气象监测
气象监测范文第1篇
关键词：赤潮大气环境监测 气象灾害 遥感监测红外线
Abstract: LianJiangXian in fujian province, is located in the east coast of north of minjiang river mouth, east and Taiwan, whereas matsu islands, west alongside fuzhou, south of minjiang river estuaries, which BeiKong MinZhe channel, geographical location is outstanding, is the first of the five set in fujian province XianFen, and also one of China's "the land of fish and rice", as the channel west bank economic zone of the capital of the central city is an important part of fujian province, fuzhou implementation of minjiang river mouth new growth in important areas of the battle of regional development. In recent years, with LianJiang the continuous development of the economy, and the atmospheric environment worsening, the emergence of a red tide and all kinds of other secondary disasters, monitoring of the market continuously expanding, and the task of forecast service is in recent years the forecast of the emerging, it can make services more considerate. In order to better serve the LianJiangXian economic construction, People's Daily life, completes the atmospheric environmental monitoring and forecast service is very necessary.
Keywords: red tide atmospheric environment monitoring meteorological disasters infrared remote sensing monitoring
中图分类号：[P951]文献标识码：A 文章编号：
前言
连江县总面积4280平方公里，其中海域面积3112平方公里、陆域面积1168平方公里，属亚热带海洋性季风气候，具有温润潮湿、四季分明、夏长冬短、雨量适中、台风频繁、夏旱突出、三寒明显的特点，立体气候差异较显著。近年来，随着城市建设的加快、城市人口的剧增和经济迅猛的发展，在全球气候变化的大背景下，各种极端天气气候条件频繁发生，气象灾害造成的损失和影响不断加重，气象灾害的突发性、反常性和不可预见性日益突出。随着我县未来经济总量和人口密集度的增加，气象灾害对经济社会安全运行和人民生命财产安全构成更加严重的威胁。
连江县依山临海地形复杂，台风、暴雨、大风（龙卷风）、雷电、冰雹、高温、干旱、寒潮、霜冻、低温阴雨和大雾等灾害性天气频发。由此引起的山洪、泥石流、山体滑坡、坍塌等地质灾害以及森林火灾、海洋赤潮等次生灾害的发生发展也较为严重。据相关部门统计，气象灾害造成的损失占所有自然灾害总损失的百分之八十以上。防御气象灾害已经成为我县公共安全的重要组成部分，成为政府履行社会管理和公共服务职能的重要体现。
灾害性天气频发，大气环境监测随着社会的需求越来越受到政府的重视。大气环境质量监测、大气污染防治、大气环境科学及工程的研究，都必须是在科学、准确地测定大气环境参数的基础上进行。而环境监测又离不开监测仪器。大气环境监测仪器主要用于大气环境质量监测和相关污染源监测等方面，是环保源头信息传输的依据，也是大气环境质量评价、大气环境质量监控和环境科学管理的必要手段，同时也是实现环保装备机电一体化，提高大气污染治理设备自动化水平的重要环节。
1.大气环境与监测现状
由于大气污染造成的全球环境空气CO2浓度增高，致使气候变暖；硫氧化物等的过量排放，使酸沉降的范围有增无减；人类活动大量排放氟利昂类（CFC）化合物，破坏大气中的臭氧，形成“臭氧空洞”。这已形成广为人知的极为严重的现代全球环境问题。随着城市空气污染日益加剧，空气中有毒有害物的污染也逐步加强，而且这部分污染所造成的危害更隐蔽，机理更复杂。如大气细微颗粒物（PM2.5）、多环芳烃（PAHs）、半挥发和挥发性有机物（二恶英等）是典型的代表，它们不仅有很强的毒性，而且对人体内分泌系统有干扰作用，许多大气污染物有致畸、致癌和致突变作用，对人类的生存和繁衍构成了严重的威胁。
随着大气环境污染的日趋严重，为防治污染，保护大气环境，一些发达国家开始针对大气环境监测进行研究工作。到上世纪七十年代左右，许多发达国家相继建立了大气监测与管理系统，实现了对一定地区多点、实时、连续的大气环境监测，尤其是对大的工业锅炉、烟尘、粉尘等较严重的大气污染源的在线连续联网监测。目前，美国已经建立了由 250 个部级监测站和众多的州县级监测站组成的监测网络，利用计算机、传感器、自动控制等多项先进技术，构成了由联邦政府统一管理、覆盖全国范围的大气污染自动监测网络。联邦政府将全国分为十几个大气监测区域，监测区域内的各个州、市的监测点构成子监测系统，通过互联网将各监测点的测量数据随时发送政府的大气监测中心，并由中心服务器进行数据处理和储存到数据库中。各监测点针对各种大气中的污染物含量设置了超标报警系统，如果发现企业的某种污染物如硫化氢浓度超过了设定的排放标准，监测系统就会发出报警信号，并将超标污染物的信息数据传输到相关的监管部门。
