基于CIMISS的地市州級(jí)氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、    基于cimiss的地市州級(jí)氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    陸艷 楊曉明 陳利芳 張初江摘要 針對(duì)目前數(shù)據(jù)監(jiān)控主要以大監(jiān)站為主，對(duì)區(qū)域自動(dòng)站、雷達(dá)資料等都缺乏有效監(jiān)控這一現(xiàn)狀，探索研發(fā)了以cimiss平臺(tái)內(nèi)氣象數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源的氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)，主要負(fù)責(zé)準(zhǔn)確定位分析市級(jí)轄區(qū)內(nèi)氣象綜合觀測(cè)設(shè)備故障原因，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障信息及時(shí)準(zhǔn)確告警的功能。平臺(tái)采用windows7+access為運(yùn)行環(huán)境的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)組合，以c/s為架構(gòu)，利用 visual c#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)。通過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)能達(dá)到設(shè)計(jì)所需，動(dòng)態(tài)監(jiān)視地市范圍內(nèi)氣象裝備和數(shù)據(jù)異常情況，及時(shí)告

2、警給相關(guān)工作人員。關(guān)鍵詞 cimiss;氣象觀測(cè)數(shù)據(jù);傳輸監(jiān)控;故障告警;平臺(tái)設(shè)計(jì)：tp31 ：a ：2095-3305（2019）05-054-03doi： 10.19383/ki.nyzhyj.2019.05.022design and implementation of prefecture？鄄level meteorological data tran？鄄smission monitoring platform based on cimisslu yan  et al（fuzhou meteorological bureau of jiangxi province，fuzho

3、u，jiangxi 344000）abstract with cimiss，the prefecture-level meteorological data transmission monitoring platform for the current data monitoring is mainly based on the large monitoring station，and the lack of effective monitoring of regional automatic stations and radar data. the meteorological data

4、transmission monitoring platform of the data source is mainly responsible for accurately locating and analyzing the fault cause of the meteorological comprehensive observation equipment in the municipal-level jurisdiction，and realizing the timely and accurate warning of the fault information. the pl

5、atform adopts windows7+access as the server database combination of the running environment，and uses c/s as the architecture to realize the platform function design by using visual c# language development. through testing，the system can meet the design requirements，dynamically monitor the meteorolog

6、ical equipment and data anomalies in the city，and promptly alert the relevant staff.key words   cimiss;meteorological observation data;transmission monitoring;fault alarm;platform design隨著社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)公眾對(duì)氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警的準(zhǔn)確率和精細(xì)化服務(wù)要求越來(lái)越高，氣象觀測(cè)資料作為預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)的依據(jù)，也變得日益重要，在防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化、提高氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率和精細(xì)化水平、大氣科學(xué)、

7、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、履行國(guó)際義務(wù)等方面都發(fā)揮著日漸重要的作用1-3。綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)作為氣象觀測(cè)信息和數(shù)據(jù)的重要來(lái)源，其作用不言而喻。當(dāng)前，江西省氣象部門(mén)cimiss數(shù)據(jù)庫(kù)雖包含本轄區(qū)范圍內(nèi)所有氣象探測(cè)資料，但是數(shù)據(jù)監(jiān)控主要以大監(jiān)站為主，對(duì)區(qū)域自動(dòng)站、雷達(dá)資料等都缺乏有效的監(jiān)控。因此，亟待建立完善一套監(jiān)控范圍廣、界面簡(jiǎn)單易操作的基于cimiss的地市級(jí)綜合性數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)，動(dòng)態(tài)監(jiān)視地市范圍內(nèi)氣象裝備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中可能存在的異常，通過(guò)告警發(fā)送相關(guān)故障信息進(jìn)行補(bǔ)傳和解決。1 系統(tǒng)需求分析目前撫州市轄區(qū)內(nèi)共有12類(lèi)235個(gè)自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備。相較之前，除大監(jiān)站外的其他各類(lèi)觀測(cè)設(shè)備越來(lái)越多，特

