新时代气象站点管理系统建设探讨

新时代气象站点管理系统建设探讨

魏威蒋涌余德亮

（重庆市气象信息与技术保障中心重庆401147）

摘要：文章介绍了气象站点信息管理系统的现状，以及制约站点管理系统发展的因素。作者根据多年的站点管理、气象装备保障工作经验，提出应用数据分析、信息挖掘等新技术手段，梳理气象装备保障业务的流程与相互关联，构建新时代气象站点管理及装备保障业务系统。

关键词：新时代气象站管理系统建设

引言

21世纪以来，我国的气象观测自动化水平高速发展，传统的人工观测已逐步被自动化观测设备所取代，以县级行政区划作为布设格局的地面气象观测站点，在数量和密度上已不能满足日益精细化、临近化气象预测预报业务的需求。2000年以后，气象部门在乡镇、街道、社区，以及地质灾害高发区建设了数量庞大的区域气象站，总数超过4万个。

近年来，随着社会各行业对专业气象服务需求的日益增长，气象、水利、交通、林业、农业、环保等多个部门建设了大量的观测站点。站网覆盖了由高速公路、铁路、江河航道等组成的交通干线网络，以及城市社区、旅游景区、工业园区，乃至环境监测设施、电力设施。此外还有很多以科学研究为主要目的的气象观测站点。

虽然我国的气象观测站点的数量在快速增加，自动化观测水平得到了空前的提高，但目前并没有一个完善的管理体系来管理这些站点。要对这些数量庞大、种类繁多的气象站点和设备进行科学、高效的管理，必须借助信息化的手段，进行大数据分析、信息挖掘，以形成对站网运行管理的全面掌控。

1站点管理系统现状

传统的站点信息管理系统针对的是站点基础信息这一块，主要包含地理信息、设备厂家和型号、归属单位等方面。但实际工作中站点信息除了基础信息之外还涉及到很多方面，如站点巡检维护、故障维修、设备硬件配置、站点观测数据与状态信息等。另外，系统信息更新不及时，导致很多信息出现偏差及错误。其局限性主要表现在以下几个方面：

1.1站点信息系统实时性不强

目前站点信息系统使用的技术手段单一，实时性不强。系统里很多信息需要人工修改或增减、信息一旦发生变更，系统里面无法及时同步修改，导致站点信息出现错误。例如某个站点的设备型号出现变更，或者观测项目发生变化，站点管理部门、装备保障部门无法在第一时间知晓相关信息。甚至个别站点在撤销数年后，仍有部门查询站点的实时观测资料。

1.2站点信息系统和其他业务系统关联性不强

当前，站点信息系统没有和装备保障业务的其他系统紧密结合。例如，站点信息系统与保障管理系统脱节，无法了解站点的巡检维修信息；站点系统和检定系统几乎没有关联，不能了解到站点所用传感器的检定或标定信息。相同的情况还存在于和运行监控系统、装备供应管理系统、观测数据展示系统之间，致使站点管理、装备保障工作缺乏联动性。

图1：站点信息系统在装备保障系统中的支撑作用

由图1可见，站点信息系统在装备保障业务体系中和很多系统都有交集，起到了基础支撑作用，应该是这些系统获取站点信息的唯一出口。

1.3站点信息系统信息不足

传统的站点信息主要集中于站点的地理信息、设备硬件信息、归属信息等方面，但这些信息不能完全代表一个站点真实运行情况。从一个气象站点涉及的各个方面来考虑，站点信息可以分为站点地理及探测环境信息、设备硬件信息、站点维保信息、站点权责及历史沿革信息、站点观测数据及状态信息等几个大类。每个大类下面又有若干子类，例如设备硬件信息除了常规的厂家型号、生产日期外，还应包含各个传感器、零部件的检定标定、质检信息等；维保信息又分为周期巡检、故障维修，以及故障分类统计和设备更换信息。需要将这些信息进一步完善补充，并在此基础上进行多维度、智能化的实时数据分析、故障定位，以及监视告警，为装备保障工作提供数据支撑。

2气象站点管理系统建设设想

在站点信息系统中应用大数据分析、分布式计算、物联网等新兴技术，减少人工干预，实现气象站点新建、变更、迁建、撤销等沿革信息的全流程追踪。同时精细化管理站点的异常告警、巡检维护、故障维修、计量检定、装备调拨等保障业务。

2.1站点基本信息

站点基本信息主要包括站点地理信息、探测环境信息、观测项目配置、站点权责信息、设备硬件信息等方面。这些信息随时可能发生变化，例如站点搬迁之后，经纬度、探测环境、观测下垫面地形地貌会有变化；站点硬件升级之后，厂商型号、出厂编号、出厂日期、观测项目等信息发生了变更。这些信息都可以在发生变化的同时，通过现代的通信及IT技术，实时同步到省级气象站点信息管理系统。例如站点搬迁后经纬度、探测环境发生了变化，可通过站点信息系统的移动终端实时上报；移动终端获取实时经纬度和海拔高度后，可自动计算地方时差、磁偏角、太阳高度角后等地理信息。