但我国由于经济发展相对落后，难以对环保进行真正的有效投入。到 2000 年左右，国家环保总局确定把建设空气质量自动监测网络系统作为工作重点，开展全国环境监测建设规划，并逐步建立重点城市的空气质量日报，开始实施 130 个城市的环境空气质量监测系统的建设项目。
2.大气环境监测与预报技术
2.1监测方案
福建省的大部分县市的气象服务站站均开展对TSP、细颗粒物（PM1、PM10）、酸沉降、黑炭、能见度、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）、大气辐射、二氧化碳（CO2）、气溶胶光学特性等项目的定位连续监测，并同步开展气象要素观测，连江县也于2010年在全县22个乡镇布设了气象自动观测点。监测方法和仪器有大气颗粒物观测、酸沉降观测、能见度监测、部分反应性气体、温室气体CO2监测气、溶胶浊度观测、气溶胶光学厚度观测、辐射观测、地面常规观测等十项。
2.2监测技术手段
2.2.1遥感监测
大气环境遥感监测技术按其工作方式可分为被动式遥感监测和主动式遥感监测，被动式遥感监测主要依靠接收大气自身所发射的红外光波或微波等辐射而实现对大气成分的探测;主动式遥感监测是指由遥感探测仪器发出波束、次波束与大气物质相互作用而产生回波，通过检测这种回波而实现对大气成分的探测。
目前，利用被动式空基遥感对大气环境监测主要包括：对臭氧层的监测，对大气气溶胶和温室气体如CO2、甲烷(CH4)的监测，对大气主要污染物、大气热污染源以及突发性大气污染事故如沙尘暴等的监测。大气环境污染主要体现在大气污染物上，大气污染物的种类约有数千种已发现有危害作用，而被人们注意到的有100多种，其中大部分为有机物。笔者为了论述方便，将大气污染的主要污染物按污染区域及污染性质分为3大类，第1类为区域性污染的大气污染物，主要有SO2、氮氧化物、大气颗粒物(包括可吸入颗粒物)、有机污染物等;第2类为灾害性大气污染，如沙尘暴、有毒气体的泄漏等;第3类为在全球变化中起着不可忽视作用的污染物，如对流层气溶胶、臭氧(O3)、CO2、甲烷(CH4)等。
大气环境的主动式空基遥感监测主要是星载或机载的微波雷达。此外，还有微波高度计和微波散射计。主动式雷达是由发射机通过天线在很短的时间内向目标物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接受目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。不同物体，回波信号的振幅、位相不同，故接受处理后，可测出目标地物的方向、距离等数据。目前，许多国家都制定了空间雷达探测计划，美国NASA于1993年首先利用机载的探测雷达监测了大气中气溶胶的分布，1998年NASN再次利用载有雷达的极轨卫星测量了大气中的气溶胶、水汽、臭氧等成分；1994年，Bourdon.A在希腊雅典利用机载差分吸收雷达测量了雅典市上空的光化学雾，获得了一些大气污染物空间分布数据，如SO2、NO2、O3和气溶胶等的分布，取得了较好的效果。
2.2.2红外线传感技术
红外吸收型气体传感器主要是基于不同气体对光的吸收频谱范围不同而构成的。根据光学谱吸收理论，许多化合物分子在红外波段都具有一定的吸收带，分子本身的原子结构决定了吸收带的强弱及所在的波长范围，化合物的分子对红外光谱内某一个或某一组特定波段内的辐射有选择地吸收形成特征吸收带。当不同波长的红外光线照射到某一气体时，某些波长的光强被气体选择性的吸收而减弱，从而形成红外光谱吸收带；因此，当知道某种物质的红外光谱吸收带时，便能从中获得该物质在红外区的吸收波长峰值。
3.新兴的监测方式
由于连江县属于临海地区，在对大气环境监测时就可以采用潜艇大气环境监测技术。我国潜艇空气成分分析技术主要经历了检定管分析技术、EPR-IR-TC分析技术、色谱法分析技术(GC)及质谱法分析技术等阶段。从20世纪70年代开始我国潜艇装备了3种固定式分析仪器：热导氢分析仪、顺磁氧分析仪和红外二氧化碳分析仪，用来分析舱室大气中最重要的成分。1982年又装备了艇用色谱仪，能分析9种大气组分。另外，还陆续配置了能分析12种气体的检定管分析器和测氢计、便携式氢、氧分析仪、一氧化碳分析仪等。
最新发展的质谱分析仪器是基于陆用设备发展而成的，整个质谱仪由多通道采样系统、校准系统、真空系统、分析系统、数据处理系统、电气和控制系统组成其分析过程为：在2个相对的极杆之间加电压(U+Vcosωt)，在另2个相对的极杆上加电压-(U+Vcosωt)。与前述双聚焦仪的静电分析器类似，离子进入可变电后，只有具合适的曲率半径的离子可以通过中心小孔到达检测器，满足式(1)和式(2)。改变U和V并保持U/V比值一定，可实现不同m/z离子的检测。
4.气象预报服务
加强大气环境监测，离不开气象预报服务。近年来，针对日渐严重的大气污染等事件，连江县加大投资力度，投入相当资金，出台了连江县气象灾害防御规划，随着气象卫星、天气雷达、数值天气预报产品的不断研发应用和自动气象观测系统建设的初具规模，气象监测预报技术水平也不断提高，气象灾害预警信息覆盖面与服务面不断拓宽，电视、电台、电话、传真、手机短信、气象网站、气象终端触摸机、LED电子显示屏等现代信息传播手段的广泛应用，多部门联动的大气环境与气象灾害防御机制建设取得初步进展，社会经济效益日益显著。
总结
对大气环境的监测与服务还需要采取更先进的手段，从而获得更加精确的数据。一般情况下我们都是从地面监测大气，那么我们也可以利用卫星来观察与监测，从高空中获得大气的数据。同时要加大了解连江县大气环境对气象预报服务工作提出的新需求，建立大气环境天气预报预警平台，充分发挥已建气象灾害预警预报平台的科技带头作用，通过发展天气数值预报模式，完善风暴潮数值预报模式、海雾中尺度模式，利用立体气象探测体系获取的观测事实，探索高空－大气相互作用机制和天气系统演变的精细化过程，提高大气环境气象预报的精细化水平，建立适合发展要求的大气环境天气预报预警平台。同时要完善政府主导、部门联动和社会参与的新体制，举全社会之力，共同做好为完美大气环境的气象服务工作。相信有了良好的监测合作，连江县的天空会更蓝和更美。
参考文献
[1]张平官等.连江县志.方志出版社:1-2.
