CN104793270A - 一种综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，包括：采集运行状态判定数据：包括反映气象观测设备自身状态的状态数据、反映气象情况的气象要素值的观测数据、反映气象观测设备基本信息的元数据、反映维护维修保障情况的业务数据；处理所述状态数据、观测数据、元数据以及业务数据，分别形成对应的反应气象观测设备运行状态的具体状态信息；在所述具体状态信息的基础上，输出反映气象设备当前运行状态的运行状态显示信息。本发明可以通过监控端真实反映远端气象观测设备的实时运行状态，从而判定设备是否故障、具体的故障部位、故障的持续时间等，为综合气象观测网设备维修保障提供技术支撑和参考依据。

Description

一种综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法

技术领域

本发明属于综合气象观测技术领域，具体涉及一种综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法。

背景技术

运行监控在当今世界中应用十分广泛，大到大型装备中的如卫星、火箭，小到一个小小的传感器。运行监控核心是采用相应的判定方法对设备或部件产生的状态信息进行综合判定以还原其真实状态。国内其他行业，如航空航天领域、汽车、火车、电力以及石油系统等，基于设备自身状态信息的运行监控工作做的较为完善，设备监控点设计、参数信息检测和显示等方面都做的比较细致，判定方法也比较科学，应用效果较好。

气象行业运行监控是近年来新兴起的一项工作，作为气象装备运行保障活动的重要环节之一，该项工作通过将观测端的设备状态、观测数据等信息拉到统一的保障平台，通过对设备运行状态的综合分析判断，在近端反映设备、数据等真实状态，便于各级保障人员第一时间发现问题并且解决问题，达到快速保障的目的。

自本世纪初我国综合气象观测设备数量和种类大量增加，设备运行保障工作无论从机制还是技术手段上也被迫得到快速发展，主要体现：在设备定型、生产过程中更加注重设备的监控需求，增强了设备的可监控性设计；专门的运行监控业务机构建立；全国统一和各地分散的监控系统建设等等，这些工作的开展为提高观测系统的稳定可靠运行能力意义重大；2010年起，运行监控成为气象观测技术装备保障领域的一项实时性业务工作之后，运行监控的内涵和外延发生了很大的变化，运行监控除监控气象观测数据的上传情况外，设备自身运行状态、监控保障业务活动、观测站网、采集数据质量状况等都成为监控的范畴。

因受多方条件的限制，气象部门基于气象观测设备状态信息的运行监控工作开展相对较晚，状态判定方法也相对不太成熟。狭义的运行监控工作主要以观测数据是否到达为衡量依据，这部分工作开展较早，自上世纪70-80年代即有，现在还在运行，主要是各级气象信息中心作为实施主体，包括国家级和省级气象信息中心，其以各观测台站值班室的数据上传率或以数据收集部门（国和省气象信息中心）的数据到报率为依据，提出了数据及时到报率、逾限率和缺测率的考核指标，从观测数据采集传输角度出发进行数据自下而上传输情况的考核。该判定方法在一定程度上能反映设备的运行状态，如是否采集、设备是否运行，但更多的是站在通信传输的角度，更多衡量通信链路是否畅通，没有从设备状态的角度进行其运行实时状况的分析判断。

因为两者业务的侧重点不同，气象信息部门的观测数据到报更多考量数据传输的及时性，而对设备自身的运行状态不予关心。当设备故障时数据到报不一定为0%，因为系统软件有可能自身产生随机数据上传，或者有空报上传，或者将人为观测数据编入报文中上传；而且数据到报率为100%时也未必说明设备即为正常运行，此时的报文中有可能某些观测要素缺测，或者传输的为空报文，或者上传的数据质量很差，无法业务使用，这种状况只能说明数据传输正常，但无法反映设备的状态。所以，气象信息部门的判定方法对气象设备维修保障，尤其是对远程故障的诊断等参考意义不大。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，该方法可以在监控端真实反映远端气象观测设备的实时运行状态，从而判定设备是否故障、具体的故障部位、故障的持续时间等，为综合气象观测网设备维修保障提供技术支撑和参考依据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，包括以下步骤：

