周嘉健，徐黃飛，呂玉嫦，曾慧明，鄒慶彪，湯晶晶

(廣東省氣象探測(cè)數(shù)據(jù)中心，廣州 510080)

0 引言

自動(dòng)氣象站是獲取溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速和雨量等氣象要素的重要手段[1，2]。以廣東省為例，目前省內(nèi)已布設(shè)約3000個(gè)自動(dòng)氣象站。在珠三角區(qū)域，自動(dòng)氣象站的分布密度可達(dá)5 km/個(gè)。國(guó)家級(jí)考核的自動(dòng)氣象站代表了該區(qū)域氣象要素獲取的平均情況，其獲取的氣象要素信息是天氣預(yù)報(bào)重要的數(shù)據(jù)支撐。浮標(biāo)站是海洋觀測(cè)的重要手段之一，由于臺(tái)風(fēng)、熱帶氣旋等天氣系統(tǒng)生成于中國(guó)東南面海域并可帶來(lái)大風(fēng)和強(qiáng)降水，因此沿海地區(qū)的海洋觀測(cè)對(duì)臺(tái)風(fēng)、熱帶氣旋的提前預(yù)警預(yù)報(bào)起到了重要作用。

為保障自動(dòng)氣象站穩(wěn)定可靠運(yùn)行，提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的可用性和連續(xù)性，業(yè)務(wù)人員需要對(duì)國(guó)家級(jí)考核的自動(dòng)氣象站、浮標(biāo)站和風(fēng)速持續(xù)1周為0的站點(diǎn)制作業(yè)務(wù)可用性統(tǒng)計(jì)報(bào)表(設(shè)備運(yùn)行異常告知單)，對(duì)業(yè)務(wù)可用性不達(dá)標(biāo)的站點(diǎn)進(jìn)行通知和通報(bào)，并及時(shí)落實(shí)數(shù)據(jù)異常站點(diǎn)的維修工作[3-8]。目前告知單的制作流程是從監(jiān)控系統(tǒng)獲取站點(diǎn)(國(guó)家級(jí)考核的自動(dòng)氣象站和浮標(biāo)站)業(yè)務(wù)可用性統(tǒng)計(jì)表，然后人工對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、排序等處理，最后人工編制設(shè)備運(yùn)行異常告知單。人工流程多且繁瑣，容易在處理數(shù)據(jù)時(shí)出錯(cuò)，因此文章參考了何瑤[9]等基于NET集成環(huán)境下開發(fā)的設(shè)備可用性評(píng)估報(bào)表的自動(dòng)化生成平臺(tái)，基于MATLAB/GUI[10]設(shè)計(jì)并搭建了氣象觀測(cè)站運(yùn)行業(yè)務(wù)可用性智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái))，對(duì)國(guó)家級(jí)考核的自動(dòng)氣象站和浮標(biāo)站的業(yè)務(wù)可用性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并自動(dòng)生成設(shè)備運(yùn)行異常告知單，以提高工作效率和統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性。

1 智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)總體框架

1.1 技術(shù)路線框架

圖1是智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)的技術(shù)路線框架，智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)總體分為輸入量、中間計(jì)算和輸出量3部分。其中，輸入量包括國(guó)家級(jí)考核自動(dòng)氣象站業(yè)務(wù)可用性數(shù)據(jù)、浮標(biāo)站業(yè)務(wù)可用性數(shù)據(jù)和風(fēng)速持續(xù)1周為0站點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；中間計(jì)算環(huán)節(jié)是通過(guò)智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)對(duì)上述輸入量進(jìn)行自動(dòng)處理、統(tǒng)計(jì)和分析；輸出量是智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)自動(dòng)生成區(qū)域站告知單和浮標(biāo)站告知單。

圖1 智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)技術(shù)路線框架

1.2 智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)功能

智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)具有3大功能：一是數(shù)據(jù)導(dǎo)入；二是數(shù)據(jù)處理、顯示和保存；三是自動(dòng)生成告知單。平臺(tái)界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約，操作簡(jiǎn)單，減少了人工處理環(huán)節(jié)，提高了工作效率。

1.3 業(yè)務(wù)可用性

根據(jù)《綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)儀器裝備運(yùn)行狀況通報(bào)辦法》，業(yè)務(wù)可用性(設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定率)是指在選取的評(píng)估時(shí)段內(nèi)，設(shè)備無(wú)故障工作時(shí)間與規(guī)定工作時(shí)間的百分比，其目標(biāo)值由中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司確定，目前國(guó)家級(jí)考核的區(qū)域氣象觀測(cè)站業(yè)務(wù)可用性需≥96%，其公式如下：

(1)