[2]温克刚.中国气象灾害大典.气象出版社:2007，97-102.
[3]吴振玲等；采暖期间区域气象条件与天津大气污染概率关系.气象科技；2008年6期.
[4]伍开宝;城市大气环境安全监测的研究[J];化学工程与装备;2009年08期
[5]吴端桂;环评大气预测工作的探讨[J];化学工程与装备;2010年09期
[6]李佳;环境污染事故应急处理专家系统研究[D];天津大学;2009年
气象监测范文第2篇
关键词：物联网；农业气象；监测
中图分类号：P42 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160230201
前 言
随着计算机技术的飞速发展，使得物联网技术发生了巨大的改变，应用的范围也在不断扩大。过去，农民知道的农业气象信息多是依靠农务经验推算出来的，但是现在则可以应用物联网了解更为精准的数据与信息。物联网是现代化互联网的一种延伸与发展方式，但是物联网的技术及相关概念还是与互联网相同的。而广泛推行物联网，不仅能够实现全部物体之间的联系，还要实现物体与网络以及网络与人类之间的连接，这样才能最大限度的发挥出物联网的价值。
1 实现物联网与互联网之间的联系
物联网，从字面意思理解就是实现物品与物品之间联系的网络。而物联网的最终目标就是要实现所有的物体与网络之间的联系，从而使人类达到智能生活，即通过网络控制物体，或者是获取物体中的相关数据信息[1]。而物体具有很多种类别，当不同的物体处于相同的网络当中，就需要对物体的身份进行识别，然后根据类别进行区分。由于物联网还处于发展实践阶段，因此没有较为完善的管理系统，无法统一进行规划，但是不同的物联网含有属于自身特质的识别信息身份的方法，就像超市中商品上的条形码或是电子标签，是属于商品自身的身份象征。而为了方便物联网对农业气象进行实时监控与检测，应当在互联网中连接带有电子标签信息，这样可以方便于对信息的识别与分类。
2 利用电子标签对农业气象信息进行识别
想要规范监督农业气象信息数据的系统，应当在现有的通信网络中连接监督并检测节点，以此完善物联网监督系统，方便对气象信息进行识别与区分。然后就是区分监督及检测的网络，因为农业气象信息可以根据其不同的类型通过不同的检测网络识别出来，例如，旱地的气象信息、农林的气象信息、湿地的气象信息等。通过不同性质的农业气象信息，细化检测到的数据信息。
如果检测到的数据因为非常相似而不能够被系统区分出来，导致用户无法查找到相关的数据。或是在农业气象监督系统中，设有多个检测节点，并在监督范围之内每一个地点都有1个检点，例如检测范围内的1座山上，相同时间内山上、山下的气候均不同[2]。面对这种情况，应当制定出科学而独立的检测节点，这样就可以对检测到的的信息进行身份识别，从而使用户能够获得更加精确的气象信息。
3 构建农业气象监督及检测的系统
在利用电子标签对农业气象信息进行识别以后，应当构建出科学合理的农业气象监督及检测的系统，这样就能够将监督及检测的节点与物联网进行连接[3]。因为检测系统是针对农业气象信息而设置的，因此则需要利用对应的传感器技术，将智能的传感器节点与网络进行连接。
在我国的农业气象监督系统中对气象信息进行身份识别时，并没有使用电子标签的技术，而是通过计算与多层的部署，固定相应节点的位置。利用节点在相应的软件系统中输入识别信息，这样当传输气象数据时，可以将idinfo 数据结构与信息一同进行传输，从而将气象监控系统中的身份信息与气象数据共同传播到网络中，实现信息的身份识别。采用这种方法，不仅可以节省电子标签的设备，还可以定期循环的获取互联网上节点的信息。
4 结 论
本文提到的是以ZigBee协议为设计基础的传感器网络系统，尽管能够实现对农业气象信息的实时监控，但是仍然存有很多的问题需要解决，只有扩大信息储存容量，增加云计划思想，将物联网作为对农业气象信息监督并管理的设计目的，实现使用上层数据来充实云计算的目标，最终将能够应用到智能检测农业信息、治疗、物流甚至更多行业当中，并起到丰富人类生活，提升生活质量的作用。
参考文献
[1] 张宇.基于物联网技术的农业专家系统的研究与实现[J].农业与技术，2014（11）：23.
