基于虚拟串口技术的地面气象观测数据实时分发系统

目前培训上使用的地面气象观测情境教学系统,不能为气象观测实习实训同时提供实时的天气现象、观测数据异常和观测设备故障情境,不具备同时开展基于历史观测情境和实时观测情境实习实训教学的功能。针对上述问题,本文利用虚拟串口技术和局域网数据共享方法,在VC6.0程序开发环境中,采用面向对象与面向过程相结合的程序开发思想,运用多线程方式和串口通信机制,研发了地面气象观测数据实时分发系统。该系统首次实现了分钟实时观测数据、小时统计数据、分钟状态数据,在局域网内从教师机到学员机实时分发共享的功能,同时具备开展基于历史观测情境和实时观测情境实习实训教学的功能。测试应用表明,该系统设计合理,操作方便,数据分发共享及时、稳定,满足了多学员同时开展地面气象观测情境教学的要求,大大提升了地面气象观测培训的实效,研究成果可为实时情境教学系统的设计开发提供技术参考。      

地面自动气象观测设备运行状态信息检测技术

地面自动气象观测设备运行状态检测机制不足一直是困扰我国地面气象观测运行保障工作的一大难题。本研究从运行监控实际业务需求角度出发,在梳理现有业务运行地面自动气象观测设备结构基础上,结合部分研究成果,从数据采集模块、气压观测模块、温湿度观测模块、风观测模块、地温观测模块、雨量观测模块、供电系统模块、软件模块、能见度观测模块和称重降水观测模块共10个方面逐一细化了每一主要部件的状态检测点,并对其进行了分类和编码,同时参考现行业务运行设备长Z数据报文,制定了地面自动气象观测设备运行状态报文规范,最终研制了地面自动气象观测设备运行状态信息检测技术。通过统一规范、标准,研究结果可解决目前我国地面自动气象观测设备监控信息设计规范缺失的问题,可缓解当前厂家多、型号杂、设备不统一的不利局面,有利于推进地面自动气象观测设备运行监控技术规范化建设工作。     

地面综合观测要素状态监测及报警软件研究

为推进气象现代化，地面气象综合观测在智能化、自动化方面进行了大量的研究工作，并取得了显著的成果。因受到自然环境、设备状态、网络情况等影响，观测要素数据易出现异常，且台站业务人员无法24 h不间断监测地面综合观测软件，在设备故障、数据异常等情况发生时易导致市县级地面综合观测不能第一时间发现问题，影响故障点的及时排查和维修。基于此现状，运用“互联网+”模式，通过对地面综合观测要素状态监测及报警软件研究，在观测要素数据逾限、缺测及数据质控异常时红灯提示并发送短信给保障人员报警，实现地面气象观测要素数据的智能监控，切实提高基层装备保障及时性，更好的为气象信息服务与气象分析预测提供可靠的基础数据。     

加强地面气象观测装备保障人员培训的思考

湖南省气象局对地面气象观测装备保障人员已开展两期轮训,通过对培训学员开展的问卷调查发现,地面气象观测装备保障人员还存在队伍薄弱、技术水平跟不上地面气象观测自动化发展要求等问题。提出了建立地面气象观测装备保障人员培训机制,组建专、兼职培训师资队伍,配备超前、齐全的培训实训设备,以及加大案例教学与交流力度等培训措施。     

无人机在气象服务中的应用

对气象的准确预报离不开大量的观测数据,观测数据越多越全面,时效性和准确性越高,预报的准确性也会越高。按传统的探测区域划分,气象探测主要包括地面观测和高空探测。地面自动气象站和气象应急保障车等设施覆盖地面气象探测,人造卫星影像和高空探测气球等技术覆盖高空探测领域。而对1 km高度范围内的低空气象探测还处于发展阶段。观测方法、观测技术的进步紧随现代技术发展。近年来低空飞行设备技术的不断成熟给气象观测、气象服务能力的提高带来了机遇。本文探讨了将气象探测设备和无人机相结合,利用无人机机动性强,不受地域限制和成本优势,更好地应用于现代气象服务。     

光纤技术在观测场数据通信中的应用

结合广州国家基本气象站观测场光纤技术的实际应用情况,简要介绍光纤技术的优越性、可靠性。针对光纤技术在实现观测场数据通信时所产生的问题,提出如何正确选择及使用光端机,如何更好地将光纤技术应用到观测场数据传输当中。     

