人工读取区域自动气象站存储数据的方法与技巧

人工读取区域自动气象站存储数据的方法与技巧黄锐任玮颖蓝天飞（湖北省十堰市气象局，十堰442000）摘要：由于区域自动气象站采集的气象数据是通过GPRS无线网络进行数据传输，依赖于移动基站GPRS信号。因此，由于受信号干扰、雷击、山洪灾害等因素导致移动基站故障，常会造成区域自动气象站不能正常传输所采集到的数据。为了及时获取气象资料，做好气象服务，本文介绍了人工现场读取区域自动气象站存储数据的方法与技巧。文中将华云气象科技集团公司和江苏无锡无线电科学研究所生产的两种区域自动站采集器的数据读取命令进行了区分，详细说明了采集器存储编码格式的含义，分别介绍了两种采集器内存储编码的解读方法和计算技巧。关键词：区域自动站；数据；人工读取MethodsandTechniquesofreadingthemeteorologicaldataofAWSmanuallyHuangRui,RenWeiying,LanTianfei(ShiyanMeteorologicalBureau,Shiyan,442000)Abstract:Thetransmissionofmeteorologicaldata,collectedbyAWS(automaticmeteorologicalstation),isbasedonGPRSwirelessnetworkandGRPS-signalofMobilestation.However,sometimes,AWScannottransferdataregularly,becauseofMobilestationmalfunctionswhichareattributedtosomeinevitablefactors,suchassignalinterference,thunder-strikeandmountainflood.Soitisunavoidablethatmanuallyreadandtransferdata.ThispaperintroducessomemethodsandtechniquesformanuallyreadingmeteorologicaldatafromAWS,distinguishingtwotypesofreading-commandofauto-collector,elaboratingdetailmeaningsandtwokindinterpretationmethodsandcalculatingskillsoftheencodingformatofauto-collector.Keywords:AWS(automaticmeteorologicalstation);meteorologicaldata;manuallyread1.引言目前，我省绝大部分区域自动气象站均为华云公司或江苏省无线电科学研究所生产的多要素设备，无法像以前力达公司单要素区域站可直接在显示面板上查询存储数据。进入汛期后，常常会由于移动信号受到干扰、雷击、山洪灾害等原因造成移动基站信号突然中断，区域自动站气象采集到的数据无法正常传输。例如，在2012年8月4－6日房县沙河乡特大强降水造成了当地移动基站损毁，当地区域自动气象站数据无法正常传输，无法统计灾区的雨量资料。为此，十堰市气象局主管领导决定立刻派出技术人员赶到灾区，通过人工方式从区域自动站里成功读取了灾害发生时的实际雨量，为灾后的气象服务、灾情评估、政府救灾减灾等工作提供了重要的气象决策依据。当时沙河乡区域自动站为力达单要素设备，可以直接从采集器面板上查询存储数。近年来，由于区域自动气象站设备的升级换代，现有的多要素自动站无法直接读取采集器里存储数据。因此，本文研究利用自动站调试软件和串口调试程序命令现场人工读取区域自动站存储数据的方法与技巧，解决汛期因各种通信故障导致的区域自动站存储数据无法传输的问题。2.利用调试软件读取存储数据的方法鉴于本省多要素区域自动气象站分为华云和江苏无锡两种设备，由于生产厂家不同，调试软件和读取方法也有所不同。需要注意的是：在进入调试软件的串口设置时，两种设备的波特率设置有所不同，华云设备为9600，无锡设备为4800。下面分别对这两种设备存储数据的读取方法进行介绍。2.1HY系列自动站采集器读取命令华云区域自动气象站采集器利用华云公司气象设备自动测试程序或串口调试助手对采集器存储数据进行读取。自动站采集器上RS232接口与笔记本电脑通过串口线连接，在自动站采集器与笔记本电脑连接时，需要一根两端均为孔式九芯串口插头（见下图）。九芯串口线示意图采集器与笔记本电脑连接后，打开气象设备自动测试程序，设置调试串口，波特率：9600、校验位：NONE、数据位：8、停止位：1[1]。串口设置好后，输入相应的命令即可查询采集器存储的数据。相应查询命令见表1：表1华云采集器存储数据查询命令表2.2华云采集器存储编码的解读打开气象设备自动测试程序→四要素设备→系统监控与诊断，在对话框命令栏输入相应查询命令即可在串口回应数据栏内查看返回的数据编码。这里以HY321两要素温雨站为例，例如：需要查询小时数据，在命令栏内输入GETHOURDATA！，发送命令，串口回应数据栏就会出现如：2014071611276024825311:1524811:01135的数据编码，编码中201407161127为当前的年月日时分，60为该小时的雨量数据，由于HY-321采集器有0.1mm、0.5mm两个雨量接口，目前只采用了0.1mm的雨量接口，这里6为0.1mm小时雨量0.6，0为0.5mm小时雨量。248为当前温度24.8℃，253为最高温度25.3℃，11：15为最高温度出现时间，248为最低温度，11：01为最低温度出现时间，135为主板电压13.5V。