气象监测范文第3篇
摘要：到报监测是气象水文数据传输、处理等的重要环节，其实时性是关键设计目标。通过分析文件目录扫描方法和消息通知机制的应用特点，结合气象水文资料传输、处理规程及应用模式，重点阐述了结合实时性和可靠性要求的到报监测方法，并给出一种重构性强、应用灵活的到报监测模块的设计方案。
关键词：气象水文资料到报监测；实时性；FileSystemWatcher；目录扫描；软件设计
中图分类号：P4文献标识码：A
1引言
到报监测旨在获取最新到达的资料信息，既是资料传输业务监控管理的主要内容，也是资料处理应用系统的重要组成部分。气象水文资料应用实时性要求高，及时响应资料到达状态，提高到报监测的实时性，是资料实时处理的前提。
有别于计算机数据库系统，气象水文资料在生成、处理和转储等应用过程中，多以磁盘文件的形式存储，效存储在计算机系统中的一般文件，其特点主要表现为种类多，到报量、到报时间粒度、数据大小差异性大，数据文件按照类别存储在不同的目录，文件名称中多含有与时间或者类别相关的信息；其信息服务应用特点是时效性强、更新快，操作系统多样，数据访问复杂等。因此气象水文资料到报监测的实时性设计难度大。
常规获取资料到报的方法是进行两次目录扫描，对比前后扫描结果，提取资料更新信息。该方法对于目录内文件较多时，获取的周期就会过长，且频繁的扫描影响系统效率。另一种方法是基于Windows消息机制的文件系统监视，实时响应资料更新，但是该机制由于缓存溢出等多种原因而时常失效。
本文结合目录扫描方法和消息通知机制，利用气象水文资料及其使用要求的特点，通过优化变更信息获取方法，设计了基于队列管理的多任务到报监测方法，能够有效提高相关应用的实时性和可靠性，并采用面向接口的软件设计思想，给出了易于维护的软件设计[2]。
2监测方法
2.1定时轮询
定时轮询方法是按照一定时间间隔扫描整个被监视目录及其子目录中的文件，记录每个文件的属性（例如：文件最后修改时间、HASH值、CRC校验码等），比较前后两次扫描获得的信息，筛选出变化的资料，是一种可靠的方法。
但是，这种方法的缺点也很明显：首先，扫描一遍目录需要花费一段时间，如果目录中文件或子目录数量过多、目录层次过深，扫描花费的时间可能会更长，对于实时性要求高的应用来说，是不允许的；其次，频繁的文件扫描需要对文件进行操作，如果这时恰好也有其它程序对该文件进行操作，就会产生资源占用冲突；第三，由于文件越大，计算其HASH或者CRC值的时间就越长，也会影响信息获取的实时性。
2.2实时通知
Windows系统是一个消息（message）驱动的操作系统，即系统维护一个或多个消息队列，所有产生的消息都会被放入到消息队列中。系统根据消息的接收句柄而将该消息发送给拥有该句柄程序的消息循环。
实时通知是利用Windows操作系统内核提供的文件系统监视（File System Watcher）消息机制。应用程序通过建立一个被监视文件或者目录的句柄，将其注册到操作系统文监视消息通知中，就可以收到来自操作系统的文件或者目录的变更通知。由于消息是由Windows操作系统内核发出的，可以近似认为是与文件系统的更新是同步的，也就可以说，采用这种模式获得的文件更新事件，是在文件或目录发生改变的瞬间获得的，可以认为是实时的。
在具体实现方面，Windows操作系统对目录和文件的监控提供了两个消息驱动的API函数[5]：FindFirstChangeNotification和ReadDirectoryChangesW。调用它们就可以获取Windows为文件系统记录的消息队列。在.NET Framework 2.0以上的版本中，提供了FileSystemWatcher类侦听文件系统更改通知，在目录或文件发生更改时引发事件，是对上述API进行的封装，简化了文件监控方法的实现。
尽管实时通知已经很好地保证了Windows操作系统中文件监测的实时性，利用FileSystemWatcher类实现也较为简单，但是，实际应用中却有如下问题：
1）一次文件变化，可能引发多个消息，从而造成多次重复操作。例如：在一次资料内容变化时，除了内容变化之外，还有文件其他属性（例如：文件最后修改日期、文件大小）也变化了；
2）文件系统监视通过向Windows系统注册来接收来自系统的文件或者目录的变更消息，一旦发生操作失误，注册就会断开，造成文件系统监视永久失效。这种情况主要发生在：一次变化的文件数量过多，或者文件的名字过长、目录层次过深，而造成缓冲溢出；对于存储在远程共享目录、网络驱动器目录的资料进行访问时，由于网络链路连通性故障，而造成监视目标访问失败；
3）文件系统监视无法获取应用系统运行之前的信息，即已经发生过的资料变更。
3方案设计
实时通知方法虽然实时性好，却不是一个可靠的到报监测方法。相反，定时轮询每次都需要进行一次完整的文件扫描和对比，效率低、实时性差，但是却不会产生上述实时通知失效的问题，是一种可靠的文件监测方式。
