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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，基于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行短信報警，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布局，共建設區域自動氣象站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。由于現階段區域站故障信息傳達不及時，維護人員不能在故障發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
該系統通過后臺實時運行，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，通過短信發送模塊，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++語言開發，后臺數據庫采用SQLSERVER。系統架構主要由省局區域站數據服務器、區域站數據監控服務器和短信發送模塊組成。
硬件
1) SMS短信模塊：短息功能轉發組件，用于發送短信。
2) 區域自動氣象站：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短信驅動模塊：SMS短信模塊驅動，為SMS基站告警軟件發送短信提供接口。
2) 區域站數據服務器：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
實時獲取各區域站氣象要素信息;
配置各氣象要素報警范圍;
配置短信發送模式(發送時間段限制，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。
區域站監控服務器：運行區域自動氣象站故障分析報警軟件，當發現區域站故障時，提取出故障信息和站點信息，編成報警短信，并發送到短信發送模塊。
短息發送模塊：由短信MODEM、SIM卡、短信服務器軟件組成。當接收到系統監控軟件發送的報警短信時，通過連接在區域站數監控服務器上的短信發送模塊將報警短信通過移動運營商發送至指定用戶手機。
4.1 軟件功能設計
(1)參數設置功能：在程序初始化運行時，需要設置參數信息，參數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發送報警短信的情況，只有在當前時次前N個時次連續出現故障時，才發送報警短信。
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。首先檢測當前時次報文是否缺測，如果沒有缺測在檢測該區域站各要素數據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。
數據錯誤檢測：檢測報文各區域站要素值是否在氣候學極值的范圍內，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：設計連續故障檢測函數Failure(T，N)。在函數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 相關數據庫表設計
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、濕度、氣壓、風向、風速等氣象要素進行全天候監測，對于達到報警標準的站點立即發送報警短信通知相關維護人員，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布渠道和手段，將以往通過電話逐一聯系維護人員、人工發送短信的傳統方式變為系統自動分析數據、自動發送短信，減少了中間環節耽誤的
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