ISOS-SS软件和数据结构

2014年3月10日ISOS-SS软件和数据结构一、ISOS软件总体介绍二、ISOS-SMO部分构成、安装及操作三、ISOS-MOI部分构成、安装及操作四、视程障碍综合判断算法介绍五、新型站数据文件结构主要内容随着地面自动化进程逐步推进，观测场自动化设备逐步增多，现有软件对多种设备的接入和管理存在缺陷，导致需要多套软件共存才能完成地面观测工作，为地面观测工作人员增加了工作负担根据中国气象局自动化观测系统发展需求，立足于自动化观测和自动化业务流程，需要开发能对多种地面观测设备进行统一管理且灵活配置的综合集成业务软件.充分发挥自动化观测设备效能，节约台站人力资源，加强基层台站气象服务保障能力，提升自动探测网的建设效益，为防灾减灾和国民经济发展提供基础信息支撑。地面观测数据字典，以及串口服务器的使用，为地面综合集成业务软件的开发提供了数据及硬件支持。ISOS开发背景介绍地面综合观测业务软件系统的总体设计主要突出以下几点：未来现代气象业务对观测系统的需求： 资料的准确性、传输的及时性、产品的综合性充分发挥自动观测和现代网络技术的特点：高时效的观测资料、快速的宽带网络考虑基层台站观测人员职责的转变： 设备保障、质量控制、资料分析ISOS设计思路介绍ISOS-SS特点

动态扩展性能强：通过动态的配置管理，可对各种新观测设备进行灵活扩充和配置管理；采用模块化的数据质量管理方式，可扩充数据质量控制规则，并实现了对多种观测资料的综合校验；

自动控制功能强：可实现对观测设备的不同层次和级别的监控报警；不仅能上传输观测数据，还可上传设备的状态数据，为设备的运行监控提供了基础；功能、性能强：采用灵活配置的方式，可支持串口、网络等多种联接方式；可靠性、稳定性高；地面综合观测业务软件系统的总体设计

ISOS-SS台站软件组成图（SMO+MOI）ISOS-SS系统主要由SMO和MOI两部分构成，其中SMO负责自动观测，MOI完成业务处理

通过FTP的方式上传长Z文件与现有业务接轨，通过数据流的方式与ISOS-PS系统进行交互ISOS-SS数据处理流程图设备采用数据字典进行协议统一MOI实现地面观测业务接轨FTP和数据流同时上传8自动化业务结构图自动化运行模式：台站只负责设备巡检和维护以及采集软件的异常处理业务处理由省级软件ISOS-PS来完成，如长Z、发报、报表等9ISOS-SMO观测数据处理流程介绍1、流程以系统操作为起点，分为实时数据采集、历史数据下载、人工订正、数据查询、数据显示；2、其中人工订正、数据查询、数据显示根据格式描述文件直接对数据文件进行操作；3、实时数据采集与历史数据下载首先需要制定任务计划，实时数据采集需要制定每分钟及每小时触发的数据采集指令，而历史数据下载则需要制定固定时间段内的数据采集指令；4、由系统任务调度控制器对上述指令排队，确保实时数据的采集不会受到历史数据下载的影响；5、由系统线程根据生成的指令队列完成数据的采集工作；6、从台站极值配置文件及质量控制配置文件中获取质控参数及操作流程，完成数据的质量控制流程，生成指控码，并将质控具体信息写入质控日志文件；7、根据采集到的数据和质量控制结果，从格式配置文件中读取相应的存储格式信息，将数据及质控结果写入数据文件。SMO功能结构ISOS-SMO功能结构图台站软件之MOI主要功能介绍MOI主要功能包括：观测与编报模块数据维护模块报表制作模块参数设置模块质量控制模块设备维护模块一、ISOS软件总体介绍二、ISOS-SMO部分构成、安装及操作三、ISOS-MOI部分构成、安装及操作四、视程障碍综合判断算法介绍五、新型站数据文件结构主要内容运行环境1、硬件环境本软件运行环境为工作站，其配置选用高性能个人计算机，IntelCoreDuo以上CPU，1G以上内存，10/100M网卡，100G以上硬盘。2、软件环境 windowsxpsp3以上