综上所述，将两种文件监测方法结合起来使用，扬长避短，不失一个较为完美的解决方案。
3.1总体设计
图1描述了到报监测模块主要类设计，也说明了到报监测在整个应用系统中的位置及其关系。到报监测属于应用系统的一部分，向其客户类（Client）提供资料更新信息以及操作接口（IDo）。
FileTimer类和FileWatcher类分别实现了定时轮询、实时通知功能；FileObject类是资料到报信息的容器，是队列类（Queue）管理的对象；Task类提供了包括定时轮询和实时通知两种方法的指定资料监测任务，并向客户系统提供相应的操作接口（IDo）；TaskMgr类负责任务（Task）创建及其管理；客户（Client）只要实例化TaskMgr类，创建资料到报监测任务（Task）实例，就可以实现资料到报实时信息获取。这种设计上的优势表现为：
1）操作（FileTimer、FileWatcher）和数据（FileObject）分离，实现了数据独立管理和资源共享；
2）一个目录的到报监测抽象为任务（Task），实例化Task对象即建立了一个目录监测；
3）操作接口（IDo）设计，使得到报监测和具体资料操作相分离，从而实现不同资料的多种操作，符合“针对接口编程，而不是针对实现编程”[1]的思想；
如图2，以定时轮询为例，fileTimer对象监测到资料到报时，通知task创建（New）新fileObject对象，进行入队（Push），queue将fileObject对象通知给task，执行资料操作（Do）。
设计中大量采用对象组合，通过获得其它对象的引用而在运行时刻动态定义，充分封装而使单个任务集中在一个类中。这种设计在实现上存在较少的依赖关系，使得系统易于扩展和维护[6]。
3.2定时轮询
定时轮询按照一定时间间隔进行全目录扫描，其扫描效率和时间间隔有密切的关系。当时间间隔过大时，实时性差；时间间隔过小时，由于频繁的扫描，势必影响整个应用系统的运行效率。设定合理的扫描间隔是优化扫描效率的主要手段。此外，也可以利用特定通配符和限定文件时间，从而缩小扫描范围。
如图3，FileTimer类设计体现了扫描优化：
1）资料到报时次是有一定规律的，通过分析和归纳，可以总结出到报时间间隔。扫描间隔（interval）控制定时器（timer）扫描频率，可以参考资料到报频次设置其值；
2）文件年龄（age）是指文件最后修改时间与当前时间差，仅对符合文件年龄的资料进行对比，可以加速扫描速度；
3）气象水文资料文件通常按照某种规范命名[3]。以地面天气观测报为例，每小时6次报文，命名规则为“TTDDHHmm.abj”，其中：
TT代表资料类型，例如：SN地面报、UN探空报、GX格点报等；
DD代表编报日期，01-31编码；
HH代表编报时间（UTC），按小时计，00-23编码；
mm代表编报时间（UTC），按分钟计，编码值为00、10、20、30、40、50；
abj代表国家气象中心代号后三位。
类成员wildcard表示需要扫描的资料文件通配符，可以归纳出地面天气观测报文件wildcard值为“？？DDHHmm.abj”。扫描时，只需要将其中时间符号替换为实际值。
将上述到报时次和文件命名规则结合起来，可以进一步优化，例如：如果每小时进行地面天气观测报扫描，则wildcard值为“？？DDHH？？.abj”；每分钟进行扫描，则为“？？DDHHmm.abj”。如图4，task对象创建FileTimer类对象，调用Start方法启动任务，并调用Update执行一次目标全扫描，这样就可以收集到应用系统运行之前的资料信息；当定时器执行（OnTimer）时，开始进行扫描（Update），查找到资料时，通知（Notify）task进行资料条件符合性检查（age、wildcard），对符合条件的变更信息入队（Push）。图5实时通知类3.3实时通知
如图5所示，成员fileSystemWatcher（以下称监视器）是FileSystemWatcher类对象。正如前面所述，监视器本身是很脆弱的，其自身的有效性需要建立定时器（timer）对其进行定期检查（Check），也可以响应缓冲溢出的错误消息（OnError），并在失效时自动恢复（Reset）。监视器也支持文件过滤，wildcard值也可以参考定时轮询设置。
如图6，任务实例（task）创建实时通知（FileWatcher）对象，启动（Start）实时通知实例后，由定时器定期检查监视器有效性；当收到来自监视器的资料变更消息（OnChanged）时，通知task进行资料条件符合性检查，对符合条件的变更信息入队（Push）。
3.4队列管理
当应用系统收到资料变更消息时，还不能立刻执行操作，这是因为监视器在发现被监视目录变化时，即向注册应用发出消息，而此时有可能数据还未准备完毕，特别是大文件复制时，立即进行资料操作，势必造成资源占用冲突；此外，考虑到资料文件操作失败的可能，也需要再次执行。因此，采用了缓冲队列存储资料变更和操作失败的资料信息。
