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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
Methods and Techniques of reading the meteorological data of AWS manually
Huang Rui,Ren Weiying,Lan Tianfei(Shiyan Meteorological Bureau, Shiyan, 442000)Abstract: The transmiion of meteorological data, collected by AWS(automatic meteorological station), is based on GPRS wirele network and GRPS-signal of Mobile station.However, sometimes, AWS can not transfer data regularly, because of Mobile station malfunctions which are attributed to some inevitable factors, such as signal interference, thunder-strike and mountain flood.So it is unavoidable that manually read and transfer data.This paper introduces some methods and techniques for manually reading meteorological data from AWS, distinguishing two types of reading-command of auto-collector, elaborating detail meanings and two kind interpretation methods and calculating skills of the encoding format of auto-collector.Keywords: AWS(automatic meteorological station);meteorological data;manually read
1.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。2.1 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
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）!
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：201407161127 6 0 248 253 11:15 248 11:01 135的数据编码，编码中201407161127为当前的年月日时分，6 0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：GETHOURDATA***71614!，发送命令，返回数据编码为：
201407160900 7 0 272 280 8:01 268 8:08 135 201407161000 6 0 260 277 9:14 260 9:57 135 201407161100 29 0 248 260 10:01 248 10:55 135 201407161200 0 0 270 270 11:58 247 11:32 135 201407161300 14 0 282 286 12:16 271 12:01 135 201407161400 0 0 285 285 13:53 282 13:01 135 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。3 ZQZ-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2 ZQZ-A采集器存储数据查询命令表
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
3.1 ZQZ-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：
pre 06 23 16 000 6 23 1 6 0 0 / / / / / / / / / / / / / / / / // / / 1 4 3 1 0 3 5 5 / / / / / / / / / / / / / / / // / / / 0 0 6 1 / / / / / / / / / / / / / / / / / / // / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / 0 20 4 0 2 2 5 0 1 5 4 / / / / / / / / 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 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 0 0 0 0 0 0
编码中的：pre 06 23 16 00 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，(No rain)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：0 0 1f 1b 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 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，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 10 min 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。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，14－15时的差值为 17.8mm，15 －16 时的差值为37.8mm，16 －17 时的差值为28.7mm，然后将五个时次雨量值之间的差值相加就得出这五个时次的雨量累加值。结语
虽然华云HY系列自动站和江苏无锡ZQZ-A系列自动站在数据采集和数据传输方面都相对稳定，但还是无法避免一些特殊灾害性天气造成的通信故障以及设备本身故障造成数据传输中断，特别是在汛期中，降水的观测资料对区域性的天气预报和气象服务都十分重要。因此，掌握采用人工方式从自动站采集器中读取观测资料非常必要。技术人员只有在实践中不断探索和积累经验，熟练掌握人工采集自动站观测资料的方法和快速准确读取存储资料的技巧，才能更好地保障区域自动气象站观测资料的准确性和连续性，使区域自动气象站在气象预报、气象服务中充分发挥其保驾护航作用。
作者简介：黄锐（1977-），男，大学，工程师，主要从事气象技术保障工作
参考文献：
[1] 中国华云.新型区域站安装维护手册[Z].2011 [2] 李中华.区域站安装维修手册[Z].2010 [3] 李黄.自动气象站实用手册[M].北京：气象出版社.2007 [4] 陈焰犊，胡进平，康学良，等.人工读取ZQZ－A区域自动站存储数据的方法[J].贵州气象，2011, 35（3）：52－54