.netframework4.0SMO安装软件安装目录说明建议软件安装目录:-SMO：D:\ISOS\SMO（目前运行D:\SMO）-MOI：D:\ISOS\MOI-MOIFtp：D:\ISOS\MOIFtpSMO主要存放设备采集软件和观测数据文件MOI存放人工观测业务软件及业务数据文件MOIFtp存放数据和报文上传工具15安装步骤1、安装.netFramework

运行软件需要安装.netFramework，若没有安装则提示如下对话框。

则需要安装.netFramework，去下载.netFramework安装即可。2、双击下载好的.netFramework安装包，点击下一步软件安装2、安装台站地面综合观测业务软件

双击打开台站地面综合观测业务软件安装文件，出现安装向导对话框，点击下一步

软件安装2、安装台站地面综合观测业务软件

选择台站地面综合观测业务软件安装位置

软件安装2、安装台站地面综合观测业务软件

点击浏览出现浏览文件及对话框，选择想要安装的位置，点击确定

软件安装选择好安装位置，点击下一步2、安装台站地面综合观测业务软件

选择相应的省份，点击下一步

软件安装2、安装台站地面综合观测业务软件

填写相应的台站号，点击下一步

软件安装2、安装台站地面综合观测业务软件

根据各台站具体情况，选择相应的组件，点击下一步

软件安装2、安装台站地面综合观测业务软件

选择开始菜单文件夹，点击下一步

软件安装2、安装台站地面综合观测业务软件

软件准备安装，点击安装

软件安装2、安装台站地面综合观测业务软件

软件正在安装到您的电脑，进度条显示安装的进度，点击取消将取消安装

软件安装2、安装台站地面综合观测业务软件

安装完成后，选择是否直接打开台站地面综合观测业务软件，点击完成即可

软件安装3、软件运行

打开软件存放目录或桌面快捷方式

软件安装3、软件运行

双击程序图标，在所有参数都正确配置下，系统会自动运行所有现象的观测程序，界面如下图所示

软件安装4、软件首次运行

本系统已内置大多数默认参数，但仍有些参数是必须配置的，但只需要配置一次即可，第一次运行本系统，会出现如图提示

软件安装点击“下一步”后，会进入区站参数设置界面4、软件首次运行

区站参数设置

软件安装4、软件首次运行

点击“保存”后，会进入观测项目挂接设置界面

软件安装4、软件首次运行

点击“保存”后，会进入分钟极值参数设置界面

软件安装4、软件首次运行

点击“保存”后，会进入小时极值参数设置界面

软件安装4、软件首次运行

点击保存后，会出现系统设置对话框

软件安装4、软件首次运行

点击“保存”后，弹出对话框

软件安装点击确定运行软件5、通信参数设置

软件运行成功后，并不能够立刻采集到数据，我们还要设置各个观测项目的通信参数

右键点击要设置参数的观测项，在弹出的菜单中选中“通信参数”

软件安装在弹出的窗口中，根据各站串口服务器映射情况，设置通信端口，如右图：左侧功能树节点操作：注意传感器参数的设置软件安装SMO软件构成1.bin：SMOMain.exe主程序和UI组件2.dataset：数据文件3.log：系统日志文件4.metadata：配置文件5.Skins：UI界面主题文件6.plugin：底层dll文件7.backup：备份配置文件8.netlog：网络日志9.Outlog：传送日志目录10.Template：安装时候的临时目录38SMO软件构成Dataset\省名\台站号目录下各文件和文件夹作用1.AWS：存放各数据文件2.smo.loc：参数文件3.AWS_RAW_：自动站通讯数据文件4.smo_20140310_115445.loc：历史参数5.AWS_PC：电脑状态，cpu内存使用率等6.AWS.lib：数据字典定义39系统主界面注意：只要有任意设备异常或有报警信息则系统状态等就会显示为红色