地面气压同化递进式OMB质量控制方法研究

文章首先通过波谱分析对夏季(2013年6—8月)五个重点区域6 h一次地面气压观测场和T639分析场进行周期和振幅特征对比分析,在此基础上采用递进式OMB(observation-minus-background)质量控制方法对我国及周边地区地面气压进行了质量控制研究。研究结果表明:在模式与观测地形高度差异较大区域,必须通过压高等方法进行订正背景场资料才能较为准确地描述观测周期振幅特征,采用压高与双权重相结合的方法能够有效订正模式与观测之间的偏差,为地面气压的质量控制奠定了很好的基础;递进式OMB质量控制方法使得观测增量接近正态分布,相对OMB方法更有效识别离群资料,更能保障质量控制效果。     

基于自动观测的天气现象电码自动编制实现流程

实现地面气象要素自动观测是近年来我国气象观测领域的发展趋势,观测自动化给地面观测业务和观测数据的应用推广带来较大改变。本文研究了基于自动观测的天气现象代码表WMO4680,分析得出WMO4680简化了视程障碍和降水阵性的代码分类,比WMO4677编码更适合自动观测设备的特点。结合我国业务天气现象电码编制原则,设计实现了现在天气现象电码和过去天气现象电码的自动编制。根据我国目前可自动化观测的要素数目,经过流程设计和当前最新业务改革内容,可以实现46个天气电码的自动编报。     

青海省国家地面气象观测站无人值守模式探讨

通过2017年清水河等3个国家级地面观测站无人值守模式工作的成功建设,对高海拔和乡以下艰苦台站地面气象观测业务布局、数据质量控制、业务流程再造、技术装备保障和观测管理责任的调整,强化多种综合观测手段的融合应用,建立了适应远距离高海拔艰苦台站业务运行机制,提高了观测的综合性和集约化程度;发展智慧气象,为实现高海拔艰苦台站地面气象全要素智能观测奠定良好基础。对推进全省其他国家级气象站地面观测无人值守模式进行分析和探讨,具有积极的现实意义。     

综合集成硬件控制器的设计与实现

针对目前地面气象观测中设备众多、可扩展性不强等问题,本文设计了一种应用于地面气象观测的综合集成硬件控制器。设计采用以ARM9为内核的芯片级微处理器运行Linux操作系统的技术,实现了两种通信协议之间的转换和多种硬件设备之间的集成通信,解决了诸如观测设备众多、采样频次高、观测数据完整性要求高等难题。综合集成硬件控制器设计完成后,在全国多个地面气象观测台站进行使用,经过对使用情况进行统计分析,综合硬件集成控制器运行稳定,具有集成度高,扩展性强的优点。     

Team Viewer软件在地面气象观测中的应用

介绍了使用远程控制软件Team Viewer对观测数据、系统设备以及资料传输进行监控和远程控制的原理和方法。业务人员通过手机监控和远程操作,达到实时、便捷、高效地解决业务中突发情况及常见问题的目的。对比传统业务保障方式,分析得出了在业务应用中具有便捷性、实用性、连贯性、协助性的特点,同时提出了相关改进思路。在气象现代化的新时期,业务应用价值高,实际使用效果好,及时解决了地面观测转型期的新问题,保障了观测业务的高质量。     

保持地温场与观测场的整个地面相平

1　问题的提出如果台站的地温场水土逐渐流失 ,造成低于整个观测场地面的低洼地 ,就不符合《地面气象观测规范》的要求 ,《地面气象观测规范》要求 :地温场的地表应疏松、平整、无草 ,并与观测场整个地面相平。但是 ,这个问题有些台站却未重视 ,使长期积累的地温资料的代表性、比较性、资料序列的均一性受到难以弥补的损害。这无疑将降低这些资料的使用价值。为了证明地温场低于观测场的整个地面 ,会产生什么影响 ,我们在 2 0 0 1年 5月5～ 1 5日前后的 2 0时对 0 cm(地温场低于观测场约 5cm)做了对比观测 ,见表 1。表 1　地温场和观测场观…     

浅谈多传感器融合技术在气象观测中应用

多传感器融合技术现阶段在气象观测中的应用主要体现在气温降水多传感器上,多传感器的正式运行减轻了地面气象观测人工维护工作量,确保气温与雨量数据的完整性,但在使用中发现多传感器融合观测存在的一些问题,如果能完善解决这些问题,则能进一步提高气温降水观测数据的准确性,实现全方位地面观测自动化。     

气象观测设备运行状态综合判定技术应用

从气象观测设备运行保障角度出发,基于各观测设备自身运行状态检测信息,结合气象观测数据、气象观测元数据信息以及各级气象观测技术保障业务人员人工填报业务数据,研制了我国气象观测设备运行状态综合判定技术;同时制订了各气象观测设备运行状态分类标准和显示标准,将设备运行状态分为正常、报警、故障和非观测4类状态,分别用绿色、橙色、蓝色和灰色标识.气象观测设备运行状态综合判定技术在一定程度上促进了我国气象观测装备技术保障工作的规范化、标准化开展.该技术贴合气象装备技术保障业务实际需求,设备运行状态判定真实率达100％,结果经实践证明科学合理有效,基于该方法开展的设备运行监控保障工作提高了观测系统稳定可靠的运行能力.     

