遼寧省地市級移動計量平臺開發(fā)及優(yōu)化研究

朱明宇，支 詢，張藝萌，徐慶喆，沙 莉，李 施

（1.遼寧省氣象裝備保障中心，遼寧 沈陽110166；2.鞍山市氣象局，遼寧 鞍山114000）

氣象計量是保證氣象觀測儀器設(shè)備質(zhì)量和氣象要素計量標(biāo)準(zhǔn)傳遞的重要環(huán)節(jié)。對氣象觀測儀器進行科學(xué)、規(guī)范和高標(biāo)準(zhǔn)的計量，可以保證中國各氣象臺站觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。對自動氣象站儀器設(shè)備進行檢定及核查，是提供準(zhǔn)確的氣象觀測數(shù)據(jù)的重要技術(shù)保障。其中現(xiàn)場核查是日常驗證觀測設(shè)備及其測量系統(tǒng)性能的一項維護性工作[1]，旨在為區(qū)域自動氣象站在設(shè)備安裝、巡檢、維護、維修或更換部件后的核查提供技術(shù)依據(jù)，是保證區(qū)域自動氣象站觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要基礎(chǔ)工作[2]。因此實現(xiàn)氣象觀測儀器自動核查，建立地市級移動計量平臺具有十分重要的意義。

1 移動計量平臺研究意義

依據(jù)《綜合氣象觀測系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃（2014—2020年）》的文件精神，到2020年，建成地基、空基和天基觀測綜合集成，布局科學(xué)、技術(shù)先進、功能完善、運行可靠的綜合氣象觀測系統(tǒng)，全面實現(xiàn)觀測業(yè)務(wù)現(xiàn)代化，觀測要素、布局和時空分辨率適應(yīng)預(yù)報服務(wù)需求[3]。

隨著中國綜合氣象觀測系統(tǒng)建設(shè)的推進，遼寧省遴選出238套6要素區(qū)域自動站納入省級保障業(yè)務(wù)之中，且全省1 600余個自動氣象站的現(xiàn)場核查工作也陸續(xù)開展，從氣象觀測自動化發(fā)展趨勢看，最重要的是要確保觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時，提升檢定及核查的自動化運行和管理水平[4]。

現(xiàn)階段遼寧省已為11個地市配備自動氣象站核查設(shè)備，具備開展自動氣象站現(xiàn)場核查能力，因此提高對檢定業(yè)務(wù)現(xiàn)場核查能力建設(shè)，健全標(biāo)準(zhǔn)器具及核查器具的管理，建立遼寧省地市級移動計量平臺，提升計量自動化水平及系統(tǒng)管理能力，為地市級相關(guān)計量業(yè)務(wù)的指導(dǎo)和比對奠定基礎(chǔ)勢在必行。

地市級移動核查流程示意圖如圖1所示。

圖1 地市級移動核查流程示意圖

2 移動計量平臺主要功能

遼寧省地市級移動計量平臺是一款為配合地市級移動校準(zhǔn)維修系統(tǒng)建設(shè)完成的計量核查業(yè)務(wù)平臺，并可與現(xiàn)有3MS檢定業(yè)務(wù)平臺對接。

2.1 建立地市級移動計量平臺

平臺具有以下功能：①核查業(yè)務(wù)實時監(jiān)控，可以在互聯(lián)網(wǎng)上使用地圖查看數(shù)據(jù)[5]，顯示移動計量的任務(wù)軌跡，也可查看全省境內(nèi)千余個臺站的計量情況；②儀器收發(fā)管理，包括送檢登記、儀器交接、儀器挑選；③業(yè)務(wù)操作管理，包括現(xiàn)場核查原始記錄導(dǎo)入、審核、批準(zhǔn)以及核查報告打?。虎茉O(shè)備管理，包括市區(qū)管理、站點管理、標(biāo)準(zhǔn)器管理、核查器具與被核查器具管理；⑤信息查詢，包括證書查詢、原始記錄查詢、標(biāo)準(zhǔn)器查詢、規(guī)程查詢、核查器具查詢、客戶信息查詢等；⑥超檢管理，包括未檢儀器報警、儀器超檢提示、標(biāo)準(zhǔn)器超檢提示；⑦任務(wù)管理，協(xié)調(diào)下發(fā)全年的計量工作任務(wù)給省局—地市局—區(qū)縣局—移動計量車，并設(shè)置任務(wù)反饋單發(fā)送及接收機制；⑧建立數(shù)據(jù)庫遠程接口和防火墻等，增設(shè)地市賬戶權(quán)限。

各地市局預(yù)留搭建通過VPN或者公網(wǎng)即可訪問遼寧省地市級移動計量平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。