软件操作1、实时观测

点击实时观测，显示下拉菜单，如下图所示

软件操作点击首页，该系统主界面处于显示运行状态的各种信息点击退出，可以退出软件（1）点击“常规要素每日逐分钟数据表”，显示如下信息

软件操作注：“----”表示N，没有传感器，无数据；

“////”表示8，缺失数据；

可以自己选择时间，在点击查看，即可查看相应时间的数据；点击“上一分钟”、“下一分钟”按钮，可以切换查看；点击“文件目录”按钮，即可打开该数据文件存放的目录。

软件操作

注：其他数据表操作类似。（2）质控警号

点击质控警号，显示如下信息

软件操作

（2）质控警号

点击要素下的任何一个，就会显示出该要素的信息

软件操作

（3）报警信息

点击质控警告后的报警信息，显示如下信息

软件操作

主要是显示的一些内存，CPU，主程序的使用情况以及限定值（3）报警信息

点击“更多”，即可在弹出的页面查询更多的报警信息

软件操作

（4）要素显示可以根据各个台站关心的要素情况，来自己配置显示的要素。

软件操作

（4）要素显示

点击配置，在配置页面选择要显示的要素，在点击保存，即可在要素显示界面进行数据实时显示

软件操作

（4）要素显示

软件操作

（5）点击首页按钮进行要素曲线图查看软件操作2、数据处理

点击数据处理，显示下拉菜单，如下图所示

软件操作数据处理包括：历史数据下载，数据归档（人工订正是老版本功能，新版软件已取消此功能，由MOI部分来完成。）（2）历史数据下载

点击数据处理菜单

历史数据下载

软件操作选择要下载的历史数据选择上传用户确定起止时间开始下载完成（3）数据归档

点击数据处理菜单

历史归档

软件操作选择保存目录点击开始归档完成归档3、数据查询

点击数据查询，显示下拉菜单，如下图所示

软件操作数据查询包括：分钟要素查询，

小时数据查询

当前要素查询

详细要素查询

数据导出

综合查询（1）分钟要素查询

点击数据查询菜单

分钟要素查询

软件操作选择要查询的数据表设置查询要素选择查询时间选择排列方式

点击查看（2）小时数据查询

点击数据查询菜单

小时数据查询

软件操作选择要查询的数据表设置查询时间点击查看（3）当前要素显示

点击数据查询菜单

当前要素显示

软件操作选择要显示的数据表设置查询时间点击查看也可以点击上一分钟、下一分钟按钮进行查看点击文件目录，可以打开当前显示的数据表文件存储目录（4）详细要素查询

点击数据查询菜单

详细要素查询

软件操作选择要查询的数据表设置查询时间点击查看（5）数据导出

点击数据查询菜单

数据导出

软件操作选择要导出的数据类型勾选要导出的数据设置好导出数据的开始时间与结束时间点击开始导出弹出让您填写保存文件的位置和文件的名称填写完成后单击保存（6）综合查询

点击数据查询菜单

综合查询

软件操作选择要查询的数据表选择查询要素设置查询的开始时间与结束时间点击查询弹出查询结果4、设备状态

点击设备状态，显示下拉菜单，如下图所示

软件操作查看各个设备的状态状态每日逐分钟数据表

软件操作5、设备管理

点击设备管理，显示下拉菜单，如右图所示

软件操作（1）设备标定、维护、停用

点击设备管理菜单

设备标定、设备维护、设备停用

点击开始标定（维护、停用）选择传感器选择时间输入操作人、内容点击标定（维护、停用）按钮（2）设备维护登记

点击设备管理菜单

设备维护登记

软件操作在对话框中，用户必须输入要维修登记的传感器、故障时间、故障现象、选择故障类型、故障原因、维修情况、维修人员、维修时间和维修结束时间.点击“确定”就可以保存对某一设备的维修登记信息。若不想保存填写的信息，点击“取消”即可退出。（3）终端维护

