區域自動(dòng)氣象站故障報警系統的設計論文

　　摘 要：目前，縣級臺站由地面觀(guān)測人員負責區域自動(dòng)氣象站監控，工作量巨大，當區域站出現故障時(shí)，難免會(huì )出現未能及時(shí)告知維護人員的情況，嚴重影響區域站資料的連續性和完整性。針對目前區域站保障中存在的實(shí)際問(wèn)題，基于SMS設計了區域自動(dòng)氣象站故障分析報警系統。該系統能實(shí)時(shí)監測區域自動(dòng)氣象站的運行情況，并對數據缺測、報文傳輸失敗等極易出現的故障進(jìn)行短信報警，及時(shí)通知業(yè)務(wù)人員排除故障，有效提高區域自動(dòng)氣象站的資料質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：SMS 區域站 故障 報警

　　1 概述

　　受全球氣候變暖影響，極端天氣氣候事件頻發(fā)，災害性天氣呈逐年增多的趨勢，區域自動(dòng)氣象站(以下簡(jiǎn)稱(chēng)區域站)的建設，在防災減災氣象服務(wù)工作中發(fā)揮了重要的不可替代的作用。近年來(lái)，根據湖南省氣象局的統一布局，共建設區域自動(dòng)氣象站2000余套，大大增強了探測災害性天氣的自動(dòng)化程度，提高了風(fēng)向風(fēng)速、溫度、雨量等氣象要素預報的準確率，為各級領(lǐng)導廣大人民群眾提供了更為完善的氣象服務(wù)。

　　區域自動(dòng)氣象站作為一種新型氣象全自動(dòng)觀(guān)測設備，在無(wú)人值守的惡劣環(huán)境下全天候全自動(dòng)正常運行。隨著(zhù)使用年限的增加，設備已經(jīng)進(jìn)入了故障多發(fā)期，損壞率增加，維修困難。隨著(zhù)建站數量的增加，給裝備保障工作帶來(lái)了更大的壓力和工作量。由于現階段區域站故障信息傳達不及時(shí)，維護人員不能在故障發(fā)送的第一時(shí)間得知消息，進(jìn)行維護處理，對自動(dòng)氣象站資料的連續性和完整性造成了嚴重的影響，如何在區域站發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行及時(shí)有效的維護,確保其安全、穩定運行,成為每個(gè)臺站需要迫切解決的問(wèn)題。

　　2 設計思想

　　該系統通過(guò)后臺實(shí)時(shí)運行，監控分析區域站上傳數據，當區域站出現缺測或者數據疑誤的情況時(shí)，通過(guò)短信發(fā)送模塊，將報警消息短信通知該區域站維護人員。

　　3 系統設計

　　3.1 系統架構

　　該系統使用C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，后臺數據庫采用SQLSERVER。系統架構主要由省局區域站數據服務(wù)器、區域站數據監控服務(wù)器和短信發(fā)送模塊組成。

　　硬件

　　1) SMS短信模塊：短息功能轉發(fā)組件，用于發(fā)送短信。

　　2) 區域自動(dòng)氣象站：內含各氣象要素傳感器，用于獲取外界氣象要素值。

　　軟件

　　1) SMS短信驅動(dòng)模塊：SMS短信模塊驅動(dòng)，為SMS基站告警軟件發(fā)送短信提供接口。

　　2) 區域站數據服務(wù)器：解析區域站報文，存儲區域站數據，為區域站報警軟件獲取區域站信息提供接口。

　　3) 區域站報警軟件：主要功能如下

　　實(shí)時(shí)獲取各區域站氣象要素信息;

　　配置各氣象要素報警范圍;

　　配置短信發(fā)送模式(發(fā)送時(shí)間段限制，接收者等)。

　　4 區域站報警軟件設計

　　區域站數據服務(wù)器：接收區域站傳輸報文，分析報文并存儲到數據庫。

　　區域站監控服務(wù)器：運行區域自動(dòng)氣象站故障分析報警軟件，當發(fā)現區域站故障時(shí)，提取出故障信息和站點(diǎn)信息，編成報警短信，并發(fā)送到短信發(fā)送模塊。

　　短息發(fā)送模塊：由短信MODEM、SIM卡、短信服務(wù)器軟件組成。當接收到系統監控軟件發(fā)送的報警短信時(shí)，通過(guò)連接在區域站數監控服務(wù)器上的短信發(fā)送模塊將報警短信通過(guò)移動(dòng)運營(yíng)商發(fā)送至指定用戶(hù)手機。

　　4.1 軟件功能設計

　　(1)參數設置功能：在程序初始化運行時(shí)，需要設置參數信息，參數信息包括故障報警的時(shí)間閾值、臺站維護人員信息(如圖1)。

　　故障報警時(shí)間閾值N：將區域站故障分為數據錯誤和報文缺測，由于區域站傳輸中可能出現掉包的情況，為了避免偶爾出現的其他導致報文缺測觸發(fā)發(fā)送報警短信的情況，只有在當前時(shí)次前N個(gè)時(shí)次連續出現故障時(shí)，才發(fā)送報警短信。

　　臺站維護人員信息：所屬地區(精確到臺站)，維護人員姓名、手機號碼。

　　(2)故障分析功能：分為數據錯誤檢測和報文缺測檢測。首先檢測當前時(shí)次報文是否缺測，如果沒(méi)有缺測在檢測該區域站各要素數據是否符合氣候學(xué)界限值檢查，當存在報文缺測或者要素缺測的情況時(shí)，記錄站點(diǎn)故障信息。該功能每小時(shí)按序將各個(gè)站點(diǎn)故障分析一次。

　　數據錯誤檢測：檢測報文各區域站要素值是否在氣候學(xué)極值的范圍內，當某要素值超出極值范圍時(shí)，記錄故障信息。

　　(3)故障檢測功能：設計連續故障檢測函數Failure(T，N)。在函數運行時(shí)檢測當時(shí)次前N個(gè)時(shí)次的故障記錄，當N個(gè)時(shí)次同時(shí)存在故障記錄時(shí)，返回TRUE，編輯發(fā)送報警短信。返回False時(shí)，退出，進(jìn)入下一站點(diǎn)故障檢測。

　　4.2 相關(guān)數據庫表設計

　　表1 站點(diǎn)維護人員表

　　5 總結

　　該系統對全省所有區域自動(dòng)氣象站的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象要素進(jìn)行全天候監測，對于達到報警標準的站點(diǎn)立即發(fā)送報警短信通知相關(guān)維護人員，可以在監控人員不在電腦旁、深夜等情況下直接聯(lián)系到人，即減輕了基層臺站工作人員負擔，又有效的排除了報警死角。

　　該系統拓寬了報警信息的發(fā)布渠道和手段，將以往通過(guò)電話(huà)逐一聯(lián)系維護人員、人工發(fā)送短信的傳統方式變?yōu)橄到y自動(dòng)分析數據、自動(dòng)發(fā)送短信，減少了中間環(huán)節耽誤的

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