由于到报监测只是为了获取资料信息，而不是为了获取其内容，因此，采用文件最后修改时间（Last Written Time）作为区别文件版本的标识，而非进行复杂的HASH、CRC值计算。
如图7，FileObject类抽象了资料变更信息，以资料全路径名称（fullpathname）和最后修改时间（time）为标识，通过Contain判断唯一性；时间跨度（span）记录下次可用性测试时间；生命周期（lifes）记录变更文件入队次数，超过最高次数（MaxLife），文件将被丢弃，不再检查。
如图8，task收到监视器资料变更通知（OnNotify），首先构造（New）一个FileObject对象，检查是否队列中已经存在（Contain），若不存在则进行入队（Push）。
如图9，队列管理快速查找每个fileObject对象的span值小于当前时间值，并测试可访问性，将符合条件的对象通知（Notify）给task，进行具体资料操作（Do）。
该操作也存在一个问题，如果队列过长，会延误操作的时间，造成实时性的降低，因此，方案设计的队列并非严格意义上的先入后出队列。入队时span值累加一个很小的时间差，出队条件是span值小于当前时间。
如图10，出队的fileObject由于不可访问或者执行错误时，可以重新入队。通过复制创建新FileObject类对象，其span值在被复制对象span值的基础上累加了一个时长，并将递增被复制对象的lifes值赋给新对象的lifes值。如果新对象的lifes值大于最大生命周期值（MaxLife），则不会建立新对象，并释放被复制对象，返回空值（null）。
缓冲队列设计的优势在于：当资料不可访问，或者资料处理操作失败时，可以重新入队等待操作；其次，通过Contain方法检查队列中是否已经存在FileObject类对象，可以防止因同一资料到报信息多次触发。3.5任务管理
应用系统通常同时处理多种气象水文资料，由于资料按类别分别存储在各自的目录中，因此，需要独立进行各自的到报监测，即采用多线程的多任务处理。
如图11，任务管理类（TaskMgr）包含了一个任务类（Task）的集合：一种资料的到报监测对应一个task，TaskMgr是Task的容器。Task类中聚合了FileTimer类、FileWatcher类和Queue类，提供了启动任务（Start）、停止任务（Stop）等基本的任务操作，也可以立即启动扫描（Update）。当队列中有符合条件的FileObject类对象时，执行资料文件的相应操作（Do）；同时，操作中的错误可以通知（Notify）给任务。
4总结
综合上述可知，从资料到报开始到资料应用的时间值大小与队列长度和span值有关：当队列越长时，遍历花费的时间越长。通常情况下，气象水文资料按时次定量到报，设计上完全符合实时性要求；极端情况时，资料一次到达过多、资料处理错误过多而造成的重新入队，以及用户启动一次全目录扫描时，通过使用资料通配符（wildcard），控制采集资料年龄（age）可以降低入队资料信息的数量。
本文所述的到报监测方法在气象水文资料传输、资料实时解报和资料传输状态监控等多个系统中得到了应用，发挥了巨大作用。实践证明，资料到报监测及时、可靠性高，特别是易于维护的体系结构设计，便于理解和扩展，更是系统快速重构和应用的基础。
参考文献
[1]Erich Gamma， Richard Helm， Ralph Johnson， John Vlissides[美]，设计模式：可复用面向对象软件的基础. 李英军等（译）[M].北京：机械工业出版社，2000年9月
[2]Joshua Kerievsky[美]. 重构与模式，杨光 刘基诚（译）[M].北京：人民邮电出版社，2006年12月
[3]总参气象水文空间天气总站信息中心[S].常用气象水文资料手册，2012年12月
[4]王世忠 译.C语言与Unix系统编程，（美）胡佛 著[M].北京：清华大学出版社，2011年7月
气象监测范文第4篇
关键词：气象灾害；监测；预警；设计；实现
1.引言
气象灾害是自然灾害中最为频繁而又严重的灾害，包括天气、气候灾害和气象次生、衍生灾害。我国是世界上自然灾害发生频繁、种类甚多、强度大、损失严重的少数国家之一，随着社会经济的高速发展，每年因干旱、洪涝、暴雨、台风、冰雹等危及人民生命财产安全的气象灾害事件呈上升发展趋势，直接影响社会和经济的发展。据不完全统计，我国每年遭受气象灾害影响的人口可达4亿人，农作物受害面积达5000万公顷，经济损失年平均2000多亿元，其中气象灾害造成的农业损失约占整个农业GDP的15%~20%。
