本發(fā)明屬于屬于環(huán)境自動監(jiān)測、在線分析儀器設備、計算機程序軟件與網(wǎng)絡通訊等技術(shù)領域，特別基于大氣自動監(jiān)測超級站的終端化控制方法。

背景技術(shù)：

針對我國大范圍出現(xiàn)的光化學、灰霾等空氣復合污染情況，在大城市和城市群開始建立大氣自動監(jiān)測超級站(以下簡稱超級站)，進行大氣復合污染成分及崔氏監(jiān)測，以做出有效防治。

然而，形成復合污染的物種成分與反應基理非常復雜，用于超級站的在線分析儀器設備也遠比常規(guī)空氣質(zhì)量監(jiān)測站復雜、精密，運行條件與維護操作要求高。監(jiān)測數(shù)據(jù)大多是譜線(圖)、廓線等，數(shù)據(jù)量巨大，且受識別、校驗技術(shù)局限，測試分析結(jié)果數(shù)據(jù)的保存與提交樣式僅適合一般實驗室離線分析用途。

因此，超級站監(jiān)測數(shù)據(jù)(包括儀器設備性能檢驗及運行環(huán)境控制數(shù)據(jù))采集、記錄、報送，系統(tǒng)集成配置及運行整合，監(jiān)測系統(tǒng)中心平臺(以下簡稱中心平臺)數(shù)據(jù)集約管理、實時綜合分析，等等；都欠缺適用技術(shù)方法——國際上也是如此。嚴重影響超級站運行成效，而且引起巨大的人力物力浪費。

要使超級站發(fā)揮其應有的作用，迫切需要突破以下技術(shù)難題：

解決實時讀取儀器設備的譜線、廓線類型數(shù)據(jù)。設計適用的超級站工控計算機與儀器設備交互規(guī)則。

解決將多種類(或分度)數(shù)據(jù)存儲為關系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)記錄。并實時進行統(tǒng)計、分析，提供相關信息產(chǎn)品。

解決讀取、記錄、報送儀器設備性能診斷及檢驗校準數(shù)據(jù)信息，實施監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與故障預警報警。

解決在線儀器設備(品種、型號、產(chǎn)品編號)識別、任務配置與運行調(diào)度自動化。

解決將長串數(shù)據(jù)利用網(wǎng)絡通訊報送到中心平臺服務器，并解決多種類(或分度)數(shù)據(jù)在關系型數(shù)據(jù)庫中留史保存。

解決監(jiān)測系統(tǒng)中心平臺的超級站大規(guī)模數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理、進行實時綜合分析、提供信息產(chǎn)品服務。

為使超級站監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取率、準確度、可靠性滿足有效防治大氣復合污染的數(shù)據(jù)應用要求，需要研創(chuàng)能解決上述難題，且能普遍推廣的新技術(shù)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由于超級站監(jiān)測大氣復合污染所用儀器設備的分析方法與流程，特別是其監(jiān)測數(shù)據(jù)與性能診斷數(shù)據(jù)信息的采集、保存、傳輸都較為復雜?，F(xiàn)有空氣質(zhì)量監(jiān)測站點的建設與集成運行技術(shù)已經(jīng)不能適用。為此，本發(fā)明提供了一種大氣自動監(jiān)測超級站的終端化控制方法。

本發(fā)明關鍵技術(shù)設計如下：

(1)設計基于計算機網(wǎng)絡通訊連接的，儀器設備與工控計算機之間監(jiān)測數(shù)據(jù)、性能診斷數(shù)據(jù)通訊編碼樣式與交互規(guī)則，使儀器設備部署成為工控計算機終端。

(2)設計適合詳盡記錄譜線、廓線類型(長串)監(jiān)測數(shù)據(jù)及其性能診斷數(shù)據(jù)信息的關系型數(shù)據(jù)庫記錄表生成格式與分行存入規(guī)則。

(3)設計適合網(wǎng)絡傳輸?shù)淖V線、廓線數(shù)據(jù)以及性能診斷數(shù)據(jù)的字符串通訊編碼樣式與報送規(guī)則；使中心平臺以關系型數(shù)據(jù)庫管理、應用超級站監(jiān)測數(shù)據(jù)和性能診斷數(shù)據(jù)。