1）采集运行状态判定数据：包括反映气象观测设备自身状态的状态数据、由气象观测设备采集的反映气象情况的气象要素值的观测数据、反映气象观测设备的基本信息的元数据、反映气象观测设备的维护维修保障情况的业务数据；

2）按预设方法分别处理所述状态数据、观测数据、元数据以及业务数据，在该四类运行状态判定数据的基础上分别形成对应的反应气象观测设备运行状态的具体状态信息；

3)根据预设综合状态判定方法，在所述具体状态信息的基础上，输出反映气象设备当前运行状态的运行状态显示信息。

所述运行状态显示通过预设不同颜色显示标识输出进行指示。

所述运行状态显示分别按正常、报警、故障和非观测时段进行输出显示，所述正常、报警、故障和非观测时段分别对应不同的颜色显示标识。

所述正常、报警和故障的判定条件为或的关系，即有一个判定条件满足，即产生上述的相应状态。

所述状态数据、观测数据、元数据和业务数据对气象观测设备的具体状态判定时的优先级顺序从高到低依次为：业务数据-元数据-状态数据-观测数据。

所述状态数据由气象观测设备的内置检测单元和\或外部现场可更换单元进行检测获得。

所述业务数据由业务用户在第一时间基于对气象观测设备运行的判断、对气象观测设备的维护和维修而通过气象业务系统填报形成。

所述元数据包括数据的属性、存储长度、采集频次、处理方法以及气象观测设备的型号、生产厂家、寿命、检定周期。

本发明通过采集运行状态判定数据：包括反映气象观测设备自身状态的状态数据、由气象观测设备采集的反映气象情况的气象要素值的观测数据、反映气象观测设备的基本信息的元数据、反映气象观测设备的维护维修保障情况的业务数据；然后处理所述状态数据、观测数据、元数据以及业务数据，在该四类运行状态判定数据的基础上分别形成对应的反应气象观测设备运行状态的具体状态信息；并在所述具体状态信息的基础上，按预置判定方法输出反映气象设备当前运行状态的运行状态显示信息，从而可以通过监控端真实反映远端气象观测设备的实时运行状态，从而判定设备是否故障、具体的故障部位、故障的持续时间等，为综合气象观测网设备维修保障提供技术支撑和参考依据。

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法的流程图。

具体实施方式

下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。

本发明不同于气象信息部门对观测数据传输情况的考核，本发明从气象观测设备运行保障的角度出发，基于观测设备各设备部件自身产生的运行状态信息，如包括天气雷达的发射机功率、自动气象站的主板温度、风廓线雷达的噪声温度等，结合相应气象观测要素信息，如包括天气雷达的基本反射率、自动气象站的温压湿风数据、自动土壤水分观测仪的土壤体积含水量等，以及维修保障业务中各级保障人员人工填报的业务数据，经过综合判断，最终确定气象观测设备的真实运行状态。

请参阅图1，一种综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，包括以下步骤：

1）采集运行状态判定数据：包括反映气象观测设备自身状态的状态数据、由气象观测设备采集的反映气象情况的气象要素值的观测数据、反映气象观测设备的基本信息的元数据、反映气象观测设备的维护维修保障情况的业务数据；

2）按预设方法分别处理所述状态数据、观测数据、元数据以及业务数据，在该四类运行状态判定数据的基础上分别形成对应的反应气象观测设备运行状态的具体状态信息；

在具体实现上，所述的具体状态信息，对应的通过以下方式形成：

状态1：指通过设备运行的状态数据直接反映的状态。将所述状态数据与已预先制定的各项目的标准进行对比，其高低、有无、强弱等对比结果反映设备的运行状态；

状态2：指通过观测数据间接反映的设备运行状态。设备在故障时将会产生失真的观测结果。基于此前提，通过对气象仪器观测到的温度、压强、湿度、风、雨等天气要素数据的分析、通过质量数据控制，判断气象要素采集结果的合理性，进而间接反映设备的运行状态；

