人工读取区域自动气象站存储数据的方法与技巧.pdf

第 2期 2 0 1 5年 6月 气 象 水 文 海 洋 仪 器 M e t e 0 r o l o g ica I ， Hy d r o l o g ica l a n d M a r in e I n s t r u me n t s NO 2 J u n 2 0 1 5 人工读取区域 自动气象站存储数据的方法与技巧 黄 锐 ， 任伟 颖 ， 蓝 天飞 ( 湖 北省 十堰 市气象局， 十堰 4 4 2 0 O 0 ) 摘 要 ： 区域 自动 气象站 采集 的气 象 数据 通 过 GP RS无 线 网络进 行 传 输 ， 很 大 程 度 上依 赖 移动基站 G P R S信号。由于受信号干扰 、 雷击、 山洪灾害等 因素 的影响常会导致移动基站 障， 造成区域 自动气象站不能正常传输数据。为 了及 时获取气象资料， 做好 气象服务， 采取 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 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 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 中图分 类号 ： P 4 1 5 文献 标识 码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 6 0 0 9 X( 2 0 1 5 ) 0 2 0 0 8 7 0 4 M e t ho d s a n d t e ch niq u e s o n r e a d ing t h e m e t e 0 r O l O g ica l d a t a o f r e g io na l AW S ma nu a l l y H u a n g Ru i， Re n W e iyi ng， La n Ta n f e i ( S h iy a n M e t e o r o l o g ica l Bu r e a u， S h iy a n 4 4 2 0 0 0 ) Ab s t r a ct ： Th e t r a n s mis s i o n o f me t e o r o l o g ica 1 d a t a co l l e ct e d b y AW S ( a u t o ma t ic me t e o r o l o g ica 1 s t a t io n ) iS b a s e d o n GPRS wir e l e s s ne t wo r k a n d GRPS s i gna l o f mo bil e s t a t io nTo a gr e a t e xt e nt ， it m o r e d e p e nd s o n GRPS s ig na 1 Ho we v e r ，t he AW S ca n n ot t r a ns f e r da t a r e gul a r l y s o m e t ime s be ca us e o f mo bil e s t a t io n ma l f u nct io ns which a r e a t t r ib ut e d t o s ome in e v it a bl e f a ct or s s u ch a s s ig na l in t e r f e r e n ce， t h u n d e r s t r ik e a n d mo u n t a in f l o o d I n o r d e r t o o b t a in me t e o r o l o g ica l d a t a a n d d o a g o o d j o b o n we a t h e r s e r v ice ， i t i s u na vo id a bl e t o ma nu a l l y r e a d a n d t r a ns f e r da t a This p a pe r dis t in gu is h e s t wo t yp e s o f r e a d in g co mma n d f o r a u t o co l l e ct o r ma n u f a ct u r e d b y H u a y u n M e t e o r o l o g ica l S cie n ce a n d Te ch n o l o g y Gr o u p Co ， LTD a n d W u x i Ra d io S cie n ce I n s t it u t e o f J i a n g s u Th e me a n i n g o f co l l e ct o r e n co d in g f or ma t i s d e s cr ibe d in d e t a i l TWO k ind s o f in t e r p r e t a t ion m e t h od s a nd ca l cul a t ing s k il l s a b o ut t h e e n co d ing f or ma t o f a u t o co l l e ct o r a r e int r o du ce d r e s pe ct iv e l y Ke y wo r ds ： r e g io na l a ut oma t i c we a t he r s t a t io n； da t a； r e a d ma nu a l l y 0 引言 由于区域 自动气象站多建在野外 ， 数据传输 依赖于移动信号质量 ， 常会 由于各种原因造成移 动基站信号突然 中断而无法正常传输。例如 ， 在 2 0 1 2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 安 排 技 术 骨 干 奔 赴 受 灾 地 ， 采 用人 工手 段 从 区域 自动 气 象 站 采集 器 中获 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 8 2 0 作者简 介 ： 黄锐 ( 1 9 7 7 一 ) ， 男 ， 大学 ， 工程师 主要从事气 象技 术保 障工作 于故了苏明 8 8 气 象 水 文 海 洋 仪 器 取了灾害发生时缺报的雨量数据， 为灾情评估 、 政 府救灾减灾工作 以及灾后 的气象 服务提供 了详 实 、 准 确地气 象 资 料 。