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區(qū)域自動氣象站故障報警系統(tǒng)的設計論文
摘 要：目前，縣級臺站由地面觀測人員負責區(qū)域自動氣象站監(jiān)控，工作量巨大，當區(qū)域站出現(xiàn)故障時，難免會出現(xiàn)未能及時告知維護人員的情況，嚴重影響區(qū)域站資料的連續(xù)性和完整性。針對目前區(qū)域站保障中存在的實際問題，基于SMS設計了區(qū)域自動氣象站故障分析報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實時監(jiān)測區(qū)域自動氣象站的運行情況，并對數(shù)據(jù)缺測、報文傳輸失敗等極易出現(xiàn)的故障進行短信報警，及時通知業(yè)務人員排除故障，有效提高區(qū)域自動氣象站的資料質(zhì)量。
關鍵詞：SMS 區(qū)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(qū)域自動氣象站(以下簡稱區(qū)域站)的建設，在防災減災氣象服務工作中發(fā)揮了重要的不可替代的作用。近年來，根據(jù)湖南省氣象局的統(tǒng)一布局，共建設區(qū)域自動氣象站2000余套，大大增強了探測災害性天氣的自動化程度，提高了風向風速、溫度、雨量等氣象要素預報的準確率，為各級領導廣大人民群眾提供了更為完善的氣象服務。
區(qū)域自動氣象站作為一種新型氣象全自動觀測設備，在無人值守的惡劣環(huán)境下全天候全自動正常運行。隨著使用年限的增加，設備已經(jīng)進入了故障多發(fā)期，損壞率增加，維修困難。隨著建站數(shù)量的增加，給裝備保障工作帶來了更大的壓力和工作量。由于現(xiàn)階段區(qū)域站故障信息傳達不及時，維護人員不能在故障發(fā)送的第一時間得知消息，進行維護處理，對自動氣象站資料的連續(xù)性和完整性造成了嚴重的影響，如何在區(qū)域站發(fā)生故障時進行及時有效的維護,確保其安全、穩(wěn)定運行,成為每個臺站需要迫切解決的問題。
2 設計思想
該系統(tǒng)通過后臺實時運行，監(jiān)控分析區(qū)域站上傳數(shù)據(jù)，當區(qū)域站出現(xiàn)缺測或者數(shù)據(jù)疑誤的情況時，通過短信發(fā)送模塊，將報警消息短信通知該區(qū)域站維護人員。
3 系統(tǒng)設計
3.1 系統(tǒng)架構
該系統(tǒng)使用C++語言開發(fā)，后臺數(shù)據(jù)庫采用SQLSERVER。系統(tǒng)架構主要由省局區(qū)域站數(shù)據(jù)服務器、區(qū)域站數(shù)據(jù)監(jiān)控服務器和短信發(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(qū)域自動氣象站：內(nèi)含各氣象要素傳感器，用于獲取外界氣象要素值。
軟件
1) SMS短信驅動模塊：SMS短信模塊驅動，為SMS基站告警軟件發(fā)送短信提供接口。
2) 區(qū)域站數(shù)據(jù)服務器：解析區(qū)域站報文，存儲區(qū)域站數(shù)據(jù)，為區(qū)域站報警軟件獲取區(qū)域站信息提供接口。
3) 區(qū)域站報警軟件：主要功能如下
實時獲取各區(qū)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)送時間段限制，接收者等)。
4 區(qū)域站報警軟件設計
區(qū)域站數(shù)據(jù)服務器：接收區(qū)域站傳輸報文，分析報文并存儲到數(shù)據(jù)庫。
區(qū)域站監(jiān)控服務器：運行區(qū)域自動氣象站故障分析報警軟件，當發(fā)現(xiàn)區(qū)域站故障時，提取出故障信息和站點信息，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、短信服務器軟件組成。當接收到系統(tǒng)監(jiān)控軟件發(fā)送的報警短信時，通過連接在區(qū)域站數(shù)監(jiān)控服務器上的短信發(fā)送模塊將報警短信通過移動運營商發(fā)送至指定用戶手機。
4.1 軟件功能設計
(1)參數(shù)設置功能：在程序初始化運行時，需要設置參數(shù)信息，參數(shù)信息包括故障報警的時間閾值、臺站維護人員信息(如圖1)。
故障報警時間閾值N：將區(qū)域站故障分為數(shù)據(jù)錯誤和報文缺測，由于區(qū)域站傳輸中可能出現(xiàn)掉包的情況，為了避免偶爾出現(xiàn)的其他導致報文缺測觸發(fā)發(fā)送報警短信的情況，只有在當前時次前N個時次連續(xù)出現(xiàn)故障時，才發(fā)送報警短信。
臺站維護人員信息：所屬地區(qū)(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(shù)據(jù)錯誤檢測和報文缺測檢測。首先檢測當前時次報文是否缺測，如果沒有缺測在檢測該區(qū)域站各要素數(shù)據(jù)是否符合氣候學界限值檢查，當存在報文缺測或者要素缺測的情況時，記錄站點故障信息。該功能每小時按序將各個站點故障分析一次。
數(shù)據(jù)錯誤檢測：檢測報文各區(qū)域站要素值是否在氣候學極值的范圍內(nèi)，當某要素值超出極值范圍時，記錄故障信息。
(3)故障檢測功能：設計連續(xù)故障檢測函數(shù)Failure(T，N)。在函數(shù)運行時檢測當時次前N個時次的故障記錄，當N個時次同時存在故障記錄時，返回TRUE，編輯發(fā)送報警短信。返回False時，退出，進入下一站點故障檢測。
4.2 相關數(shù)據(jù)庫表設計
表1 站點維護人員表
5 總結
該系統(tǒng)對全省所有區(qū)域自動氣象站的溫度、濕度、氣壓、風向、風速等氣象要素進行全天候監(jiān)測，對于達到報警標準的站點立即發(fā)送報警短信通知相關維護人員，可以在監(jiān)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(tǒng)拓寬了報警信息的發(fā)布渠道和手段，將以往通過電話逐一聯(lián)系維護人員、人工發(fā)送短信的傳統(tǒng)方式變?yōu)橄到y(tǒng)自動分析數(shù)據(jù)、自動發(fā)送短信，減少了中間環(huán)節(jié)耽誤的
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