信息的傳統(tǒng)模式，不但收費高，容易被認定為垃圾短信，而且發(fā)送效率也無法滿足業(yè)務需求。該系統(tǒng)通過微信的個人接口，將國家站的故障報警信息直接發(fā)送到維護人員微信終端，大大提升了報警信息的及時傳達率。

1.1 質(zhì)控碼數(shù)據(jù)獲取

氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口(MUSIC：Meteorological Unified Service Interface Community)，基于國省統(tǒng)一的數(shù)據(jù)環(huán)境(CIMISS)，面向氣象業(yè)務和科研，提供全國統(tǒng)一、標準、豐富的數(shù)據(jù)訪問服務和應用編程接口(API)，為國、省、地、縣各級應用系統(tǒng)提供唯一權威的數(shù)據(jù)接入服務。針對氣象應用系統(tǒng)，提供多種不同的服務方式，包括客戶端調(diào)用服務、Web service、REST服務和腳本服務[5，6]。

CIMISS的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口(MUSIC接口)提供了多種類型的接口，均可進行國家級自動站質(zhì)控數(shù)據(jù)的讀取。根據(jù)業(yè)務需求，需要對國家站每個小時整點的數(shù)據(jù)情況進行監(jiān)控，所以該系統(tǒng)的設計選擇“按時間、站號檢索地面數(shù)據(jù)要素”的“getSurfEleByTimeAndStaID”接口，即每小時按照重慶市35個國家級自動氣象站的站點號進行質(zhì)控數(shù)據(jù)的獲取。

MUSIC國家級自動氣象站接口中提供了105種數(shù)據(jù)質(zhì)控碼，包括凍土層、積雪深度、雨凇、霧凇、云狀、云量、風速、風向、溫度、雨量和氣壓等各種要素。由于重慶市國家級自動氣象站對凍土層、積雪深度、雨凇、霧凇等要素并未進行觀測，根據(jù)實際觀測數(shù)據(jù)的需要，選取小時降雨量、氣溫、最高氣溫、最低氣溫、2 min風向、10 min風向、相對濕度、本站氣壓、能見度、地面溫度、草面溫度和露點溫度等共計48個數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制碼進行分析。

1.2 故障信息生成

CIMISS提供的國家級自動氣象站質(zhì)量控制碼，共有10種類型，其中質(zhì)量控制碼3(數(shù)據(jù)為訂正值)、質(zhì)量控制碼4(數(shù)據(jù)為修改值)均認定為數(shù)據(jù)可信；當質(zhì)量控制碼為1(數(shù)據(jù)可疑)、2(數(shù)據(jù)錯誤)、8(數(shù)據(jù)缺測)、9(數(shù)據(jù)未作質(zhì)量控制)時，需要形成故障報警信息；當質(zhì)量控制碼為0時，數(shù)據(jù)正確可用，為7時，臺站無該項觀測任務；質(zhì)量控制碼5、6為預留。

為了提升故障報警信息的有效性，報警信息必須詳實。報警信息除要標明故障站點名稱、站號、時間和故障的類型(數(shù)據(jù)錯誤、數(shù)據(jù)缺測、數(shù)據(jù)可疑)等基本信息外，還應包含故障類型對應的具體觀測要素。詳實的故障報警信息，可以為維護人員定位故障位置提供有益思路，能有效縮短故障處理時間，提升修復速度。

1.3 報警信息發(fā)送

國家級自動氣象站報警信息的發(fā)送，首先保障的是及時性，在故障發(fā)生的第一時間發(fā)送報警信息。國家級自動氣象站整點數(shù)據(jù)通過BUFFER文件進行傳輸，一般在2 min之內(nèi)就可以完成CIMISS的入庫解析，為了減少由于網(wǎng)絡延遲造成BUFFER文件遲到而引起的報警信息誤報，該系統(tǒng)在整點5 min開始進行質(zhì)量控制碼的解析，并形成報警信息。其次，報警信息的發(fā)送與接收必須便捷。為了提高信息發(fā)送效率，取消了傳統(tǒng)的短信模式，而是通過微信平臺發(fā)送信息，在網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)，都可以及時收到報警信息[7]。

由于信息提示的局限性，報警信息在夜間無法起到通知維護人員進行故障響應的作用，所以報警信息的發(fā)送限定在每天的09：00—18：00。故障的響應與維修，需要一定的時間，所以在一個整點的時間段內(nèi)，報警信息只發(fā)送1次，即采用每個小時1次的頻率進行發(fā)送，避免在此期間頻繁發(fā)送故障報警信息，給維護維修人員造成不必要的信息困擾。

2 系統(tǒng)功能技術實現(xiàn)

系統(tǒng)以Python語言實現(xiàn)整個系統(tǒng)的技術功能。首先讀取CIMISS的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口(MUSIC接口)獲取國家級自動氣象站質(zhì)量控制碼并寫入本地數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫中讀取質(zhì)量控制碼并形成報警信息后匹配至對應的維護人員，通過微信平臺進行信息發(fā)送。

CIMISS的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口，提供了包括客戶端調(diào)用服務、web service、REST服務和腳本服務在內(nèi)的多種調(diào)用方式。文章采用REST服務的方式對“按時間、站號檢索地面數(shù)據(jù)要素”的“getSurfEleByTimeAndStaID”接口進行調(diào)用，返回數(shù)據(jù)類型選擇“TEXT”數(shù)據(jù)格式。由于數(shù)據(jù)庫體積小，性能穩(wěn)定，文章采用MySQL作為本地質(zhì)量控制碼的數(shù)據(jù)庫。

Python的itchat庫是一個開源的微信個人賬號接口，可以實現(xiàn)好友信息的自動回復、發(fā)送等功能[8]。通過微信好友列表的獲取檢索，可以將好友(維護人員)聯(lián)系方式與對應的區(qū)縣信息進行綁定匹配，當故障報警信息形成后，自動發(fā)送至綁定的維護人員。

3 結束語

該系統(tǒng)基于CIMISS數(shù)據(jù)環(huán)境，通過對國家級自動氣象站質(zhì)量控制碼的解析，實現(xiàn)故障報警信息的微信自動發(fā)送，相較于傳統(tǒng)的電話和短信模式，故障報警信息傳送的時間效率和有效性明顯提升，極大縮短了故障的響應時間，為設備穩(wěn)定運行提供了可靠保障。

該系統(tǒng)目前只實現(xiàn)了故障報警信息的自動發(fā)送功能，功能相對單一，如果能結合大數(shù)據(jù)和專家智能庫，對報警信息進行進一步分析，進而直接定位設備的故障點并給出相應的維修方式，將會更好地提高故障的處理時效性。