錦州地區(qū)自動(dòng)站數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示報(bào)警平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

溫舟 婁芳蕾 史虹婷 賈寧 徐玉秀 高銘

摘要：根據(jù)錦州市現(xiàn)在氣象業(yè)務(wù)的實(shí)際情況，利用Visual Basic語(yǔ)言，在.net4.0框架及SQLServer2008數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，調(diào)用遼寧省CIMISS數(shù)據(jù)環(huán)境庫(kù)的數(shù)據(jù)，開發(fā)了錦州市自動(dòng)站數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示報(bào)警平臺(tái)。該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)錦州地區(qū)自動(dòng)站數(shù)據(jù)當(dāng)前實(shí)況顯示，可選時(shí)段查詢，具體數(shù)據(jù)查詢，降水等值線圖以及達(dá)到預(yù)警閾值報(bào)警等功能。該平臺(tái)的開發(fā)有效地提高了錦州市氣象臺(tái)的工作效率，有效地提高了預(yù)報(bào)預(yù)警質(zhì)量與氣象服務(wù)能力。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)站；CIMISS；.net4.0編程；SQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）11-0101-03

1 背景

自動(dòng)站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示與報(bào)警是提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率及氣象服務(wù)效果的重要保障，此前我市因?yàn)樽詣?dòng)站廠家問題，具有兩個(gè)自動(dòng)站數(shù)據(jù)庫(kù)，分別為長(zhǎng)春廠與華云廠，也因此有兩個(gè)查看自動(dòng)站數(shù)據(jù)的顯示平臺(tái)。根據(jù)遼寧省氣象局安排，目前我市自動(dòng)站中心站已遷移至遼寧省氣象局，我市原有的自動(dòng)站顯示平臺(tái)已經(jīng)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，為了滿足春播及汛期服務(wù)要求，特制作開發(fā)此平臺(tái)。

此平臺(tái)數(shù)據(jù)利用氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口（MUSIC）獲取，氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口（MUSIC：Meteorological Unified Service Interface Community），基于國(guó)省統(tǒng)一的數(shù)據(jù)環(huán)境（CIMISS），面向氣象業(yè)務(wù)和科研，提供全國(guó)統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、豐富的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)和應(yīng)用編程接口（API），為國(guó)、省、地、縣各級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)提供唯一權(quán)威的數(shù)據(jù)接入服務(wù)。

2 平臺(tái)概述

2.1 平臺(tái)功能

平臺(tái)主要包括以下內(nèi)容：后臺(tái)數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)站數(shù)據(jù)客戶端顯示，預(yù)警報(bào)警提醒及雨量圖制作等功能。

2.2 平臺(tái)開發(fā)環(huán)境

平臺(tái)開發(fā)語(yǔ)言使用Visual Basic與Matlab，開發(fā)環(huán)境為Visual Studio2010[1-3]、.net4.0、Matlab2008a，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)SQLServer2008[4]的支持下，由此開發(fā)的自動(dòng)站數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示報(bào)警平臺(tái)。

2.3 平臺(tái)設(shè)計(jì)

本平臺(tái)開發(fā)共包含兩部分。

2.3.1 后臺(tái)數(shù)據(jù)處理

后臺(tái)數(shù)據(jù)處理包含小時(shí)數(shù)據(jù)處理及分鐘數(shù)據(jù)處理兩部分。其中小時(shí)數(shù)據(jù)包括小時(shí)內(nèi)最高、最低氣溫及出現(xiàn)時(shí)間，最大風(fēng)、極大風(fēng)風(fēng)向風(fēng)速及出現(xiàn)時(shí)間，1小時(shí)累計(jì)降水，最小能見度及出現(xiàn)時(shí)間等要素；分鐘數(shù)據(jù)包括當(dāng)前溫度、風(fēng)向風(fēng)速、降水、能見度等要素。

2.3.2 客戶端顯示

客戶端數(shù)據(jù)顯示則分別為各要素（溫度、風(fēng)、降水、能見度）當(dāng)前實(shí)況顯示，可選時(shí)段查詢，具體數(shù)據(jù)查詢，降水等值線圖以及達(dá)到預(yù)警閾值報(bào)警等內(nèi)容。

3 平臺(tái)具體實(shí)現(xiàn)

3.1 后臺(tái)數(shù)據(jù)處理

利用SQL Server2008數(shù)據(jù)庫(kù)建立小時(shí)數(shù)據(jù)要素表、分鐘數(shù)據(jù)要素表以及自動(dòng)站基本信息表。自動(dòng)站基本信息表包含Station_C、Station_N、經(jīng)緯度等5列，小時(shí)數(shù)據(jù)要素表包含Time、Station_C、Tem_MAX等15 列，分鐘數(shù)據(jù)要素表包含ime、Station_C、Tem 、PRE等7列。