如需获取多个小时数据，例如，需要查询2014年7月16日09时－2014年7月16日14时的雨量数据，输入命令：GETHOURDATA20140716092014071614!，发送命令，返回数据编码为：201407160900702722808:012688:08135201407161000602602779:142609:5713520140716110029024826010:0124810:551352014071612000027027011:5824711:3213520140716130014028228612:1627112:011352014071614000028528513:5328213:01135从编码中可以看出09时雨量为0.7mm，10时0.6mm，11时2.9mm，13时1.4mm，雨量值累加得5.6mm，即为所要查询时段的总雨量值，从编码中还可以看出所查询时段内最低温度为24.8℃，出现在11时，最高温度为28.6℃，出现在13时。获取类别获取命令获取当前分钟数据GETMINDATA!获取当前小时数据GETHOURDATA!获取多个小时数据GETHOURDATA＋起始日期时间（年月日时）＋结束日期时间（年月日时）＋!设置系统时间SETTIME+设置时间（年月日时分秒）!3ZQZ-A自动站采集器读取命令江苏无锡的采集器同样是能过RS232接口与笔记本电脑连接，同样需要一根两端均为孔式九芯串口插头。将采集器与笔记本电脑连接后，启动ZQZ自动站调试软件，设置在软件的“设置”菜单中选择相应的参数:自动站型号选择ZQZ－AE型，在通信端口参数设置中根据计算机所接端口进行选择，波特率选择4800，效验选偶效验，数据位选8，停止位选择1[2]。设置完成后点击菜单上“收实时资料”看软件界面里是否会显示当前自动站采集到的实时数据，如果有数据则说明软件配置成功，就可以采用各种自动站主控器命令来对存储的数据进行读取和操作了。相应查询命令见表2：表2ZQZ-A采集器存储数据查询命令表3.1ZQZ-A主控器编码的解读由于ZQZ-A主控器内的数据是以编码的形式出现，所以正确的解读编码尤为重要。以两要素温度雨量站为例，编码内的数据顺序依次是数据采集时间、当天最高气温和最低气温出现的时间、24h降水量、采集时次的气温、最高气温和最低气温、采集时次的降水量，每一组数据编码用数个“/”符号分隔[3]。例如读取某个区域自动站6月23日16时00分的采集数据编码为：pre0623160006231600////////////////////14310355////////////////////0061////////////////////////////////////////////020402250154////////00001f1b00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000编码中的：pre06231600是读取主控器内定时存储数据编码的命令。其中第1组数据06231600是指数据采集的时间，即6月23日16点00分。第2组数据14310355是指最高气温和最低气温出现的时间，最高气温出现在14点31分，最低气温出现在03点55分。第3组数据0061代表24h降水量，要注意的是在ZQZ-A型区域自动站中主控器存储的日降水量即是24h降水量，是指从此时起至之前24h内降水量的总和，在这组编码中即是从6月22日16点01分到6月23日16点00分的总降水量为6.1mm。第4组数据020402250154共有16位数，其中每4位为一组，分别代表当前气温、最高气温和最低气温，即当前气温为20.4℃，最高气温为22.5℃，最低气温为15.4℃。最后一组编码是表示的是采集时次的雨量，(Norain)表示的是采集时次没有降水，如有降水则是用一组120位的十六进制编码来代替。3.2小时降雨量的计算方法和技巧由于ZQZ-A主控器存储的降雨量是用一组120位的十六进制数来进行编码，其中每两位十六进制数代表1分钟的采集雨量，如例子中的雨量编码为：001f1b000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000，在这组编码中可以看到该时段内第2分钟和第3分钟的编码分别为1f和1b，根据十六进制数转换为十进制的计算方法，十进制数=十六进制十位*16+十六进制个位(十六进制数里A～F分别代表数字的10～15)，就可以看出该时次内第2分钟和第3分钟的降雨量分别为3.1mm和2.7mm，该时次的总降水量为5.8mm。此外，从编码中还可以看出采集时次的雨量值是从采集时次的前一时次第1分钟至采集时次整时雨量的累加，例如读取17点00分的正点降雨量是指从16时01分至17时00分降雨量的累加值，同理，读取17时20分的降雨量也是指从17时01分至17时20分降雨量的累加。在正常情况下，区域自动站是每10min向中心站数据库传送一次资料，所以用户在用软件读取数据库内10min雨量时，实际上读取的也是该时次的01分至采集分钟的雨量累加值。获取类别获取命令读取主控器日期命令DATA读取时间命令TIME最新实时数据命令MES定时次定时数据命令PRE月日时分在计算每小时的降雨量时，如果只是通过解读雨量编码内每分钟的降雨量，再将每分钟的降雨量进行累加，这种方法则太过复杂，耗时长也容易出现错误，不适合用于实际操作[4]。经过测试，我局技术人员采用了另一个更为简单有效的方法，即用比较两个相邻时次24h降水量差值的方法来计算出所查时段的雨量值。例如在读取采集器存储数据时，分别读取了13时、14时、15时、16时和17时正点的采集器存储编码，在编码中读取5个时次的24h降雨量分别为15.5mm、18.2mm、36.0mm、73.8mm和102.5mm，再比较每个相邻时次24h降雨量的差值就可以发现13－14时降雨量的差值为2.7mm