自动气象站业务可用性智能统计平台开发

周嘉健，徐黄飞，吕玉嫦，曾慧明，邹庆彪，汤晶晶

(广东省气象探测数据中心，广州 510080)

0 引言

自动气象站是获取温度、湿度、气压、风向风速和雨量等气象要素的重要手段[1，2]。以广东省为例，目前省内已布设约3000个自动气象站。在珠三角区域，自动气象站的分布密度可达5 km/个。国家级考核的自动气象站代表了该区域气象要素获取的平均情况，其获取的气象要素信息是天气预报重要的数据支撑。浮标站是海洋观测的重要手段之一，由于台风、热带气旋等天气系统生成于中国东南面海域并可带来大风和强降水，因此沿海地区的海洋观测对台风、热带气旋的提前预警预报起到了重要作用。

为保障自动气象站稳定可靠运行，提高观测数据的可用性和连续性，业务人员需要对国家级考核的自动气象站、浮标站和风速持续1周为0的站点制作业务可用性统计报表(设备运行异常告知单)，对业务可用性不达标的站点进行通知和通报，并及时落实数据异常站点的维修工作[3-8]。目前告知单的制作流程是从监控系统获取站点(国家级考核的自动气象站和浮标站)业务可用性统计表，然后人工对数据进行筛选、排序等处理，最后人工编制设备运行异常告知单。人工流程多且繁琐，容易在处理数据时出错，因此文章参考了何瑶[9]等基于NET集成环境下开发的设备可用性评估报表的自动化生成平台，基于MATLAB/GUI[10]设计并搭建了气象观测站运行业务可用性智能统计平台(以下简称智能统计平台)，对国家级考核的自动气象站和浮标站的业务可用性进行统计和分析，并自动生成设备运行异常告知单，以提高工作效率和统计的准确性。

1 智能统计平台总体框架

1.1 技术路线框架

图1是智能统计平台的技术路线框架，智能统计平台总体分为输入量、中间计算和输出量3部分。其中，输入量包括国家级考核自动气象站业务可用性数据、浮标站业务可用性数据和风速持续1周为0站点的统计数据；中间计算环节是通过智能统计平台对上述输入量进行自动处理、统计和分析；输出量是智能统计平台自动生成区域站告知单和浮标站告知单。

图1 智能统计平台技术路线框架

1.2 智能统计平台功能

智能统计平台具有3大功能：一是数据导入；二是数据处理、显示和保存；三是自动生成告知单。平台界面设计简约，操作简单，减少了人工处理环节，提高了工作效率。

1.3 业务可用性

根据《综合气象观测系统仪器装备运行状况通报办法》，业务可用性(设备运行稳定率)是指在选取的评估时段内，设备无故障工作时间与规定工作时间的百分比，其目标值由中国气象局综合观测司确定，目前国家级考核的区域气象观测站业务可用性需≥96%，其公式如下：

(1)

式中，RT为应工作时次：自动气象站1 d应上传24份报文，每整点1份，1 d的应工作时次为24次；NRT为未到报时次：当监控平台未记录当前时次某站点数据报文时，则计“未到报时次”1次；FET为报文格式错误时次：当监控平台监控某站点数据报文不符合《地面气象观测规范》要求，使其无法进行数据文件解译时，则计“报文格式错误时次” 1次；DET为数据错误(要素缺测)时次：数据错误时次指的是国家级自动气象站/区域气象观测站在当前时次内观测要素出现数据错误≥1种，则该时次计“数据错误时次”1次；要素缺测时次指的是国家级自动气象站/区域气象观测站在当前时次内1个或多个观测要素出现缺测时，则该时次计“要素缺测时次”1次。当数据错误和要素缺测同时出现时，仅按1次计算。

1.4 设备运行异常告知单

设备运行异常告知单是依据中国气象局综合观测司制定的业务可用性目标值(≥96%)对过去1周国家级考核自动气象站、风速为0站点和浮标站进行统计并人工编制报告。文章开发的智能统计平台可依据业务自动生成设备运行异常告知单。

2 实例应用

2.1 数据来源

智能统计平台输入量是国家级考核的区域站(国家天气站、区域站、浮标站)的业务可用性数据和风速持续1周为0站点信息数据。国家天气站和区域站的业务可用性数据可通过综合气象观测业务运行信息化平台(以下简称“天元”系统)手动下载并保存为xls格式文件。但“天元”系统中没有单独对浮标站的业务可用性进行统计，浮标站业务可用性数据可通过广东省运行监控业务系统(以下简称ASOM系统)手动下载并保存成xls格式文件。风速持续1周为0的站点信息是通过数据库接口获取的。

数据时间节点选取为2021-05-24T00：00—2021-05-31T00：00。国家级考核区域站(国家天气站、区域站、浮标站)的业务可用性数据下载需要在各自对应的平台登录后才能获取下载权限，而风速持续1周为0的站点统计数据需要在内网的环境下下载。

2.2 数据处理和显示

1)原始统计数据中含有单位、城市、省份、站点、站号、业务可用性和应到时次等变量，使用“冒泡排序法”的方式，以业务可用性为关键词，对其进行升序排序，并筛选出业务可用性小于96%的站点。

2)智能统计平台可显示处理前后的统计数据，原始统计数据均按照业务可用性(稳定运行率)的升序进行处理并显示在平台中。

3)利用Matlab的xlswrite函数对处理后的统计数据进行保存。

2.3 统计报表一键获取

智能统计平台具有设备运行异常告知单的一键生成功能。利用Matlab的Document.Open库函数生成Word文档，并对其进行相关格式操作和布置，并可根据不同需要，对模板中若干个自定义字符进行替换，分别形成 “设备运行异常告知单”和“浮标站运行情况告知单”。

3 结束语

随着当今社会信息化的发展，在气象业务工作中可以合理有效地利用信息技术，发挥信息化对气象业务的支撑作用。文章开发的气象观测站运行业务可用性智能统计平台自动化程度高，操作便捷，大大降低了人工成本，提高了工作效率，同时减少了人工处理数据时的失误和错误情况，提高了数据的准确性。