式中，RT為應(yīng)工作時(shí)次：自動(dòng)氣象站1 d應(yīng)上傳24份報(bào)文，每整點(diǎn)1份，1 d的應(yīng)工作時(shí)次為24次；NRT為未到報(bào)時(shí)次：當(dāng)監(jiān)控平臺(tái)未記錄當(dāng)前時(shí)次某站點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，則計(jì)“未到報(bào)時(shí)次”1次；FET為報(bào)文格式錯(cuò)誤時(shí)次：當(dāng)監(jiān)控平臺(tái)監(jiān)控某站點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)文不符合《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》要求，使其無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)文件解譯時(shí)，則計(jì)“報(bào)文格式錯(cuò)誤時(shí)次” 1次；DET為數(shù)據(jù)錯(cuò)誤(要素缺測(cè))時(shí)次：數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)次指的是國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站/區(qū)域氣象觀測(cè)站在當(dāng)前時(shí)次內(nèi)觀測(cè)要素出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤≥1種，則該時(shí)次計(jì)“數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)次”1次；要素缺測(cè)時(shí)次指的是國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站/區(qū)域氣象觀測(cè)站在當(dāng)前時(shí)次內(nèi)1個(gè)或多個(gè)觀測(cè)要素出現(xiàn)缺測(cè)時(shí)，則該時(shí)次計(jì)“要素缺測(cè)時(shí)次”1次。當(dāng)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和要素缺測(cè)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，僅按1次計(jì)算。

1.4 設(shè)備運(yùn)行異常告知單

設(shè)備運(yùn)行異常告知單是依據(jù)中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司制定的業(yè)務(wù)可用性目標(biāo)值(≥96%)對(duì)過(guò)去1周國(guó)家級(jí)考核自動(dòng)氣象站、風(fēng)速為0站點(diǎn)和浮標(biāo)站進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并人工編制報(bào)告。文章開發(fā)的智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)可依據(jù)業(yè)務(wù)自動(dòng)生成設(shè)備運(yùn)行異常告知單。

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)輸入量是國(guó)家級(jí)考核的區(qū)域站(國(guó)家天氣站、區(qū)域站、浮標(biāo)站)的業(yè)務(wù)可用性數(shù)據(jù)和風(fēng)速持續(xù)1周為0站點(diǎn)信息數(shù)據(jù)。國(guó)家天氣站和區(qū)域站的業(yè)務(wù)可用性數(shù)據(jù)可通過(guò)綜合氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)運(yùn)行信息化平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“天元”系統(tǒng))手動(dòng)下載并保存為xls格式文件。但“天元”系統(tǒng)中沒有單獨(dú)對(duì)浮標(biāo)站的業(yè)務(wù)可用性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，浮標(biāo)站業(yè)務(wù)可用性數(shù)據(jù)可通過(guò)廣東省運(yùn)行監(jiān)控業(yè)務(wù)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱ASOM系統(tǒng))手動(dòng)下載并保存成xls格式文件。風(fēng)速持續(xù)1周為0的站點(diǎn)信息是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)接口獲取的。

數(shù)據(jù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)選取為2021-05-24T00：00—2021-05-31T00：00。國(guó)家級(jí)考核區(qū)域站(國(guó)家天氣站、區(qū)域站、浮標(biāo)站)的業(yè)務(wù)可用性數(shù)據(jù)下載需要在各自對(duì)應(yīng)的平臺(tái)登錄后才能獲取下載權(quán)限，而風(fēng)速持續(xù)1周為0的站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)需要在內(nèi)網(wǎng)的環(huán)境下下載。

2.2 數(shù)據(jù)處理和顯示

1)原始統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中含有單位、城市、省份、站點(diǎn)、站號(hào)、業(yè)務(wù)可用性和應(yīng)到時(shí)次等變量，使用“冒泡排序法”的方式，以業(yè)務(wù)可用性為關(guān)鍵詞，對(duì)其進(jìn)行升序排序，并篩選出業(yè)務(wù)可用性小于96%的站點(diǎn)。

2)智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)可顯示處理前后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，原始統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均按照業(yè)務(wù)可用性(穩(wěn)定運(yùn)行率)的升序進(jìn)行處理并顯示在平臺(tái)中。

3)利用Matlab的xlswrite函數(shù)對(duì)處理后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

2.3 統(tǒng)計(jì)報(bào)表一鍵獲取

智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)具有設(shè)備運(yùn)行異常告知單的一鍵生成功能。利用Matlab的Document.Open庫(kù)函數(shù)生成Word文檔，并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)格式操作和布置，并可根據(jù)不同需要，對(duì)模板中若干個(gè)自定義字符進(jìn)行替換，分別形成 “設(shè)備運(yùn)行異常告知單”和“浮標(biāo)站運(yùn)行情況告知單”。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著當(dāng)今社會(huì)信息化的發(fā)展，在氣象業(yè)務(wù)工作中可以合理有效地利用信息技術(shù)，發(fā)揮信息化對(duì)氣象業(yè)務(wù)的支撐作用。文章開發(fā)的氣象觀測(cè)站運(yùn)行業(yè)務(wù)可用性智能統(tǒng)計(jì)平臺(tái)自動(dòng)化程度高，操作便捷，大大降低了人工成本，提高了工作效率，同時(shí)減少了人工處理數(shù)據(jù)時(shí)的失誤和錯(cuò)誤情況，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。