武汉市地处长江中游腹地，属南北气候过渡带，天气气候复杂，暴雨、洪涝、雷电、大雾、高温热浪和低温雨雪冰冻等气象灾害种类多、强度大且危害严重，气象防灾减灾任务艰巨。近年来，武汉市气象灾害发生频率明显增大，损失逐年增加，气象灾害损失占全市GDP比重达3~5%。因此，由气象部门指导、各级人民政府及相关部门联合，按照《国家突发公共事件总体应急预案》和《武汉市重特大突发公共事件应急处置办法（试行）》要求，建立“政府主导、部门联动、社会参与”的应急响应机制，重点强化暴雨、雷电、大雾、高温热浪和低温雨雪冰冻等气象灾害的预警预报和应急响应能力，积极争取市发展改革、财政等部门的支持解决建设资金，加快武汉市气象防灾减灾工程建设，不断增强灾害性、突发性、关键性和转折性天气的预警能力，提高当地重大天气预报的时效性和准确性。
2.气象灾害监测预警分析平台设计与实现
2.1 自动气象监测站网建设
自动气象监测站网的建设是武汉市气象灾害监测预警系统的重要基础，也是构成当地气象监测网的一部分。地面自动气象监测站网的建设，增大了监测气象要素的空间和时间分布密度，可捕捉中尺度天气系统（局地灾害性天气等），掌握小区域气候资料变化，以此提高气象灾害监测能力、预测水平及社会发展等适应性气象服务业务。
在气象观测系统原有基础上，2005年6月，武汉市城市气象灾害预警和气候生态监测自动气象站网第一期武昌“磨山梅园站”、青山“青山站”、汉口“百部亭站”相继投入试验运行。武汉市城市气象环境细网格网络化监测工作的全面启动结束了武汉市气象观测站缺乏的历史。同时，武汉市城市灾害预警与气候生态监测自动气象站网建设工程也得到了湖北省局领导的高度重视、省局业务科级处组织协调、武汉气象中心及省气象技术装备中心、武汉市气象局通力协作，依照边建设边应用的原则，实现已建站点组网的正常运行。监测站每小时提供一次各测点的风速、风向、温度和降水，所搜集资料用于日常预报和服务业务中心，可为汛期提供安全新技术支撑和保障，并由武汉气象中心和省气象技术装备中心技术人员对其气候资料用于应用开发。
2.2 气象灾害预报预警系统设计
综合利用自动气象站、大气电场仪、卫星、雷达、闪电定位系统等各种探测设备，对多种常规气象资料进行处理和分析，建立客观定量化临近预报系统，对各类天气及相关灾害的发生发展机理进行充分认识、判断，利用新一代多媒体、多功能人机交互预报制作系统作为工作平台，开展短期集合预报研究业务，制作灾害性天气落区概率预报，并综合分析订正系统构成的灾害性天气预报业务系统，确保在气象灾害发生前1~3天制作和灾害性天气出现落区和强度的预报。通过建立健全气象灾害及其次生灾害精细化预报预警系统，提高气象灾害预报、预警的时效性和准确性。
随着经济的发展和生活质量的提高，人们对天气预报服务的要求越来越高、内容越来越精细，对预报时段的需求也越来越多。2009年12月，武汉市政府常务会通过了《关于加快武汉市气象事业发展意见》，于2010年启动了气象防灾减灾工程，最大限度地减少气象灾害损失，至2012年，武汉初步建成了“综合气象观测系统”、“气象预报预测系统”、“气象灾害预警应急系统”和“公共气象服务系统”，防灾减灾工程的建成，使武汉市精细化天气预报有了实质性的进步，拥有常规阴晴预报和城市洪涝、雷击等预报模型，且预报精度分辨至乡镇级；同时在中心城区和远城区布设了17个自动气象站，武汉外环、客运港和长江大桥等处共安装16个能见仪。武汉市气象灾害监测预警能力的明显提高，暴雨、大风和雷电等突发性气象灾害监测率达到90%以上，大雪、极端低温、干旱、强冷空气等监测率达到95%以上，短期天气预报准确率在原来基础上提高了5%，达到了90~95%，而气象灾害预警时效也有以往的20~30分钟提前到了2小时以上，预警信息实现了5分钟内发出的及时性。
2.3 气象灾害信息传输系统建设
气象灾害信息传输系统包括气象灾害信息的制作、、传输、预警、防御、灾情收集和上报等，由全市气象、通讯和防灾减灾部门等密切协作。加强气象灾害预警信息网络系统建设，重点做好地面高速宽带网络、3G无线网、高速卫星通信移动应急网络等信息基础设施的综合应用，建设先进的分布式气象信息存储与共享系统，提升气象数据存储能力，提高信息传输分发能力和网络安全控制能力，确保气象信息及灾害信息畅通、准确、及时传输。其次，完善气象灾害预警信息共享及平台，加强气象灾害预警信息传播途径，充分利用广播、电视、报纸、互联网、手机短信、电话声讯、电子显示屏等各类公共媒体和社会信息传播信息资源，使气象灾害预警信息及时有效的传递给社会公众，提高气象灾害预警信息覆盖面以及时效性。
位于武汉市东西湖区金银湖畔的武汉气象预警中心是湖北省气象事业发展“十二五”规划重点建设工程，建成后，其中心可完成15分钟内向湖北公众发送气象灾害预警的需求；中心计划建设应急移动气象台、应急气象服务指挥平台、应急气象信息系统等，同时将筹建交通气象服务子系统，拟在外环、城区一环至三环、长江大桥、过江隧道、高速公路、航道沿线设立监测点，收集各类气象信息。气象灾害预警中心建成后 ，将编制全方位气象监测预报网络，在暴雨、雷电、冰雹、大雾等灾害发生前15分钟发出预警信息，使公众覆盖率达到95%，学校、社区和公共服务场所人口密集区，预警信息覆盖率将达到98%以上。