状态3：指通过元数据信息辅助反映的设备运行状态。观测台或站的环境信息、仪器检定状况、观测范围和频次、台站的地理位置等信息可辅助进行设备状态以及观测的数据有效性；

状态4：指通过观测台站的维修保障填报业务数据信息直接反映的设备运行状态；

所述状态1-4可以根据一定的方法显示，便于直观的观察了解；

3)根据预设综合状态判定方法，在所述具体状态信息的基础上，输出反映气象设备当前运行状态的运行状态显示信息。

最后，基于上述的不同的运行状态1-4的综合分析，从而得出的气象观测设备最终运行状态。

需要说明的是，目前气象观测业务中不同设备可产生的自身状态信息不一样，设备的可监控性不同，在进行不同设备运行状态判定时根据其实际提供的上述四类状态具体进行分析。如：目前新一代天气雷达含自身状态信息、能产生观测数据、有元数据信息以及维修保障人员填报的业务数据，其综合状态的判定即基于状态1-4的综合情况；区域级自动气象站的自身设备状态信息缺乏，目前没有维修保护业务数据，元数据信息也很有限，所以其综合状态基本由经过对观测数据进行数据质量控制，由观测数据间接反映。

需要说明的是，所述反映气象观测设备自身状态的状态数据包括有如设备的电压、频率、温度、功率信息等，该部分信息由设备自身产生，通过气象数据通信骨干网逐级上传到气象业务部门。另外，需要说明的是，本发明实施例中，所述的状态数据是设备自身状态信息以及报警信息的统称。

另外，需要说明的中，所述气象观测设备指的所有在我国气象行业中使用的自动观测设备的总称，包括自动观测站，不包含人工观测站。

需要说明的是，所述观测数据为反映大气温、压、湿、风和雨状况的气象要素值数据，由设备自身产生，通过气象数据通信骨干网逐级上传气象业务部门。

需要说明的是，所述状态数据可以是由气象观测设备的内置检测单元和\或外部现场可更换单元进行检测获得。

具体实现上的，所述业务数据由业务用户在第一时间基于对气象观测设备运行的判断、对气象观测设备的维护和维修而通过气象业务系统填报形成。所述业务数据主要是各级运行部门和业务人员，即从事气象观测装备技术保障的省级、地市级和台站级保障人员更多的是站级业务用户通过气象业务系统填报形成。

需要说明的是，所述元数据是指关于数据的内容、质量、条件和其它特性的数据，有时也称为描述数据或诠释数据的数据，如数据的属性、存储长度、采集频次、处理方法等，设备的型号、生产厂家、寿命、检定周期等，观测站的地理位置、责任人等。通过元数据能够对信息资源进行详细、深入的了解。该部分数据是设备或观测站开始业务使用时必须具备的基本信息，各级备案，国家级具有所有设备、台站等的管理权和资料的所属权。该元数据由元数据信息的业务管理部门掌握，包含国家级和省级。

具体在进行气象观测设备的状态判定时，可以通过自动程序进行自动判断，也可以人工方式按预设的方法进行判定，可以是采用自动判定与人工判定相结合的方法，也可以一类数据采用自动判定，另一类数据采用人工判定，如在状态数据、观测数据、元数据判定中采用自动判定，用人工判断为处理所述业务数据。