利用VB.Net語(yǔ)言建立兩個(gè)類，HourData及MinuteData，設(shè)置與數(shù)據(jù)庫(kù)表中相對(duì)應(yīng)的只讀屬性，包含1個(gè)Download方法，用來(lái)從CIMISS服務(wù)器中讀取數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)取回出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，設(shè)置屬性值為Nothing，添加至SQL Server2008數(shù)據(jù)庫(kù)中顯示為NULL。需要說(shuō)明的是，自動(dòng)站分鐘數(shù)據(jù)要素在CIMISS服務(wù)器不同的表中，需要分別進(jìn)行讀取。其中分鐘降水量為累積降水量，需自行運(yùn)算生成5分鐘非累積降水量。

利用VB.Net語(yǔ)言將自動(dòng)站基本信息表中每一站號(hào)進(jìn)行讀取，放置1個(gè)Timer控件，每秒觸發(fā)一次Tick事件，每五分鐘及每小時(shí)利用ForEach循環(huán)，將每一自動(dòng)站數(shù)據(jù)自CIMISS數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取并寫入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)表中。同時(shí)隱藏Form窗口，以達(dá)到后臺(tái)處理目的。部分程序代碼如下：

For Each st As String In station

Try

If table = "MinuteData" Then

data1 = New MinuteData（st， MiTime）

ElseIf table = "HourData" Then

data1 = New HourData（st）

End If

Dim t As Type

Dim PIS（） As System.Reflection.PropertyInfo

Dim Column As New StringBuilder

Dim Value As New StringBuilder

t = data1.GetType

PIS = t.GetProperties（）

For Each pi As System.Reflection.PropertyInfo In PIS

If Not IsNothing（pi.GetValue（data1， Nothing）） Then

Column.Append（pi.Name & "，"）

Value.Append（pi.GetValue（data1， Nothing）.ToString & "'，'"）

End If

Next

Column.Remove（Column.Length - 1， 1）

Value.Remove（Value.Length - 3， 3）

_objDataAdapter.SelectCommand.CommandText = "INSERT INTO " & table & " （" & Column.ToString & "） " & "VALUES（'" & Value.ToString & "'）"

_objDataAdapter.SelectCommand.ExecuteNonQuery（）

Catch ex As Exception

Dim i As Integer = station2.Length

station2（i - 1） = st

ReDim Preserve station2（i + 1）

Continue For

End Try

data1.close（）

data1.Dispose（）

Next

3.2 客戶端顯示

3.2.1 自動(dòng)站數(shù)據(jù)顯示及報(bào)警功能

利用VB.net語(yǔ)言將每一自動(dòng)站基本信息表讀入自定義的StationInfo結(jié)構(gòu)中，并建立文本及圖形兩個(gè)數(shù)組與其相對(duì)應(yīng)，以便于地圖上進(jìn)行顯示。

為各要素（溫度、風(fēng)、降水、能見度）設(shè)置當(dāng)前實(shí)況顯示，可選時(shí)段查詢，具體數(shù)據(jù)查詢等按鈕，觸發(fā)相應(yīng)的Click事件后，于本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并與文本數(shù)組中顯示。

根據(jù)遼寧省氣象局文件相關(guān)要求，在小時(shí)降水量達(dá)到20mm；累計(jì)降水量達(dá)到40mm、80mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm；溫度達(dá)到35℃以上；風(fēng)速達(dá)到所設(shè)置閾值；能見度達(dá)到所設(shè)置閾值時(shí)，本平臺(tái)會(huì)出現(xiàn)報(bào)警提示音，并將其站名變?yōu)榧t色同時(shí)顯示在主界面右側(cè)空白處。部分代碼如下：

Dim Belongs As String

If County = "錦州" Then

Belongs = ""

Else

Belongs = " and Station.county ='" & County & "'"

End If

Dim _objDataSet As New DataSet

Dim sqlR As New SQL

If tabels = "M" Then

ReDim SelText（2）

SelText（0） = "declare @LDT datetime set @LDT = （select max（time） from MinuteData） SELECT Station.Station_N ， minutedata.Station_C ，@LDT，sum（MinuteData.pre） as '過去1小時(shí)降水' FROM MinuteData INNER JOIN Station on MinuteData.Station_C =Station.Station_C where Time between DATEADD （HH ，-1 ，@LDT） and @LDT group by MinuteData.Station_C ， Station.Station_N ， Station.County having sum（MinuteData.pre）>20 and sum（MinuteData.pre）<9999" & Belongs