(4)設計在線儀器設備識別、配置、調(diào)度，故障、性能不良預警報警，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)質(zhì)量控制等自動化規(guī)程。

具體地，本發(fā)明所述一種大氣自動監(jiān)測超級站的終端化控制方法，通過安裝在互聯(lián)網(wǎng)連接的各類儀器設備，以及用端口轉(zhuǎn)換器件接入的其它通訊端口的儀器設備的終端服務程序，所述工控計算機內(nèi)也可安裝此類儀器設備的終端服務程序，所述終端服務程序針對每種儀器設備技術(shù)與操作分別設計，并收集處理所在儀器設備的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、性能診斷數(shù)據(jù)信息，以統(tǒng)一的通訊編碼樣式回報工控計算機。

上述實時監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊編碼樣式設計為class和part樣式。其中，所述class樣式在各監(jiān)測項目具有相同的數(shù)據(jù)狀態(tài)標識時采用。所述part樣式在各監(jiān)測項目單獨擁有數(shù)據(jù)狀態(tài)標識時采用。

上所述工控計算機程序登記有超級站可能配裝的各種儀器設備及輔助設備，運行支撐屬性的技術(shù)資源匯總表為工作手冊。其中，

所述工控計算機程序設計儀器設備識別、配置、調(diào)度作業(yè)流程周期性完成以下內(nèi)容：

按照該超級站儀器設備安裝、更換清單文檔(最新)入站儀器設備名、產(chǎn)品型號、產(chǎn)品編號刷新匯總表option、sn欄目內(nèi)容；

遍歷現(xiàn)存未被標記在用的網(wǎng)絡終端服務，執(zhí)行匯總表option欄目標注為入站的儀器設備的，運行方式為check的任務腳本，核定標注入站儀器設備的online、server欄目；

審核option欄目標注為入站，online欄目標注為在線的儀器設備的性能診斷數(shù)據(jù)記錄以及實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的狀態(tài)標識，核定標注ready欄目；

當出現(xiàn)欄目內(nèi)容變更，將該超級站所用匯總表報送中心平臺。

所述工控計算機程序設計儀器設備實時監(jiān)測數(shù)據(jù)及性能診斷數(shù)據(jù)采集、記錄、報送作業(yè)流程周期性完成以下內(nèi)容：

遍歷執(zhí)行online欄目標注為在線，duty欄目標注為sample，符合timer欄目定時條件的任務腳本；

根據(jù)儀器設備性能診斷數(shù)據(jù)記錄和condition欄目所關聯(lián)儀器設備的ready欄目標注，設定監(jiān)測數(shù)據(jù)狀態(tài)標識；

在任務進行中將獲取的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、性能診斷數(shù)據(jù)、性能發(fā)生報警數(shù)據(jù)、性能結(jié)束報警數(shù)據(jù)報送中心平臺。

所述工控計算機程序設計儀器設備性能在線檢驗校準作業(yè)流程周期性完成以下內(nèi)容：

遍歷執(zhí)行ready欄目標注為正常，duty欄目標注為taskqueue，符合timer欄目定時條件，并且condition欄目所關聯(lián)儀器設備(包括標準物質(zhì))的ready欄目標注為正常的任務腳本；

在任務進行中按照監(jiān)測數(shù)據(jù)狀態(tài)標識設定規(guī)則，設定所檢驗校準儀器設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)標識，以及condition欄目所關聯(lián)儀器設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)標識；

將任務腳本所填寫生成的結(jié)果報表報送中心平臺。

本發(fā)明經(jīng)過在廣東省環(huán)境監(jiān)測中心，以及廣州市、深圳市、韶關市、肇慶市、東莞市、中山市等地環(huán)境監(jiān)測主管部門的應用，實現(xiàn)激光雷達灰霾分析儀、粒徑譜分析儀、gc-msvoc分析儀、單顆粒飛行質(zhì)譜氣溶膠分析儀、x光熒光重金屬分析儀、oc-ec分析儀、光解速率分析儀、溫度廓線分析儀、太陽輻射測量儀等，超級站典型配裝儀器設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、入庫、報送。