通过事先在系统里面录入的网格化保障人员信息，结合站点软硬件的复杂程度、地图信息、保障人员覆盖范围，通过智能分析，将站点的日常巡检工作指派给距离合适、技术能力匹配的保障人员。

气象站点由于建设年代分散，站点经纬度测量方式、记录格式不统一，导致经纬度数据不准确。在实际工作过程中，可以根据维保工作中移动终端实际定位，检查每一次维保工作定位的一致程度，若定位数据符合一致性要求，可以认为实际工作位置就是该站点的实际位置，从而代替原有不够准确的位置信息。

2.2站点维保信息

站点巡检维护、故障维修、计量检定是保障站点正常运行的重要措施，目前有一些系统对这些工作进行管理，但仅限于信息的日常管理，没有进一步挖掘出有用的信息。

重庆大部分区域地处四川盆地之中，冬季阴雨连绵，日照较我国同纬度地区明显偏少，不少区域站、交通站、航道站在冬季会出现供电不足的情况。而且区域站数量众多，密度大，维持经费少，不足以支撑频次较高的日常巡检。经常是已经发生了供电故障之后才去更换蓄电池，导致观测中断，数据缺失。如果能够根据站点功耗情况、站点电源系统配置、最近一次更换蓄电池日期、站点所在地不同时期的日照情况，以及所在地未来几天的气候预测情况，综合得出站点的供电环境指数，根据指数的不同指引装备管理人员和保障人员作出合理的判断。若电源情况好，则下次巡检时无需检测电源；若情况较差，则提示维护人员需要近期去更换蓄电池或做相应检查。

图2：影响区域站供电的因素

重庆市气象局在重庆市内环快速路上面建设了10个交通气象站，目的是监测内环快速路上面的天气情况，针对夏季路面温度过高和冬季雨雾能见度偏低影响行车安全作出预警。由于内环车流量大，站点紧靠马路，车辆经过带起的灰尘以及车辆排放的尾气会污染能见度传感器的镜头，造成传感器工作异常。而且站点外观污染严重，太阳能电池板被灰尘覆盖，影响蓄电池充电效率，导致冬季供电不足。

如果能够获取内环快速路不同路段的日均车流量信息，结合站点观测数据（主要是能见度数值）以及状态数据（能见度传感器状态码、工作电压）的变化情况，综合分析可得出能见度传感器镜头和太阳能电池板的污染情况。如果出现较为严重的污染，及时发布告警信息告知保障人员，对站点进行清洁工作。

重庆市气象局现行的区域站或野外气象站点的巡检周期一般是2个月，但根据实际情况来看，这个周期设置不完全合理。有的站点选址较好，设备配置合理、日照充足、人类活动少，相对来说故障也较少，可适当降低巡检频次。而有的站点地处城镇，人类活动频繁，污染严重，可能不到2个月就出现了雨量筒堵塞、设备灰尘覆盖，甚至破坏偷盗的情况，这些站点又需要增加巡检次数。如果能够综合考虑各个站点的站点环境、设备配置、故障历史，再结合人类活动的热力图，使用统计概率的理论知识和大数据技术，深度挖掘可用信息，就可以为每一个气象站点量身定制出适合的巡检模式，合理的巡检周期，科学地组织和开展巡检保障工作，同时也科学的管理和利用气象保障资源，为站点管理部门、装备部门在装备保障业务管理和制定相关业务流程时提供参考依据。

3结语

随着过去十多年间气象站点的大规模建设，以及气象装备保障社会化的全面推行，气象站点管理系统功能单一，实用性不高，已经不符合现代气象发展的要求，制约了整个气象装备保障系统的发展。在信息技术科学飞速发展的今天，站点系统必须和其他相关的业务系统结合起来，运用新兴技术，整合梳理气象装备保障业务体系的各流程环节、包括站网管理、运行监控、维保管理、计量检定、物资供应、运行评估、质量控制等业务模块，形成一个集约化、智能化的装备保障业务系统，各功能模块各司其职又相互关联，共同提高气象观测产品的数据质量，为预测预报和气象服务提供更有力的支撑。

参考文献：

[1]张玲.遂宁市自动气象站气象数据综合管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,2015.

[2]王建华.恩施州专业气象信息服务系统设计与开发[D].电子科技大学,2015.

[3]方圆.农业生态园区气象服务平台构建研究[D].南京农业大学,2014.

第一作者简介：魏威（1982-），男，汉族，四川省彭州市人，本科学历，工程师，从事气象装备保障工作。