进一步的，所述运行状态显示通过预设不同颜色显示标识输出进行指示。

具体实现上，所述运行状态显示分别按正常、报警、故障和非观测时段进行输出显示，所述正常、报警、故障和非观测时段分别对应不同的颜色显示标识。

具体实现上，所述正常、报警、故障和非观测时段分别由绿色、橙色、蓝色和灰色标识，四类状态的具体定义可以是如下：

绿色：正常，设备状态正常；观测数据无质量问题；设备及观测结果与元数据吻合；无填报的维修保障相关异常信息。

橙色：报警，设备状态显示报警；观测数据经质量控制后为可疑；设备及观测结果与元数据存在可控范围内的偏差；维修保障业务信息显示维护。

蓝色：故障，设备状态显示故障，如通过具体状态值与标准值对比，结果显示报警，无观测数据，或收到观测数据，但经质量控制后为错误；设备及观测结果与元数据存在较大偏差，为明显错误；维修保障业务信息显示故障。

灰色：非观测时段，指按照气象观测业务规范或业务要求，在某些时段内设备处于待机状态，不开展观测任务。

具体实现上，在判定上述状态时采用如下方法：

所述正常、报警和故障的判定条件为或的关系，即有一个判定条件满足，即产生上述的相应状态，即当有报警条件时，即输出报警的状态，有故障的情况时，即输出有故障的状态，只有无报警与无故障时，才输出正常的状态。

进一步，为了实现有效判定设备的运行状态，在处理数据进行判定时，所述状态数据、观测数据、元数据和业务数据对气象观测设备的具体状态判定时的优先级顺序从高到低依次为：业务数据-元数据-状态数据-观测数据。

本发明判定方法结合气象实际业务工作，综合了设备运行状态信息、采集到观测数据传输情况及到报数据的质量情况，同时将气象维修保障的业务数据作为设备状态的判定标准，采用设备自动和人工判定结果相结合的综合判定方法，实践证明也确实有效；该方法贴近气象业务实际需求。

本发明通过该方法判定的设备状态的真实可用率达100%，基于该方法开展的监控保障业务提高了观测系统运行的稳定可靠性，如全国新一代天气雷达网的业务可用性（气象观测设备运行能力的专用考核指标）从2006年的89.49%提高到2014年的99.06%，提高了9.57%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）采集运行状态判定数据：包括反映气象观测设备自身状态的状态数据、由气象观测设备采集的反映气象情况的气象要素值的观测数据、反映气象观测设备的基本信息的元数据、反映气象观测设备的维护维修保障情况的业务数据；

2）按预设方法分别处理所述状态数据、观测数据、元数据以及业务数据，在该四类运行状态判定数据的基础上分别形成对应的反应气象观测设备运行状态的具体状态信息；

3)根据预设综合状态判定方法，在所述具体状态信息的基础上，输出反映气象设备当前运行状态的运行状态显示信息。

2.根据权利要求1所述综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，其特征在于，所述运行状态显示通过预设不同颜色显示标识输出进行指示。

3.根据权利要求2所述综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，其特征在于，所述运行状态显示分别按正常、报警、故障和非观测时段进行输出显示，所述正常、报警、故障和非观测时段分别对应不同的颜色显示标识。

4.根据权利要求3所述综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，其特征在于，所述正常、报警和故障的判定条件为或的关系，即有一个判定条件满足，即产生上述的相应状态。

5.根据权利要求1~4任一项所述综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，其特征在于，所述状态数据、观测数据、元数据和业务数据对气象观测设备的具体状态判定时的优先级顺序从高到低依次为：业务数据-元数据-状态数据-观测数据。

6.根据权利要求1所述综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，其特征在于，所述状态数据由气象观测设备的内置检测单元和\或外部现场可更换单元进行检测获得。

7.根据权利要求1所述综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，其特征在于，所述业务数据由业务用户在第一时间基于对气象观测设备运行的判断、对气象观测设备的维护和维修而通过气象业务系统填报形成。

8.根据权利要求1所述综合气象观测网中设备运行状态的综合判定方法，其特征在于，所述元数据包括数据的属性、存储长度、采集频次、处理方法以及气象观测设备的型号、生产厂家、寿命、检定周期。