点击设备管理菜单

终端维护

软件操作文本框输入将要发送的命令，点击“发送命令”，6、参数设置

点击设备参数，显示下拉菜单，如下图所示

软件操作（1）观测项目挂接设置

点击观测项目挂接设置，观测项目挂接设置的对话框，显示如下信息：

根据各站情况，选择挂接的项目，若要保存，点击“保存”按钮，如要取消，直接点击“关闭”按钮。（2）系统设置

点击系统设置，弹出系统设置对话框，显示如下信息：

软件操作选择值班提醒及提醒方式，若要保存，点击“保存”按钮，若要取消，点击“关闭”按钮（3）报警设置

点击报警设置，显示如下信息：

软件操作报警设置包括：

环境报警设置

流程报警设置（注意将本站没有的项目取消）

质控报警设置

灾害报警设置

状态报警设置（4）启用通信查看

点击启用通信查看，界面显示原始数据，显示如下信息：

软件操作（5）区站参数

点击区站参数，弹出区站参数的对话框，显示如下信息：

软件操作在输入框中输入相应的参数，然后点击“保存”按钮，完成对参数的设置；若不想设置，点击“关闭”按钮即可。点击“导出”可以将参数导出成XML文件进行保存；点击“导入”可以导入XML参数文件（6）分钟极值参数

点击分钟极值参数，弹出分钟极值参数的对话框，显示如下信息：

软件操作点击“导出”可以将参数导出进行备份保存；点击“导入”可以导入参数文件分钟极值参数包括：分月极值参数、其他极值参数（7）小时极值参数

点击小时极值参数，弹出小时极值参数的对话框，显示如下信息：

软件操作点击“导出”可以将参数导出进行备份保存；点击“导入”可以导入参数文件小时极值参数包括：分月极值参数、其他极值参数7、帮助

点击帮助，显示下拉菜单，如下图所示

软件操作（1）、帮助点击帮助，弹出帮助文档（2）关于

软件操作（2）换肤点击换肤，弹出换肤的对话框，用户可以选择一个自己喜欢的肤色，进行设置。

软件操作右键点击树型菜单可进行各类操作，最常用到的是日期时间校准：一、ISOS软件总体介绍二、ISOS-SMO部分构成、安装及操作三、ISOS-MOI部分构成四、视程障碍综合判断算法介绍五、新型站数据文件结构主要内容一、MOI软件二、MOIFTP软件ISOS-MOI部分构成ISOS-MOI部分构成ISOS-MOI部分构成ISOS-MOI部分构成一、ISOS软件总体介绍二、ISOS-SMO部分构成、安装及操作三、ISOS-MOI部分构成四、视程障碍综合判别算法介绍五、新型站数据文件结构主要内容地面集成观测业务软件（ISOS）视程障碍综合判别算法主要内容一、算法执行依据二、特征和区别三、自动化判别算法天气现象自动化观测介绍降水类天气现象传感器冻雨传感器雷暴传感器自动气象站综合判别或直接观测地面凝结视程障碍需通过项目支持开展多传感器集成观测技术研究一、判别算法执行依据类别地面气象观测规范中的定义雾大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能见度小于1.0km轻雾微小水滴或已湿的吸湿性质粒所构成的灰白色的稀薄雾幕，使水平能见度大于等于1.0km~小于10.0km霾大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10.0km的空气普遍混浊现象沙尘暴由于强风将地面大量尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度小于1.0km。（出现沙尘暴一般风力大于四级（约10m/s））扬沙由于风大将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度大于等于1.0km~小于10.0km浮尘尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10.0km。浮尘多为远处尘沙经上层气流传播而来，或为沙尘暴、扬沙出现后尚未下沉的细粒浮游空中而成。主要内容一、算法执行依据二、特征和区别三、自动化判别算法历史数据分析历史数据分析历史数据分析视程障碍现象2分钟平均风速（m/s）相对湿度（%）平均值标准差平均值标准差浮尘3.21.73211扬沙7.92.724.610沙尘暴17.66.810.53.8二、6种视程障碍现象的特征和区别现象名称能见度（km）相对湿度风速大致出现时间雾V＜1.0接近100%小锋面过境前后轻雾1.0＜V＜10.0较潮湿（80%~95%）、稳定小早晚较多霾V＜10.0较干燥（小于80%）、气团稳定小任何扬沙1.0＜V＜10.0