SelText（1） = "SELECT Station.Station_N ， minutedata.Station_C ，MinuteData.Time ，MinuteData.Wind_V as '當(dāng)前風(fēng)速' FROM MinuteData INNER JOIN Station on MinuteData.Station_C =Station.Station_C where Time =（SELECT MAX（Time） FROM MinuteData） and Wind_V>" & TxtWind_S.Text & "and Wind_V<999" & Belongs

SelText（2） = "SELECT Station.Station_N ， minutedata.Station_C ，MinuteData.Time ，MinuteData.Vis as'當(dāng)前能見度' FROM MinuteData INNER JOIN Station on MinuteData.Station_C =Station.Station_C where Time =（SELECT MAX（Time） FROM MinuteData） and Vis<" & TxtVis.Text & Belongs

ElseIf tabels = "H" Then

ReDim SelText（9）

SelText（0） = "declare @LDT datetime set @LDT = （select max（time） from hourData） SELECT Station.Station_N ， hourdata.Station_C ， @LDT ，sum（HourData.R_1h） as '過去24小時(shí)降水' FROM hourData INNER JOIN Station on hourData.Station_C =Station.Station_C where Time between DATEADD （HH ，-24 ，@LDT） and @LDT group by hourData.Station_C ，Station.Station_N ， Station.County having sum（HourData.R_1h）>40 and sum（HourData.R_1h）<9999" & Belongs

SelText（9） = "SELECT Station.Station_N ， Hourdata.Station_C ，HourData.Time ，HourData.Vis_Min as '過去1小時(shí)最小能見度' FROM hourData INNER JOIN Station on hourData.Station_C =Station.Station_C where Time =（SELECT MAX（Time） FROM hourData）and Vis_Min<" & TxtVis.Text & Belongs

End If

3.2.2 雨情圖繪制

雨情圖繪制部分采用VB.net語(yǔ)言與Matlab語(yǔ)言混合編程方式，主程序?yàn)閂B.net語(yǔ)言。這種方法實(shí)施起來(lái)顯得有些復(fù)雜，但是可以完全脫離MATLAB環(huán)境，實(shí)現(xiàn)軟件的快速開發(fā)。

利用Matlab語(yǔ)言將等值線繪制方法寫成m文件，在MATLAB的命令窗口中輸入：>> deploytool，設(shè)置好項(xiàng)目名，并指定目標(biāo)組件的形式是.NET Assembly，然后確定，將其封裝在一個(gè)類塊（dll文件）中，以供主程序進(jìn)行調(diào)用。主程序在點(diǎn)擊雨情圖制作后，即可根據(jù)所選時(shí)間段進(jìn)行雨情圖繪制。

4 平臺(tái)應(yīng)用

本平臺(tái)自2017年5月開始在錦州市氣象臺(tái)進(jìn)行測(cè)試使用，6月在錦州地區(qū)各縣市氣象局正式投入使用。此平臺(tái)投入使用后，可以一目了然地看到錦州地區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動(dòng)站實(shí)況溫度、風(fēng)、降水、能見度等數(shù)據(jù)，能夠生成降水的等值線圖，并可在達(dá)到預(yù)警閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。在2017年汛期期間，成功的對(duì)每次降水進(jìn)行監(jiān)控及報(bào)警，有效地提高了預(yù)報(bào)預(yù)警質(zhì)量與氣象服務(wù)能力。

5 結(jié)束語(yǔ)及討論

1）本平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了錦州地區(qū)自動(dòng)站各要素（溫度、風(fēng)、降水、能見度）當(dāng)前實(shí)況顯示，可選時(shí)段查詢，具體數(shù)據(jù)查詢，降水等值線圖以及達(dá)到預(yù)警閾值報(bào)警等功能。

2）本平臺(tái)目前正在錦州地區(qū)良好使用，有效地提高了預(yù)報(bào)預(yù)警質(zhì)量與氣象服務(wù)能力。

3）本平臺(tái)后臺(tái)數(shù)據(jù)處理部分在遇到網(wǎng)絡(luò)問題時(shí)，無(wú)法從CIMISS數(shù)據(jù)庫(kù)取回?cái)?shù)據(jù)，且暫時(shí)無(wú)補(bǔ)傳手段，影響部分功能應(yīng)用。

4）由于不是專業(yè)的編程人員，平臺(tái)的美化方面略顯不足，且仍舊存在著暫時(shí)未發(fā)現(xiàn)的bug，針對(duì)這些存在的問題，將繼續(xù)對(duì)本平臺(tái)隨時(shí)進(jìn)行更新和維護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] James Foxall. Visual Basic2010入門經(jīng)典[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2011.

[3] Bill Sheldon， Billy Hollis， Kent Sharkey， 等. Visual Basic 2010 NET4高級(jí)編程[M]. 6版. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2011.

[4] 郭鄭州， 陳軍紅. SQL Server2008完全學(xué)習(xí)手冊(cè)[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2011.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】