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 存储数据 。而近年来 ， 由于 区域 自动气象站设备 的升级换代， 现有的多要素 自动站无法直接显示 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 。 1 利用调试软件读取存储数据的方法 鉴于本省多要素区域 自动气象站分别为华云 公司生产的区域 自动气象站和江苏省无线电科学 研究所生产的区域 自动气象站两种设备 ， 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 ， 以 本 文 介绍 的两 种设备为例 ： 华云 HY一 3 2 1区域 站串 口设置波特 率 为 9 6 0 0 b p s ， 江 苏 无 锡 区域 站 波 特 率 为 4 8 0 0 p b s 。下 面 分 别 对 这 两 种 设 备 存 储 数 据 的 读 取方 法进 行介绍 。 1 1 HY 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 R S - 2 3 2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， 如图 1 所示。 ( 接计算机 器 2 2 互 二 互 _。 5 5 0 一 接采集器) 孔式D N连接器 孔式D 形连接器 图 1 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 ， 参数设 置见表 1 。 表 1 H Y - 3 2 1采集器参数设置 区域 自动气象站型号HY一 3 2 1型 通信端口 波特率 校验位 数 据位 停止位 计算机 与采集器相连端 口号 9 6 KB N0NE 8 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 2 。 表 2华云采集器存储数据查询命令 获取类别 获取命令 获取当前分钟数据 GE TMI ND ATA! 获取当前小 时数据 GE THOURD ATA! 获取多个小 时数据 GE THOURD ATA + 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 S E TT I ME+ 设 置时间( 年月 日时分秒) 1 1 2华云采集器存储编码的解读 打开气象设备 自动测试程序一四要素设备一 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 HY3 2 1两要素温雨站为例 ， 例如 ： 需 要查询小 时数据 ， 在命令 栏 内输 入 GE THOUR D AT A! ， 发送命令， 串口回应数据栏就会 出现如 ： 2 01 4 0 71 6 1i0 0 6 0 2 4 8 25 3 11： 15 2 4 8 1 1： 01 1 35 的数据 编码 。编 码 中 2 0 1 4 0 7 1 6 1 1 0 0为 当前 的年 月 日时分 ， 6 0为该 小 时 的雨 量 数 据 。 由于 HY 一 3 2 1 采 集 器有 0 1 mm、 0 5 mm 两个雨 量接 口 ， 目 前 只 采 用 了 0 1 mm 的 雨 量 接 口。 这 里 6为 0 1 mm接 口小时雨量 0 6 mm； 0为 0 5 mm 接 口小时雨量 0 0 mm。2 4 8为当前温度 2 4 8， 2 5 3为最高温度 2 5 3， 1 l ： l 5为最高温度 出现 时 间 ， 2 4 8为最 低 温 度 ， 1 1 ： O 1为 最 低 温度 出现 时 间 ， 1 3 5为 主板 电压 1 3 5 V。如 需 获 取 多个 小 时 数据 ， 例 如 ， 需 要查 询 2 0 1 4 0 7 1 6 T0 9 ： 0 0 1 4 ： O O 的 雨 量 数 据 ，输 人 命 令 ：G E THOUR DAT A2 0 1 4 0 7 1 6 0 9 2 0 1 4 0 7 1 6 1 4 1 ， 发 送 命 令 ， 返 回数 据 编码 为 ： 2 O 1 4 0 7 1 6 O 9 0 O 7 0 2 7 2 2 8 0 8： 01 2 6 8 8： 0 8 1 3 5 2 0 1 4 0 7 1 6 1 O 0 0 6 0 2 6 0 2 7 7 9： 1 4 2 6 0 9： 5 7 1 3 5 2 0 1 4 0 7 1 6 1 1 0 0 2 9 0 2 4 8 2 6 0 1 0： 0 1 2 4 8 1 0： 5 5 1 3 5 2 0 1 4 O 7 1 6 1 2 O O 0 0 2 7 0 2 7 0 1 1 ： 5 8 2 4 7 1 1 ： 3 2 1 3 5 2 O1 4 O7 l 6l 3 O O 1 4 0 2 8 2 2 8 6 1 2： 1 6 2 7 1 1 2： 0 1 1 3 5 2 O 1 4 O 7 1 61 4 0 O 0 0 2 8 5 2 8 5 1 3： 5 3 2 8 2 1 3： 01 1 3 5 从 编码 中 可 以看 出 O 9 ： o 0雨 量 为 0 7 mm， 1 O ： O O雨 量 为 0 6 mm， 1 1 ： O O雨 量 为 2 9 mm， 1 3 ： 0 0雨量为 1 4 mm， 雨量值累加得 5 6 mm， 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 2 4 7 ， 出 现 在 l l ： 3 2 ， 最高 温度 为 2 8 6 ， 出现 在 1 2 ： 1 6 。 2 Z QZ A 自动站采集器读取命令 江苏无 锡 的采 集 器 同样 是 通 过 R S 一 2 3 2接 口 第 2期 黄锐 ， 等 ： 人工读取 区域 自动 气象站存储数据的方法与技巧 8 9 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 。