2.2 與現(xiàn)有系統(tǒng)對接

遼寧省地市級移動計量平臺與現(xiàn)有的省級計量檢定3MS系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺功能相結(jié)合，實現(xiàn)檢定、核查的聯(lián)動及數(shù)據(jù)互通。為滿足此功能，使地市級移動計量維修系統(tǒng)客戶端向自動化檢定平臺WebApi接口發(fā)送請求，并帶上相應(yīng)的請求參數(shù)，接口服務(wù)平臺接收請求，并進行驗證，驗證通過后進行數(shù)據(jù)返回，實現(xiàn)核查數(shù)據(jù)的歸口統(tǒng)一管理。所有數(shù)據(jù)封裝類型（TYPE）均以JSON格式，數(shù)據(jù)接收后各自按照本文檔的規(guī)范序列化報文。

該項目平臺與省級計量檢定3MS系統(tǒng)相結(jié)合，將現(xiàn)場核查流程與實驗室檢定流程二者整合，實現(xiàn)檢定、核查的聯(lián)動及數(shù)據(jù)互通，使標(biāo)準(zhǔn)器組管理、被核查器具的管理和自動站核查業(yè)務(wù)流程更加智能化、系統(tǒng)化。

3 移動計量平臺技術(shù)路線

項目研究分3個步驟，首先是全新搭建數(shù)據(jù)庫，其次是搭建業(yè)務(wù)平臺，最后是實現(xiàn)核查設(shè)備與業(yè)務(wù)平臺業(yè)務(wù)對接。遼寧省地市級移動計量平臺結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 遼寧省地市級移動計量平臺結(jié)構(gòu)圖

3.1 數(shù)據(jù)庫搭建

遼寧省地市級移動計量平臺是一款為配合2017年山洪地質(zhì)災(zāi)害防治氣象保障工程—市級移動校準(zhǔn)維修系統(tǒng)而建設(shè)的一款計量業(yè)務(wù)平臺。經(jīng)前期調(diào)研得知，市級移動校準(zhǔn)維修系統(tǒng)數(shù)據(jù)模式為My SQL，但由于此數(shù)據(jù)模式兼容性較低，因此在進行遼寧省地市級移動計量平臺搭建時將SQL Server作為新數(shù)據(jù)庫格式。

數(shù)據(jù)庫是移動計量核查業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心部分，數(shù)據(jù)庫設(shè)計的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)運行的性能、可靠性和穩(wěn)定性[6]。數(shù)據(jù)庫表說明將與檢定有關(guān)的所有要素建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)表?；A(chǔ)信息表包括用戶表、用戶權(quán)限表、儀器類型表、管理文件信息表、客戶信息表、檢測類型表、站點信息管理表等[7]。

數(shù)據(jù)庫采用了B/S五層架構(gòu)技術(shù)，分別為DB（數(shù)據(jù)庫）層、DAL（數(shù)據(jù)訪問）層、Model（數(shù)據(jù)實體）層、BLL（業(yè)務(wù)邏輯）層、WEB表示層（UⅠ）。且由于系統(tǒng)采用了分層設(shè)計的方式，系統(tǒng)可以更好地適應(yīng)客戶的不同需求，增強了系統(tǒng)的可擴展性和可維護性。

3.2 移動計量業(yè)務(wù)平臺搭建

建立遼寧省地市級移動計量平臺，組建信息化系統(tǒng)，主要功能是結(jié)合地市級移動計量維修系統(tǒng)業(yè)務(wù)軟件，將地市級區(qū)域氣象觀測站現(xiàn)場核查數(shù)據(jù)進行接收、整理、保存、核查、審批并自動、系統(tǒng)、規(guī)范地搜集到數(shù)據(jù)庫并在業(yè)務(wù)平臺歸納展示，包括溫度、濕度、氣壓、啟動風(fēng)速、風(fēng)速、風(fēng)向以及雨量等要素的核查數(shù)據(jù)以及相關(guān)地市信息、人員信息、標(biāo)準(zhǔn)器信息、核查器具信息、被核查器具信息等。并將該平臺與省級計量管理信息系統(tǒng)（3MS系統(tǒng)）業(yè)務(wù)平臺相結(jié)合，將現(xiàn)場核查流程與實驗室檢定流程二者整合，實現(xiàn)核查、檢定的聯(lián)動及數(shù)據(jù)互通，使標(biāo)準(zhǔn)器管理和被核查器具的管理都更加自動化、規(guī)范化，同時使得自動站核查業(yè)務(wù)流程更加智能化、標(biāo)準(zhǔn)化。進而實現(xiàn)省裝備保障中心對各地市計量檢定及校準(zhǔn)核查業(yè)務(wù)工作的管理、指導(dǎo)和實時追蹤。

3.3 核查設(shè)備與業(yè)務(wù)平臺對接

各地市已配發(fā)現(xiàn)場核查業(yè)務(wù)PC機，并安裝地市級移動計量維修系統(tǒng)軟件客戶端，完成現(xiàn)場核查后，在廣域網(wǎng)通過SQL數(shù)據(jù)庫（SQL ServerⅠntegration Service）中可通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方案（Data Transform Package）獲取市級移動校準(zhǔn)維修系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，啟用服務(wù)引用模式（Service Reference）并選擇用HTTP網(wǎng)站的形式體現(xiàn)該平臺，實現(xiàn)核查設(shè)備與業(yè)務(wù)平臺對接。