风较大冷空气过境或雷暴、飑线影响时，北方春季易出现沙尘暴V＜1.0

风较大浮尘V＜10.0

无风或风较小冷空气过境前后主要内容一、算法执行依据二、特征和区别三、自动化判别算法判别条件现象名称判别条件能见度（km）相对湿度（%）风速（m/s）24小时变温（℃）雾V<1.0U＞95W≤10.0

轻雾1.0≤V<10.0U＞80W≤10.0

霾V<10.0U≤80W≤10.0

扬沙1.0≤V<10.0U≤80W>10.0

沙尘暴V<1.0U≤80W>10.0

浮尘V<10.0U≤50W≤10.0T≥5（1）、视程障碍识别算法总流程提取自动能见度数据、自动站数据及上次天气现象判别数据。判断是否有降水现象，若有则返回；若没有降水现象，考虑上次是否有视程障碍现象，若没有视程障碍现象，按初次判别方法；若有，按二次判别方法。（2）、初次判别算法二次判别流程二次判别流程二次判别流程二次判别算法数据评估视程障碍类天气现象评估

总体上雾识别的准确率较高。

人工观测能见度数据与能见度仪数据偏差造成统计的视程障碍现象的准确率较低。建议观测时人工参考自动能见度数值。视程障碍类天气现象评估评估期间，各站均观测到轻雾和无现象，安徽、北京、湖北、江苏、重庆观测到雾现象，除安徽外各站均观测到霾现象，仅北京出现浮尘，扬沙、沙尘暴未出现。现象集中发生在相对湿度大于等于80%风速小于10m/s时或相对湿度小于80%风速小于10m/s情况下，总体上误判率高于漏判率。现象安徽北京广东浙江湖北江苏上海重庆平均值雾9250--9082-7578霾-010094086408958轻雾3843851006055644561扬沙---------浮尘-50-------沙尘暴---------1、准确率评估二次判别算法数据评估现象湿度风速安徽广东浙江江苏上海重庆雾相对湿度≥80%风速≥10m/s0--0-0风速＜10m/s8--0-25相对湿度＜80%风速≥10m/s0--0-0风速＜10m/s0--18-0霾相对湿度≥80%风速≥10m/s-00000风速＜10m/s-06055相对湿度＜80%风速≥10m/s-00000风速＜10m/s-0014553轻雾相对湿度≥80%风速≥10m/s000000风速＜10m/s471201867相对湿度＜80%风速≥10m/s000000风速＜10m/s134026047扬沙相对湿度≥80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------相对湿度＜80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------浮尘相对湿度≥80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------相对湿度＜80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------沙尘暴相对湿度≥80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------相对湿度＜80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------视程障碍现象误判率表（%）现象湿度风速安徽广东浙江江苏上海重庆雾相对湿度≥80%风速≥10m/s0--0-0风速＜10m/s0--0-0相对湿度＜80%风速≥10m/s0--0-0风速＜10m/s0--0-0霾相对湿度≥80%风速≥10m/s-00000风速＜10m/s-00000相对湿度＜80%风速≥10m/s-00000风速＜10m/s-00002轻雾相对湿度≥80%风速≥10m/s000000风速＜10m/s1001301相对湿度＜80%风速≥10m/s000000风速＜10m/s100100扬沙相对湿度≥80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------相对湿度＜80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------浮尘相对湿度≥80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------相对湿度＜80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------沙尘暴相对湿度≥80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------相对湿度＜80%风速≥10m/s------风速＜10m/s------视程障碍现象漏判率表（%）新的判别算法及条件现象名称判别条件十分钟能见度（km）十分钟滑动平均相对湿度（%）风速（m/s）24小时变温（℃）雾V<0.75U≥80

轻雾0.75