把笔记 本 电脑 与 自动站采 集 器连 接好后 ， 运行厂家的 Z QZ自动站调试软件 ， 在“ 设 置” 菜单 中选取与自动站型号相对应的参数 1 ， 参 数设 置见 表 3 。 表 3 Z QZ - A采集器参数设置表 区域 自动气象站型号 z Qz AE型 通信端口 波特率 校验位 数据位 停 止位 计算机与采集器相连端 口号 4 8 0 0 b p s 偶校验 8 1 所有 设置 完成 后 ， 在软 件界 面上 点击 “ 收实 时 资料 ” 查 询 自动站 采集 到 的实时 数据 ， 如 出现 当前 实时气象数据则证明各项参数设置正确 ， 下面就 能够通过 自动气象站主控器的相应命令对存储的 数据进行人工读取 。相应查询命令见表 4 。 表 4 Z Q Z - A采集器存储 数据查询命令表 查询类别 查询命令 最新 实时数 据命令 定时次定 时数据命令 查询主控 器 日期命令 查 询时间命令 M ES P R E月 日 时 分 DATA TI M E 2 1 Z QZ - A主控 器编 码的解 读 由于 Z Q Z 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 内存储 数 据 的格 式 顺 序 为 ： 气象 要素 采集 时 间一 当 日的最 高 气 温 以及 最 低气温出现时间一2 4 h降水量一采 集时次的气 温一最高气温和最低气温一采集时次 的降水量， 这其 中的每一组数据编码用若干个“ ” 符号分隔 开来 引。比如用人工读取的一个区域 自动气象站 7月 1 3日 1 4 ： 0 0采 集数 据编 码为 ： P RE 0 7 1 3 1 4 O 0 0 7 1 3 1 4 0 0 |f|f l| 、3 0 3 黾| f| 0 0 6 f|f f f| | | f|0 2 0 4 0 2 2 5 0、5 4f 0 0 0 0 1 f 1 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O 0 0 O O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O 0 0 0 O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ， 编码 中 P R E 0 7 1 3 1 4 o 0 是读取主控器内定时存储数据编码的命令。 第 1 组 编码 0 7 1 3 1 4 0 0的解 读 ： 是指数 据采 集 的时 间 ， 即 7 1 3日 1 4 ： 0 0 。 第 2组 编码 1 3 3 1 0 3 5 5的解 读 ： 分别是 查询 时 段 内最高气温和最低气温出现的时间， 从数据 中 可 以看 出最 高气 温 的 出现 时 间是 1 3 ： 3 1 ， 最 低 气 温 的出现 时间是 O 3 ： 5 5 。 第 3 组 编 码 0 0 6 1的解 读 ： 是 指 2 4 h内的 总 降水量为 6 1 mm。技术人员在读取这一组数据 时需要 了解到 Z QZ A 型区域 自动气象站中主控 器存储 的 2 4 h降水量 ， 是指从查询时段起至之前 的 2 4 h总降水量， 总降水 量时段是从 7月 1 2日 1 4 ： O 1到 7月 1 3日 1 4 ： O 0。 第 4组编码 0 2 0 4 0 2 2 5 0 1 5 4的解读： 这组数据 中每 4个 数 字 为 一 组 ， 0 2 0 4代 表 当前 气 温 为 2 0 4、 0 2 2 5 代表最高气温为 2 2 5、 0 1 5 4代 表 最低 气温 为 1 5 4 。 第 5 组 编码 的解 读 ： 0 0 0 0 1 f 1 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0为采集 时次 的分 钟 雨量 数 据 ， 有 降水 数 据 时其反应 的是 1 2 0位 的十六进制编码 ， 无 降水数 据 时则 表现 为 No r a i n 。 2 2 人工读取 降雨量数据 的计 算方法和计算 技巧 在 计算 Z QZ A 主控器 存储 的 降雨量数 据 时 ， 需 要 了解 降雨量 数据 在 主控器 中显示 为 1 2 0位 的 十六进 制数 的编 码 ， 1 rai n的采 集 雨 量 用 两 位 十 六 进制 数表 示 ， 例如 ： 0 0 0 0 I f l b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ， 从这组编码中可以看出第 3 rain和 第 4 rain的编码 为 1 f 和 1 b ， 把 十六进 制转 为 十进 制 一十六进 制 十位 1 6 + 十六 进 制 个位 ( 根 据 十 六进制数中 AF分别对应数字的 1 0 1 5 ) ， 可 以算 出第 3 mi n和 第 4 rain的降雨 量 分 别 为 3 1 mm和 2 7 mm， 第 3 rain和第 4 mi n的雨 量 相加 ， 即得 出查询 时次 的总降水量 为 5 8 mm。 在 编码 中 ， 查询 时 段 的雨 量 值 是 从 采集 时 次 的前 一 时次第 1 min至采集 时次整时雨量的累加， 例 如查 询 1 7 ： O 0的 正点 降 雨 量 ， 编码 反 应 出 的相 应 时次为 1 6 ： O 1 1 7 ： O O降雨量的累加值。湖北省 区域 自动气 象 站 每 1 0 rain向 中心 站 数 据 库 传 送 1次资 料 ， 所 以 在读 取 数 据 库 内 1 0 rain雨 量 时 ， 读 取 的也是 相应 时次 O 1分 至 采 集 分钟 的雨 量 累 加后的数值 。 人 工读 取存 储 数 据 的 过 程 中 ， 简单 的通 过 累 加雨 量编码 内每分 钟 的降雨量 ， 不 仅耗 时长 ， 也 容 易 出现计 算或 重 复 累加 的错 误 ， 不 方便 用 于准 确 读取降雨量资料口 。通过实践经验 ， 这里介绍一 9 0 气 象 水 文 海 洋 仪 器 种更为简单快捷 的方法， 即相邻 比较差值的方法 来计算查询时段的雨量值 。例如 ， 分别读取主控 器 内 1 3 ： O o