地面气象观测业务保障个例实训系统的开发探究

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  摘 要 通过深入探究地面气象观测业务运维保障工作相关内容与要求,收集新型自动站软硬件设备故障和异常情况处理个例,结合JSP和数据库信息技术,开发一套地面气象观测业务保障实训个例库系统,可实现业务保障个例收集、查询、调用等可视化操作,满足地面气象观测业务教学需求,提供模拟台站业务保障工作实训内容,提升观测业务人员应急运维保障技能,可应用于地面观测业务实训教学中。
  关键词 地面气象观测;实训;教学
  中图分类号:P411 文献标志码:B DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.08.03
  1 研究背景及业务需求
  中国气象局2012年地面气象观测业务改革调整以来,地面气象观测系统得到了快速发展,观测仪器和观测方法的研发取得多项重要成果,有力地支撑了现代气象业务的发展。随着观测自动化技术不断提高,人工观测逐步被自动观测所取代,不仅获取数据更加便捷,而且可以通过计算机实时查看数据,定时存储数据和定点上传数据,使地面气象观测真正实现了气象现代化。同时,使自动站运维保障工作上升到了更重要的位置,业务人员需要及时发现或处理自动站出现的问题,保证数据的正常上传,保障正常业务运行。所以培养气象观测业务人员具备故障分析、排查,以及解决能力是必需的,尤其是经验缺乏的新任台站业务人员。
  引起自动气象站设备故障或业务软件工作异常的原因多种多样,除了软硬件损坏、环境干扰,还有些问题是由于操作不当或维护仪器不到位造成的,所以总结和整理故障原因、故障现象和解决方法十分必要[1],但台站观测业务人员工作经验有限,他们对于自动站的故障分析多为单站个例,涵盖面小,所以开发一套系统、全面、实用、可操作性强的地面气象观测业务保障实训个例库,不仅可以满足于气象观测业务人员实习实训教学需求,同时也可以成为为台站业务人员的技术帮手。
  2 实训平台主要需求
  研究开发一套地面观测业务保障实训个例库系统,应用于观测业务人员实训教学,学员可以结合个例的练习,进一步掌握故障排查方法,提高应急处理能力。需要保证:实训中采用地面气象观测业务软硬件故障及异常情况处理个例库,基本覆盖新型自动站设备等常见故障及其处理方法;平台界面可视化、操作简单,实训流程完整系统,同时实现业务个例收集、分类查询、调用、编辑等功能。
  3 具体的实现方法及研究难点
  项目前期通过问卷调查、邮件、实地调研、有奖征集等方式,收集地面气象观测软、硬件设备常见故障、异常情况及其处理方法,形成不同的个例,最终通过系统的分类整理,形成较为系统、全面、规范的业务保障个例库;结合Web数据库技术,开发完成可视化查询调用界面,应用于气象观测业务模拟教学实训中。其中,需要注意以下几点。
  第一,实训个例分收集分类整理层面,因为地面观测软、硬件设备工作相关性及其密切程度较高,要注重个例中问题的相关逻辑关系,完善对自动气象站采集器、传感器及部分外围部件、软件采集模块SMO和业务模块MOI等故障成因的分析[3],保证实训教学个例的科学性。
  第二,可视化实训个例库系统设计方面:采用Java语言结合数据库技术,利用JSP页面,实现个例实训教学操作,需要掌握相关开发方法,深入学习Java语言、JSP页面设计等知识。
  第三,最好能深入研究案例驱动教学法,将其应用于实训中,让学员在实践中找出解决方法,从个例的不同侧面分析,培养反证能力思维。
  此外,还需要深入研究地面观测业务运维保障工作相关内容与工作规范,熟悉新型自动站软硬件设备及其功能特性,才能收集整理更多、更系统的地面观测软硬件故障和异常情况信息,形成个例,汇总成多类别、多形式的实训个例库,在此项工作中有以下考虑。
  3.1 实训个例收集整理方面
  第一,收集整理观测硬件设备故障及其简单检测和处理方法,
  包括有主采集器、分采集器、常规气象要素传感器(温、压、湿、风向、风速、雨量等)、设备遭遇雷击、网络通讯线缆、供电系统等出现故障的详细信息,以及处理方法和判定依据等,或者是未能及时处理,造成的危害和损失等。
  第二,收集整理观测业务、采集软件(台站地面综合观测业务软件ISOS)数据接收异常情况及其简单检测和处理方法,
  一是业务软件故障现象:正点报文无法上传;天气现象符号不连接;监控软件初始化到30%,无法打开软件;海平面气压值不正确或无值等。
  二是采集软件故障现象:无法自动下载整点数据、数据采集失败;风速、地温等要素值异常或缺测等;通讯出现中断或堵塞等。
  第三,按故障情况类别、重要性等分类分级。
  对地面综合观测系统的故障主要分为软件和硬件两部分,通常故障首先从软件输出的结果反映出来,遵循基本的故障排除方法,由室内至观测场,由软件到硬件,由业务计算机到传感器[2]。因此,收集的个例也需要按照故障的相关性分类,并根据故障可能引发的危害或损失,确定该类故障风险系数,由此进一步明确每一个实训个例的实习要点和重点。
  3.2 数据库设计、实训操作系统界面设计
  建立个例信息数据库,实现个例分类查询、调用、模拟测试等功能[4]。
  第一,实现实训个例管理模块,
  对个例进行统一的分类管理,实现个例添加和对已经存储的个例信息进行删除、修改、查询和统计。
  第二,实现实习实训模块,
  根据具体授课实习内容,结合新型自动站软硬件故障判断以及排查流程(如图1、2所示),将实训个例形成多套针对性练习题,有填空题、问答题、操作题、场景模拟题等模块。
  第三,实现教学模拟测试模块,采用个例库中现有
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  数据信息,设计模拟测试试题,模拟工作场景,制造故障,让学员尝试排查解决出现的问题。
  3.3 实习配套教学讲义和实习手册编写
  结合培训科目、课程内容和实训个例库系统操作规范,明确实习要点,完成地面观测业务保障故障处理实习实训手册,用于指导教学和学生自学。实习实训手册主要包括以下内容:
  一是地面气象观测业务保障实训个例库系统简介、使用方法和注意事项;
  二是软件故障实习实训部分,包括实训个例涉及数据缺测、业务软件报警、通信软件报警等;
  三是设备故障实习实训部分,包括实训个例涉及供电故障、综合集成控制器故障、采集器故障、以及温、湿、压、风等传感器故障;
  四是附录,包括软件故障类判断流程、设备故障类判断流程、故障排查和检修方法。
  4 结语
  通过深入研究地面观测业务运维保障工作相关内容与工作要求,收集整理新型自动站软硬件设备故障和异常情况处理个例,结合JSP和数据库信息技术,开发一套地面气象观测业务保障实训个例库系统,可实现业务保障个例收集、查询、调用等可视化操作,满足地面气象观测业务教学需求,提供模拟台站业务保障工作实训内容,提升观测业务人员应急运维保障技能,可应用于地面观测业务实训教学中。
  参考文献
  [1]黄思源,刘钧.新型自动气象站观测业务技术[M].北京:气象出版社,2004.
  [2]中国气象局气象探测中心.新型自动气象站实用手册[M].北京:气象出版社,2007.
  [3]胡雯.基層台站气象业务系列培训教材——台站气象装备保障[M].北京:气象出版社,2013.
  [4]李宁,刘岩,张国平.Java Web 编程实战宝典[M].北京:清华大学出版社,2014.
  (责任编辑:赵中正)
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