周嘉健，徐黃飛，呂玉嫦，曾慧明，鄒慶彪，湯晶晶

(廣東省氣象探測數(shù)據(jù)中心，廣州 510080)

0 引言

自動氣象站是獲取溫度、濕度、氣壓、風向風速和雨量等氣象要素的重要手段[1，2]。以廣東省為例，目前省內(nèi)已布設約3000個自動氣象站。在珠三角區(qū)域，自動氣象站的分布密度可達5 km/個。國家級考核的自動氣象站代表了該區(qū)域氣象要素獲取的平均情況，其獲取的氣象要素信息是天氣預報重要的數(shù)據(jù)支撐。浮標站是海洋觀測的重要手段之一，由于臺風、熱帶氣旋等天氣系統(tǒng)生成于中國東南面海域并可帶來大風和強降水，因此沿海地區(qū)的海洋觀測對臺風、熱帶氣旋的提前預警預報起到了重要作用。

為保障自動氣象站穩(wěn)定可靠運行，提高觀測數(shù)據(jù)的可用性和連續(xù)性，業(yè)務人員需要對國家級考核的自動氣象站、浮標站和風速持續(xù)1周為0的站點制作業(yè)務可用性統(tǒng)計報表(設備運行異常告知單)，對業(yè)務可用性不達標的站點進行通知和通報，并及時落實數(shù)據(jù)異常站點的維修工作[3-8]。目前告知單的制作流程是從監(jiān)控系統(tǒng)獲取站點(國家級考核的自動氣象站和浮標站)業(yè)務可用性統(tǒng)計表，然后人工對數(shù)據(jù)進行篩選、排序等處理，最后人工編制設備運行異常告知單。人工流程多且繁瑣，容易在處理數(shù)據(jù)時出錯，因此文章參考了何瑤[9]等基于NET集成環(huán)境下開發(fā)的設備可用性評估報表的自動化生成平臺，基于MATLAB/GUI[10]設計并搭建了氣象觀測站運行業(yè)務可用性智能統(tǒng)計平臺(以下簡稱智能統(tǒng)計平臺)，對國家級考核的自動氣象站和浮標站的業(yè)務可用性進行統(tǒng)計和分析，并自動生成設備運行異常告知單，以提高工作效率和統(tǒng)計的準確性。

1 智能統(tǒng)計平臺總體框架

1.1 技術(shù)路線框架

圖1是智能統(tǒng)計平臺的技術(shù)路線框架，智能統(tǒng)計平臺總體分為輸入量、中間計算和輸出量3部分。其中，輸入量包括國家級考核自動氣象站業(yè)務可用性數(shù)據(jù)、浮標站業(yè)務可用性數(shù)據(jù)和風速持續(xù)1周為0站點的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；中間計算環(huán)節(jié)是通過智能統(tǒng)計平臺對上述輸入量進行自動處理、統(tǒng)計和分析；輸出量是智能統(tǒng)計平臺自動生成區(qū)域站告知單和浮標站告知單。

圖1 智能統(tǒng)計平臺技術(shù)路線框架

1.2 智能統(tǒng)計平臺功能

智能統(tǒng)計平臺具有3大功能：一是數(shù)據(jù)導入；二是數(shù)據(jù)處理、顯示和保存；三是自動生成告知單。平臺界面設計簡約，操作簡單，減少了人工處理環(huán)節(jié)，提高了工作效率。

1.3 業(yè)務可用性

根據(jù)《綜合氣象觀測系統(tǒng)儀器裝備運行狀況通報辦法》，業(yè)務可用性(設備運行穩(wěn)定率)是指在選取的評估時段內(nèi)，設備無故障工作時間與規(guī)定工作時間的百分比，其目標值由中國氣象局綜合觀測司確定，目前國家級考核的區(qū)域氣象觀測站業(yè)務可用性需≥96%，其公式如下：

(1)