气象站观测场内WIFI热点的组建方法

目前,新型自动气象站从室外观测场到室内业务电脑之间的数据传输方式是光纤通信。若利用光电转换技术,无需任何基建施工,通过简单的网络硬件增添与相应设置,就可以实现观测场内高速WIFI热点覆盖。观测场若有了高速WIFI无线网络,将很好地支撑现场视频语音维修指导,对于装备保障工作意义重大。     

地面观测资料在快速更新同化系统中的敏感性试验

通过对2011年7月31日发生在上海的局地强对流过程,利用快速更新同化系统(SMS-WARR),设计了四个试验,对地面观测资料(常规地面观测资料、加密自动气象站资料)进行敏感性数值试验。结果表明:不同地面观测资料同化对模式初始场的调整作用不同,地面观测资料的疏密影响模式初始场预报,加密自动站气象资料同化对初始温度场、风场的影响最明显;所有试验中,同化所有观测资料的模式能较好地模拟出此次强降水过程,且模拟的地面温度场、风场以及辐合线的演变与实况基本一致;通过分析、比较各试验初始场和预报结果的影响发现,同化所有地面观测资料能改善模式的初值,且观测资料通过循环同化的方式融合进模式,提高了模式对强对流中尺度结构特征的刻画,改善了对局地强对流天气系统的预报效果。     

青海省地面气象观测自动化改革工作思考

2018年青海省被中国气象局确定为全国地面气象观测自动化改革七个试点省份之一,同年11月15日,在全省国家级气象台站开展自动化改革试点工作;2019年6月进入试运行,期间我省天峻和互助两站参加全国15个单轨试点站开展了ISOS地面气象观测软件、地面气象数据标准格式(BUFR)单轨运行试验;2020年4月全省进入地面气象观测自动化业务运行。通过地面气象观测自动化试点、试运行及正式运行几个阶段以来,全省地面观测自动化改革整体运行稳定可靠,充分发挥了现代化观测设备的作用,明确了地面观测项目布局、改革内容、设备软件使用方法等相关技术;在实际工作中逐步优化运行机制,为推动全省地面观测自动化改革中效益显著,经过各阶段评估显示,地面气象观测业务试运行工作达到了预期效果,自动化改革在增强观测能力、提升信息化水平、优化观测业务流程、释放基层人员红利等方面成效明显。同时,对地面观测自动化业务运行后发现的一些问题进行探讨并提出思考。     

关于降水渗透深度监测的一点浅见

在气候生态环境监测的实际工作中,我们发现《气候生态环境监测技术规范》中对降水渗透深度监测地段选择的规定不大合适,规范规定降水渗透深度监测地段在台站地面观测场周围进行,而我们大多数气候生态环境监测场地都远离台站地面观测场,这样我们在台站地面观测场周围所测的渗透深度就无法完全代表气候生态监测场的渗透深度,在记录和编发报时就会出现了一些矛盾,下面就实际工作中遇到的问题举例分析。     

综合气象观测运行监控系统

为了提高我国气象装备运行保障能力和观测数据质量,中国气象局气象探测中心从2006年起创建了综合气象观测运行监控系统,并依此逐步建立了监控业务。文中围绕气象装备保障业务关于台站、省级和国家级的三级用户需求,明确了以探测设备运行状态监视、技术保障信息管理、观测数据质量监视为主线的监控业务设计思想,并奠定了监控业务系统的技术框架,提出了＂两级布设、三级应用＂的分布结构,基于互联网和WebGIS技术,建立了一套实时气象观测网运行监控和分析系统,具备实时设备运行状态监控、装备保障信息管理、观测数据质量监视、基础信息管理、运行统计评估等功能。在此基础上,文中介绍了气象观测运行监控业务概况,通过监控系统实现了对全网设备运行状况的实时掌握,开展监控产品分析服务,定期评估装备运行效能和数据质量状况,使重要气象装备如天气雷达的可用性大幅提升,为提高气象装备运行效能发挥了重要作用。     

Ver3.0.2.615版地面综合观测业务软件应用及探讨

为贯彻落实中国气象局关于实现地面观测自动化的决策部署,全面实现地面气象要素自动化、智能化观测。该文结合工作实际,介绍了目前台站最新使用的Ver3.0.2.615版地面综合观测业务ISOS软件在架构核心、业务应用、应急处理和日常使用等方面的应用技巧和注意事项,为从事气象业务的工作者提供一些参考和帮助。