8、別是區(qū)域站布網(wǎng)越來(lái)越密集。在目前全省氣象部門(mén)工作環(huán)境中，對(duì)大監(jiān)站資料傳輸和時(shí)效都有嚴(yán)格的要求，監(jiān)控平臺(tái)和設(shè)備都很完善，加上觀測(cè)站與業(yè)務(wù)值班人員距離近，容易發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排查，而且每2年，省局大探中心還會(huì)對(duì)大監(jiān)站傳感器和采集器進(jìn)行檢定，每年汛期前市局大探中心和業(yè)務(wù)管理人員也會(huì)對(duì)大監(jiān)站進(jìn)行巡檢，因此觀測(cè)數(shù)據(jù)資料的傳輸?shù)玫匠浞直ＷC4-6。而對(duì)于其他綜合觀測(cè)系統(tǒng)而言，特別建站數(shù)量龐大的區(qū)域自動(dòng)站，不僅安裝位置偏遠(yuǎn)，而且基本都是無(wú)人值守站，業(yè)務(wù)檢查頻率不高，對(duì)于本身就人員稀缺、任務(wù)繁重的臺(tái)站而言，盡管可以通過(guò)各種設(shè)備所屬的軟件監(jiān)控平臺(tái)查看觀測(cè)數(shù)據(jù)上傳情況，但存在監(jiān)控軟件龐雜、故障處理低效等問(wèn)題，不能滿(mǎn)足監(jiān)

9、控工作的智能化需求。建設(shè)基于cimiss的地市州級(jí)氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)，不僅能實(shí)現(xiàn)地市一級(jí)監(jiān)控平臺(tái)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理7，還可以觀測(cè)數(shù)據(jù)入庫(kù)及時(shí)性，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行以及進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，有效規(guī)避因監(jiān)控平臺(tái)種類(lèi)繁多而出現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)雜亂等問(wèn)題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)觀測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸中的問(wèn)題，以短信、微信和qq的方式提醒基層臺(tái)站業(yè)務(wù)人員和維護(hù)人員，讓他們能隨時(shí)知曉故障情況，從而對(duì)故障源進(jìn)行再分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的維護(hù)、維修，確保觀測(cè)資料數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，為氣象服務(wù)、預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)、氣象防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)及生態(tài)文明建設(shè)氣象保障提供良好的數(shù)據(jù)支撐。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)思路平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)的綜合氣象觀測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，通過(guò)c

10、imiss系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的讀取，對(duì)返回的數(shù)據(jù)文件及產(chǎn)品文件進(jìn)行解析，完成設(shè)備運(yùn)行情況觀測(cè)和數(shù)據(jù)異常情況監(jiān)控。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初，通過(guò)收集歷年來(lái)各觀測(cè)設(shè)備的歷史極值、通常設(shè)備容易出現(xiàn)故障和數(shù)據(jù)異常的情況來(lái)源，建立匹配的要素閾值算法設(shè)計(jì)，對(duì)入庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行判定后，能分辨出90%以上的異常數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，通過(guò)代碼實(shí)現(xiàn)將異常告警信息推送至用戶(hù)，給其提供可靠的故障判定來(lái)源，能夠及時(shí)對(duì)異常情況進(jìn)行處理。同時(shí)系統(tǒng)還要有效集約整合當(dāng)前各分類(lèi)監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控平臺(tái)的一體化和集約化，直接為基層臺(tái)站業(yè)務(wù)值班人員、維護(hù)人員及管理人員提供直觀權(quán)威的監(jiān)控管理數(shù)據(jù)。2.2 系統(tǒng)工作流程系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集調(diào)度控制下，將地面資料、農(nóng)氣資料、

11、雷達(dá)資料、大氣成分資料、高空資料等多項(xiàng)實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)通過(guò)cimiss系統(tǒng)的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口（music）提供的全國(guó)統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、豐富的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)和應(yīng)用編程接口（api）進(jìn)行提取8-9，然后對(duì)獲取后的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行序列化分類(lèi)整理后，交由要素檢測(cè)閾值參數(shù)設(shè)置里面的算法來(lái)判斷是否有設(shè)備及數(shù)據(jù)存在異常情況，告警信息生成與分發(fā)模塊按照要素檢測(cè)閾值參數(shù)設(shè)置算法的判定結(jié)果生成異常告警信息，然后通過(guò)服務(wù)器設(shè)置，將異常信息按類(lèi)別方式分發(fā)推送到用戶(hù)手中，用戶(hù)在收到異常描述信息提醒后，及時(shí)對(duì)異常情況進(jìn)行處理10。管理人員如果需要更加詳細(xì)具體地了解實(shí)況，則訪(fǎng)問(wèn)氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)查看獲取數(shù)據(jù)資料。系統(tǒng)工作流程如圖1所