式中，RT為應工作時次：自動氣象站1 d應上傳24份報文，每整點1份，1 d的應工作時次為24次；NRT為未到報時次：當監(jiān)控平臺未記錄當前時次某站點數(shù)據(jù)報文時，則計“未到報時次”1次；FET為報文格式錯誤時次：當監(jiān)控平臺監(jiān)控某站點數(shù)據(jù)報文不符合《地面氣象觀測規(guī)范》要求，使其無法進行數(shù)據(jù)文件解譯時，則計“報文格式錯誤時次” 1次；DET為數(shù)據(jù)錯誤(要素缺測)時次：數(shù)據(jù)錯誤時次指的是國家級自動氣象站/區(qū)域氣象觀測站在當前時次內(nèi)觀測要素出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤≥1種，則該時次計“數(shù)據(jù)錯誤時次”1次；要素缺測時次指的是國家級自動氣象站/區(qū)域氣象觀測站在當前時次內(nèi)1個或多個觀測要素出現(xiàn)缺測時，則該時次計“要素缺測時次”1次。當數(shù)據(jù)錯誤和要素缺測同時出現(xiàn)時，僅按1次計算。

1.4 設備運行異常告知單

設備運行異常告知單是依據(jù)中國氣象局綜合觀測司制定的業(yè)務可用性目標值(≥96%)對過去1周國家級考核自動氣象站、風速為0站點和浮標站進行統(tǒng)計并人工編制報告。文章開發(fā)的智能統(tǒng)計平臺可依據(jù)業(yè)務自動生成設備運行異常告知單。

2 實例應用

2.1 數(shù)據(jù)來源

智能統(tǒng)計平臺輸入量是國家級考核的區(qū)域站(國家天氣站、區(qū)域站、浮標站)的業(yè)務可用性數(shù)據(jù)和風速持續(xù)1周為0站點信息數(shù)據(jù)。國家天氣站和區(qū)域站的業(yè)務可用性數(shù)據(jù)可通過綜合氣象觀測業(yè)務運行信息化平臺(以下簡稱“天元”系統(tǒng))手動下載并保存為xls格式文件。但“天元”系統(tǒng)中沒有單獨對浮標站的業(yè)務可用性進行統(tǒng)計，浮標站業(yè)務可用性數(shù)據(jù)可通過廣東省運行監(jiān)控業(yè)務系統(tǒng)(以下簡稱ASOM系統(tǒng))手動下載并保存成xls格式文件。風速持續(xù)1周為0的站點信息是通過數(shù)據(jù)庫接口獲取的。

數(shù)據(jù)時間節(jié)點選取為2021-05-24T00：00—2021-05-31T00：00。國家級考核區(qū)域站(國家天氣站、區(qū)域站、浮標站)的業(yè)務可用性數(shù)據(jù)下載需要在各自對應的平臺登錄后才能獲取下載權(quán)限，而風速持續(xù)1周為0的站點統(tǒng)計數(shù)據(jù)需要在內(nèi)網(wǎng)的環(huán)境下下載。

2.2 數(shù)據(jù)處理和顯示

1)原始統(tǒng)計數(shù)據(jù)中含有單位、城市、省份、站點、站號、業(yè)務可用性和應到時次等變量，使用“冒泡排序法”的方式，以業(yè)務可用性為關鍵詞，對其進行升序排序，并篩選出業(yè)務可用性小于96%的站點。

2)智能統(tǒng)計平臺可顯示處理前后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，原始統(tǒng)計數(shù)據(jù)均按照業(yè)務可用性(穩(wěn)定運行率)的升序進行處理并顯示在平臺中。

3)利用Matlab的xlswrite函數(shù)對處理后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行保存。

2.3 統(tǒng)計報表一鍵獲取

智能統(tǒng)計平臺具有設備運行異常告知單的一鍵生成功能。利用Matlab的Document.Open庫函數(shù)生成Word文檔，并對其進行相關格式操作和布置，并可根據(jù)不同需要，對模板中若干個自定義字符進行替換，分別形成 “設備運行異常告知單”和“浮標站運行情況告知單”。

3 結(jié)束語

隨著當今社會信息化的發(fā)展，在氣象業(yè)務工作中可以合理有效地利用信息技術(shù)，發(fā)揮信息化對氣象業(yè)務的支撐作用。文章開發(fā)的氣象觀測站運行業(yè)務可用性智能統(tǒng)計平臺自動化程度高，操作便捷，大大降低了人工成本，提高了工作效率，同時減少了人工處理數(shù)據(jù)時的失誤和錯誤情況，提高了數(shù)據(jù)的準確性。