3.结语
今后，要全面贯彻落实科学发展观，坚持“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念，建一流装备、一流技术、一流人才、一流台站、一流服务，加强武汉市气象事业安全运行中的基础性保障作业，确保为当地气象灾害监测建设提供的一流气象服务，完善气象灾害监测预警分析平台设计与实现。
参考文献
[1] 尹佐臣，隋东. 沈阳市气象灾害监测预警系统设计与研究[J]. 科技创新导报，2008（28）：111-112
气象监测范文第5篇
关键词：STM32 微气象 GPRS 输电线路
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0081-02
Remote Monitoring System for the Micrometeorology of Transmission Lines
Abstract:In this paper, STM32 family of processors as the main chip, multiple sensors into a piece of equipment, so a device can simultaneously monitor monitoring of many micro-meteorological data. Through wireless GPRS DTU connected the control chip can achieve remote wireless data transmission, and on this basis to achieve a wide range of micro-meteorological monitoring of transmission lines.
Key word:STM32, micro-meteorology, GPRS, transmission lines
随着国民经济的快速发展及全国联网战略的实施,电网处于前所未有的快速发展时期，我国幅员辽阔,气候差异大,恶劣的气象条件对日益庞大的电网安全运行的影响程度也会随之增加。为此，电网企业应完善气象预警机制，设计电网电路的微气象监测系统，确保电网可以安全稳定的运行。
1、系统总体设计方案
微气象监测终端对输电线路区域微气象条件进行在线监测，监测的主要气象参数包括风向、风速、湿度、温度、大气压、降雨量、日照辐射，其中风向、温度、日照辐射为模拟量。图1为微气象监测终端原理图，主要包括以下几个部分：
1.1 采集模块
根据采集对象不同，数据采集模块也可划分为不同部分，如风向、风速、湿度、温度、日照辐射等模块。其中风向、日照辐射是模拟量，经16位的ADC进行模数转换，通过串口和主控模块相连接。其余的气象参数通过传感器得到的采集数据为数字量或为一定的频率脉冲。
1.2 以STM32F103C为核心的主控模块
主控模块驱动系统运行，负责数据存储、处理以及传输，并向采集模块以及通信模块提供数据接口。
1.3 通信模块
通信模块选用GPRS DTU(数据终端单元)为通信中继，以无线的方式接入移动GPRS,将采集到的数据传输到数据服务中心。其中，GPRS DTU通过USART2接口与主控芯片相连接，实现数据通信。
1.4 电源模块
根据检测系统的无线化的组网方案及环境需求，系统采用太阳能电池供电。
1.5 防雷设计
考虑到监测终端是安装在输电线路杆塔上的，环境可能较偏僻、恶劣，因此监测终端还采用了防雷设计。
2、MCU电路设计
2.1 STM32系列微控制器介绍
STM32系列微控制器兼有低功耗及多种省电工作模式，能够优化工业设备、医疗设备、物业控制设备和计算机外设等产品的性能。
在设计中，充分分析了MCU选择原则后，并对比STM32系列芯片特点，最终选用STM32系列中的STM32F103C8作为控芯片。ST提供了完整高效的开发工具（Keil MDK和IAR EWARM）及库函数。软件包所提供的驱动覆盖了从GPIO到定时器、CAN、I2C、SPI、USART等所有标准外设。STM32FI03C8性价比较高，具有3个USART接口、2个I2C接口、37个GPIO、3个16位定时器，片上丰富的存储器及外设资源能够很好的满足系统的功能实现，能够达到微气象控制系统的设计需求。
2.2 MCU电路设计
MCU电路主要包括传感器输入信号、通信接口、晶振电路、复位电路及BOOT选择电路。如图2所示：
参考文献
[1]魏洪兴主编.嵌入式系统设计师教程.北京:清华大学出版社,2006.
[2]意法半导体STM32系列STM32F10332位微控制器.今日电子.2008,2:61-62.