12、示。2.3 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)主要分為監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)查詢(xún)、氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控、異常信息推送告警、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)維護(hù)以及故障統(tǒng)計(jì)管理等6個(gè)部分。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)查詢(xún)模塊實(shí)現(xiàn)從cimiss系統(tǒng)里獲取監(jiān)控平臺(tái)所需監(jiān)控的元數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資料序列化分類(lèi)處理后顯示，同時(shí)提供對(duì)各類(lèi)或單站、全站讀取的數(shù)據(jù)情況進(jìn)行查詢(xún)，方便用戶(hù)核對(duì)異常處理情況;氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控模塊對(duì)讀取的元數(shù)據(jù)利用算法進(jìn)行監(jiān)控，判定氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)質(zhì)量是否異常;異常信息推送告警模塊通過(guò)異常信息檢測(cè)，按照設(shè)置推送告知用戶(hù);系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊實(shí)現(xiàn)提前設(shè)置需要查詢(xún)的站點(diǎn)信息（含站名、站號(hào)、資料時(shí)間、要素等），對(duì)要檢測(cè)的cimiss系統(tǒng)的資料要素進(jìn)行閾值

13、參數(shù)設(shè)置，提前將cimiss接口參數(shù)設(shè)置、服務(wù)器參數(shù)設(shè)置、需要發(fā)送告警的用戶(hù)錄入，讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控功能，使之正常運(yùn)行，該部分還可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)告警方式進(jìn)行選擇;數(shù)據(jù)維護(hù)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)異常數(shù)據(jù)的更正;故障統(tǒng)計(jì)管理模塊主要針對(duì)異常數(shù)據(jù)的日志管理，方便日后查詢(xún)統(tǒng)計(jì)，作為考核的參考依據(jù)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)如圖2所示。3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合該平臺(tái)業(yè)務(wù)需求及江西省氣象局cimiss接口調(diào)用手冊(cè)，從開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的適用性與靈活性、開(kāi)發(fā)環(huán)境的友好程度等多方面因素考慮，該平臺(tái)通過(guò)調(diào)用cimiss系統(tǒng)內(nèi)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用c#作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，基于windows7+ access為運(yùn)行環(huán)境的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)組合，通過(guò)c/s 模式為

14、用戶(hù)提供服務(wù)11。根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求和工作習(xí)慣，系統(tǒng)采用2臺(tái) windows 7（64bit）作為系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)器，一臺(tái)用于專(zhuān)門(mén)從cimiss系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，一臺(tái)用于開(kāi)發(fā)監(jiān)控平臺(tái)，使用人員為市級(jí)業(yè)務(wù)管理人員及保障人員12。系統(tǒng)主要分為傳輸監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢(xún)、系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)更正以及日志管理5個(gè)部分。3.1 傳輸監(jiān)控菜單該部分主要有cimiss入庫(kù)檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)傳輸檢測(cè)、自動(dòng)檢測(cè)3個(gè)子菜單，系統(tǒng)通常默認(rèn)為自動(dòng)檢測(cè)。cimiss入庫(kù)檢測(cè)主要檢測(cè)當(dāng)前時(shí)次應(yīng)發(fā)各類(lèi)資料傳輸情況實(shí)時(shí)監(jiān)視、按資料類(lèi)型傳輸情況以及特定類(lèi)型資料傳輸情況監(jiān)控等;網(wǎng)絡(luò)傳輸檢測(cè)主要用來(lái)檢測(cè)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)是否暢通，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行鏈接到省局氣象數(shù)據(jù)業(yè)

15、務(wù)監(jiān)視網(wǎng)中，查看站點(diǎn)到報(bào)情況來(lái)檢查網(wǎng)絡(luò)是否暢通，是否出現(xiàn)堵塞等;自動(dòng)檢測(cè)按照系統(tǒng)設(shè)定，每整點(diǎn)之后12 min按時(shí)從cimiss系統(tǒng)中獲取資料進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用戶(hù)可對(duì)全部站點(diǎn)信息進(jìn)行監(jiān)控，如果未讀取到數(shù)據(jù)，則報(bào)警。系統(tǒng)在監(jiān)控到異常后，生成異常告警信息，再推送顯示在界面中，并發(fā)送至相關(guān)的用戶(hù)手中。用戶(hù)可在該界面獲取當(dāng)前時(shí)段的所有故障信息，通過(guò)選擇故障的信息定位到故障站點(diǎn)，獲取的站點(diǎn)詳細(xì)數(shù)據(jù)元資料，也可對(duì)站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選顯示。3.2 數(shù)據(jù)更正菜單該部分為臨時(shí)性的補(bǔ)傳工具，主要是在獲取cimiss系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的資料后，通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)可更改的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行更正上傳。該功能只能對(duì)新升級(jí)改造數(shù)據(jù)上傳至市局中心數(shù)據(jù)庫(kù)的部

