區域自動氣象站故障報警系統的設計論文
區域自動氣象站故障報警系統的設計論文
摘 要：目前，縣級臺站由地面觀測人員負責區域自動氣象站監控，工作量巨大，當區域站出現故障時，難免會出現未能及時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際問題，基於SMS設計了區域自動氣象站故障分析報警系統。該系統能實時監測區域自動氣象站的執行情況，並對資料缺測、報文傳輸失敗等極易出現的故障進行簡訊報警，及時通知業務人員排除故障，有效提高區域自動氣象站的資料質量。
關鍵詞：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，災害性天氣呈逐年增多的趨勢，區域自動氣象站(以下簡稱區域站)的建設，在防災減災氣象服務工作中發揮了重要的不可替代的作用。近年來，根據湖南省氣象局的統一佈局，共建設區域自動氣象站2000餘套，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。
區域自動氣象站作為一種新型氣象全自動觀測裝置，在無人值守的惡劣環境下全天候全自動正常執行。隨著使用年限的增加，裝置已經進入了故障多發期，損壞率增加，維修困難。隨著建站數量的增加，給裝備保障工作帶來了更大的壓力和工作量。由於現階段區域站故障資訊傳達不及時，維護人員不能在故障傳送的.第一時間得知訊息，進行維護處理，對自動氣象站資料的連續性和完整性造成了嚴重的影響，如何在區域站發生故障時進行及時有效的維護,確保其安全、穩定執行,成為每個臺站需要迫切解決的問題。
2 設計思想
該系統通過後臺實時執行，監控分析區域站上傳資料，當區域站出現缺測或者資料疑誤的情況時，透過簡訊傳送模組，將報警訊息簡訊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++語言開發，後臺資料庫採用SQLSERVER。系統架構主要由省局區域站資料伺服器、區域站資料監控伺服器和簡訊傳送模組組成。
硬體
1) SMS簡訊模組：短息功能轉發元件，用於傳送簡訊。
2) 區域自動氣象站：內含各氣象要素感測器，用於獲取外界氣象要素值。
軟體
1) SMS簡訊驅動模組：SMS簡訊模組驅動，為SMS基站告警軟體傳送簡訊提供介面。
2) 區域站資料伺服器：解析區域站報文，儲存區域站資料，為區域站報警軟體獲取區域站資訊提供介面。
3) 區域站報警軟體：主要功能如下
實時獲取各區域站氣象要素資訊;
配置各氣象要素報警範圍;
配置簡訊傳送模式(傳送時間段限制，接收者等)。
4 區域站報警軟體設計
區域站資料伺服器：接收區域站傳輸報文，分析報文並存儲到資料庫。
區域站監控伺服器：執行區域自動氣象站故障分析報警軟體，當發現區域站故障時，提取出故障資訊和站點資訊，編成報警簡訊，併發送到簡訊傳送模組。
短息傳送模組：由簡訊MODEM、SIM卡、簡訊伺服器軟體組成。當接收到系統監控軟體傳送的報警簡訊時，透過連線在區域站數監控伺服器上的簡訊傳送模組將報警簡訊透過移動運營商傳送至指定使用者手機。
4.1 軟體功能設計
(1)引數設定功能：在程式初始化執行時，需要設定引數資訊，引數資訊包括故障報警的時間閾值、臺站維護人員資訊(如圖1)。
故障報警時間閾值N：將區域站故障分為資料錯誤和報文缺測，由於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傳送報警簡訊的情況，只有在當前時次前N個時次連續出現故障時，才傳送報警簡訊。
臺站維護人員資訊：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：分為資料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域站各要素資料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，記錄站點故障資訊。該功能每小時按序將各個站點故障分析一次。
資料錯誤檢測：檢測報文各區域站要素值是否在氣候學極值的範圍內，當某要素值超出極值範圍時，記錄故障資訊。
(3)故障檢測功能：設計連續故障檢測函式Failure(T，N)。在函式執行時檢測當時次前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，編輯傳送報警簡訊。返回False時，退出，進入下一站點故障檢測。
4.2 相關資料庫表設計
表1 站點維護人員表
5 總結
該系統對全省所有區域自動氣象站的溫度、溼度、氣壓、風向、風速等氣象要素進行全天候監測，對於達到報警標準的站點立即傳送報警簡訊通知相關維護人員，可以在監控人員不在電腦旁、深夜等情況下直接聯絡到人，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。
該系統拓寬了報警資訊的釋出渠道和手段，將以往透過電話逐一聯絡維護人員、人工傳送簡訊的傳統方式變為系統自動分析資料、自動傳送簡訊，減少了中間環節耽誤的