4 應(yīng)用情況及效益

遼寧省地市級移動計量核查平臺已在全省13個地市應(yīng)用，于2019年3月開展自動氣象站核查業(yè)務(wù)工作，對自動氣象站（包括國家地面天氣站和區(qū)域氣象觀測站）溫度、濕度、氣壓、啟動風(fēng)速、風(fēng)速、風(fēng)向及雨量各個要素的傳感器進行核查，并對核查的結(jié)果進行接收、整理、保存、核查、審批。截至2021年6月，平臺已收錄國家站62個，骨干站236個，區(qū)域站1 037個，接收全省地市級檢定及核查記錄1 860份，其中骨干站溫度傳感器檢定記錄1 333份，區(qū)域站現(xiàn)場核查527份。移動計量平臺使用界面如圖3所示。

圖3 移動計量平臺使用界面展示

該平臺的構(gòu)建為省級裝備部門就各市縣自動氣象站傳感器核查工作提供了新思路，從管理角度系統(tǒng)地將核查涉及到的所有信息進行清晰的梳理，各地市在對各自行政區(qū)域內(nèi)自動氣象站內(nèi)傳感器進行核查時，會按照《區(qū)域自動氣象站現(xiàn)場核查方法（試行）》正確錄入被核查器具的臺站信息、核查人員、校驗人員、標(biāo)準(zhǔn)器組信息、被核查器具信息等。核查結(jié)束后會發(fā)送核查報告及原始數(shù)據(jù)到該平臺。平臺會獲取并保存相關(guān)信息及原始記錄，方便對核查器具及被核查器具進行管理。通過該平臺可以清楚地了解各個地市核查工作完成的進度以及核查器具的詳細信息，如計量標(biāo)準(zhǔn)列表信息、標(biāo)準(zhǔn)器組信息、對應(yīng)的超檢報警功能、相應(yīng)的規(guī)程信息和詳細的被核查器具的核查報告與原始數(shù)據(jù)。

正所謂“工欲善其事，必先利其器”，推行氣象觀測自動化離不開每一個自動氣象站的每一個傳感器，因此確保每個傳感器的準(zhǔn)確性、溯源性是其根本，而該平臺正是將整個核查業(yè)務(wù)的每個工作環(huán)節(jié)進行整理，每個信息進行采集，梳理成一個健全、完善的工作流程平臺，對自動氣象站核查乃至檢定都起到了推動作用[8]。通過現(xiàn)場核查業(yè)務(wù)的開展和遼寧省地市級移動計量核查平臺，保障了區(qū)域站傳感器的計量性能和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，對氣象服務(wù)保障及科研支撐都起到了重要的作用，衍生出的氣象預(yù)報及氣象服務(wù)產(chǎn)品，對農(nóng)林漁牧業(yè)都有著重要的經(jīng)濟社會價值。

5 結(jié)束語

遼寧省地市級移動計量平臺的建設(shè)實現(xiàn)了全省國家氣象觀測站和省級氣象觀測站的傳感器平臺化管理。該平臺具有實時監(jiān)控、儀器收發(fā)、業(yè)務(wù)操作、設(shè)備管理、統(tǒng)計分析、信息查詢、超檢管理、系統(tǒng)管理多個功能，使氣象觀測站各項傳感器的管理更加科學(xué)化、系統(tǒng)化、智能化。平臺將區(qū)域站核查業(yè)務(wù)與國家站檢定業(yè)務(wù)結(jié)合，實現(xiàn)氣象計量業(yè)務(wù)歸一化管理，有利于氣象計量業(yè)務(wù)的科學(xué)管理；氣象傳感器信息從登記—挑選—計量業(yè)務(wù)—配發(fā)臺站實現(xiàn)完整的流程化管理，具有實時監(jiān)控功能以及超檢提示功能；核查及檢定的原始記錄、檢定規(guī)程和校準(zhǔn)規(guī)范、核查報告及檢定證書等各種文字和圖表信息也可以通過平臺管理實現(xiàn)電子存儲、調(diào)用和查詢功能，以防紙質(zhì)文檔的損壞、丟失；另外如果發(fā)生管理人員的更換或者職能改變，可方便業(yè)務(wù)的銜接。

通過資源共享，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，科研開發(fā)結(jié)合為一體，有效開發(fā)、利用信息資源，全面實現(xiàn)檢定自動化、管理網(wǎng)絡(luò)化、決策智能化，運行標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)檢定核查業(yè)務(wù)一體化、業(yè)務(wù)軟件與業(yè)務(wù)平臺雙數(shù)據(jù)庫對接、省市雙級計量業(yè)務(wù)平臺一體化，為氣象計量現(xiàn)代化建設(shè)及其科學(xué)管理提供新模式[9]。也使計量資源運行效率最大化，滿足日益增長的氣象探測儀器的計量保障任務(wù)。