16、分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行更改。3.3 數(shù)據(jù)查詢(xún)菜單該部分主要收集cimiss系統(tǒng)里面監(jiān)控的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)單個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行序列化顯示，方便用戶(hù)查看，也向用戶(hù)提供數(shù)據(jù)資料查詢(xún)功能。3.4 日志管理菜單該部分主要記錄每天系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的故障情況，同時(shí)生成txt文本保存到系統(tǒng)內(nèi)，作為日后考核的參考依據(jù)。3.5 系統(tǒng)設(shè)置菜單該部分主要對(duì)服務(wù)器、氣象要素閾值、站點(diǎn)維護(hù)和系統(tǒng)報(bào)警方式等進(jìn)行基本參數(shù)設(shè)置。3.6 故障信息告警接收端告警接收主要有短信、企業(yè)微信號(hào)、手機(jī)qq3種告警方式。qq和企業(yè)微信號(hào)為主要告警方式，手機(jī)短信主要運(yùn)用在汛期期間，在數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間缺失時(shí)，若報(bào)警超過(guò)4 h，通過(guò)短信平臺(tái)發(fā)送至該站點(diǎn)所屬縣局分管領(lǐng)導(dǎo);報(bào)警超

17、過(guò)6 h，發(fā)送至該站點(diǎn)所屬縣局主要領(lǐng)導(dǎo);報(bào)警超過(guò)8 h，發(fā)送短信至市局業(yè)務(wù)管理人員和市局分管領(lǐng)導(dǎo);超過(guò)24 h發(fā)送至市局主要領(lǐng)導(dǎo)。4 系統(tǒng)應(yīng)用2018年612月，該系統(tǒng)安裝到市局氣象裝備與保障中心進(jìn)行不間斷業(yè)務(wù)運(yùn)行測(cè)試。通過(guò)測(cè)試該監(jiān)控平臺(tái)各模塊均能正常使用。截取其中68月的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行正常，監(jiān)控效果良好。該監(jiān)控平臺(tái)總共發(fā)送故障及疑誤數(shù)據(jù)信息1 473條，其中疑誤數(shù)據(jù)信息387條，故障信息586條，缺測(cè)、未傳告警信息479條，無(wú)效信息21條。在告警信息中，有效告警1 317條，無(wú)效告警（含無(wú)效信息）156條，告警成功率為89.4%。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)的告警信息為維護(hù)人員及時(shí)維護(hù)

18、起到積極作用。例如，市級(jí)裝備與保障中心雷達(dá)維護(hù)人員在收到告警信息“2018/08/16 t14：12：34：雷達(dá)基數(shù)據(jù)未上傳”后，迅速響應(yīng)，在10 min內(nèi)對(duì)雷達(dá)故障原因進(jìn)行排查分析，并通過(guò)新一代多普勒雷達(dá)遠(yuǎn)程智能系統(tǒng)重啟解決。實(shí)際測(cè)試與應(yīng)用情況表明，該平臺(tái)有效提升了業(yè)務(wù)質(zhì)量，通過(guò)推送的故障信息可以準(zhǔn)確定位故障來(lái)源、分析故障原因、實(shí)現(xiàn)故障信息及時(shí)報(bào)警，為值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障提供科學(xué)依據(jù)。5 總結(jié)基于cimiss的地市州級(jí)氣象數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)控異常信息和自動(dòng)推送告警的目標(biāo)，并在業(yè)務(wù)試運(yùn)行階段取得了一定的成績(jī)，動(dòng)態(tài)監(jiān)視全市氣象裝備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中存在的異常

19、。該系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)汛期故障排查時(shí)的作用尤為凸顯，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類(lèi)探測(cè)設(shè)備故障和異常數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確判斷以往因?yàn)殡姵仉妷翰蛔銓?dǎo)致數(shù)據(jù)未上傳，或者傳感器、風(fēng)向風(fēng)速出現(xiàn)故障而不能及時(shí)上傳數(shù)據(jù)的站點(diǎn)故障信息，有效減少異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的概率，對(duì)提高觀測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量及觀測(cè)設(shè)備可用性，有著極大的幫助，為綜合氣象觀測(cè)資料更好地應(yīng)用到氣象服務(wù)、預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)、氣象防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)、生態(tài)文明建設(shè)氣象保障等方面夯實(shí)了基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 馬金仁，紀(jì)曉玲，邵建，等.寧夏災(zāi)害性天氣短時(shí)臨近監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)簡(jiǎn)介j.干旱氣象，2013，31（3）：616-621.2 張藝丹.淺析當(dāng)代社會(huì)對(duì)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)的要求及提升措施j.農(nóng)技服務(wù)，2015，32（1）：117.3 欒彩霞.區(qū)域自動(dòng)氣象站信息處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)