實際應用表明，本發(fā)明提供的終端化控制方法技術(shù)架構(gòu)簡約、可靠、高效特別有利于程序軟件設計開發(fā)，能夠充分發(fā)揮網(wǎng)絡智能優(yōu)勢，具有進而采用準機器人輔助超級站運行控制操作的前瞻性，可成為超級站系統(tǒng)集成、運行的主流技術(shù)方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述儀器設備終端服務程序與工控計算機聯(lián)網(wǎng)示意圖；

圖2a為本發(fā)明所述class樣式實時監(jiān)測數(shù)據(jù)接收字符串實例；

圖2b為本發(fā)明所述class樣式實時監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄表實例；

圖2c為本發(fā)明所述class樣式實時監(jiān)測數(shù)據(jù)報送字符串實例；

圖3a為本發(fā)明所述性能診斷數(shù)據(jù)接收字符串實例；

圖3b為本發(fā)明所述性能診斷數(shù)據(jù)報送字符串實例；

圖4a為本發(fā)明所述性能發(fā)生報警數(shù)據(jù)報送字符串實例；

圖4b為本發(fā)明所述性能結(jié)束報警數(shù)據(jù)報送字符串實例；

圖5為本發(fā)明所述技術(shù)資源匯總表內(nèi)容實例；

圖6為本發(fā)明所述某個超級站工控計算機程序主界面。

具體實施方式

如圖1所示，在各儀器設備2安裝運行專用的終端服務程序，并與工控計算機1聯(lián)網(wǎng)；如果某儀器設備3所用通訊端口不支持網(wǎng)絡連接(例如rs232/485usb)，則用適合的接口(端口)轉(zhuǎn)換器件4將其接入互聯(lián)網(wǎng)，該儀器設備的終端服務程序5則安裝運行在工控計算機1或者其他聯(lián)網(wǎng)的計算機上。

這些終端服務程序軟件針對每種儀器設備技術(shù)與操作分別設計，功能僅為收集處理所在儀器設備的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、性能診斷數(shù)據(jù)信息，并確保以(接后描述)統(tǒng)一的通訊編碼樣式回報工控計算機；部署成為工控計算機終端機器。從而使工控計算機程序能夠仿真當班操作這些終端的工程師的機制設計。

實時監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊編碼樣式設計為class和part樣式(以下樣式表達式中{……}為內(nèi)容描述)。

class樣式，當各監(jiān)測項目具有相同的數(shù)據(jù)狀態(tài)標識時采用：

工控計算機程序發(fā)送datart####樣式字符串。

(實例見圖2a)終端服務程序回報{日期時間}；{數(shù)據(jù)狀態(tài)標識}；{項目總名}；{1項目名}；{1數(shù)據(jù)}；……；{n項目名}；{n數(shù)據(jù)}；####

工控計算機程序解釋執(zhí)行[[class_{儀器設備名}#n{項目名長度}#d{數(shù)據(jù)長度}#l{記錄行長度}#]{記錄表名}]；]]＝{接收字符串}樣式腳本語句(如果不存在則)生成包含如下字段的記錄表：

timepoint(存日期時間)、class(存分行標記)、mark(存數(shù)據(jù)狀態(tài)標識)、part(存項目總名)、n_1(存1項目名)、d_1(存1數(shù)據(jù))、n_2(存2項目名)、d_2(存2數(shù)據(jù))、……直至字段長度合計最接近指定記錄行長度。

并且：每添加一個新記錄行則從接收字符串提取日期時間、數(shù)據(jù)狀態(tài)標識、項目總名存入timepoint字段、mark字段、part字段，在class字段存入class_{儀器設備名}_{分行序數(shù)}樣式分行標記；按順序遞增從接收字符串提取一組項目名、數(shù)據(jù)存入余下字段，用完該記錄行則繼續(xù)添加新記錄行，直至存入最后一組項目名、數(shù)據(jù)。實例見圖2b。

part樣式，當各監(jiān)測項目單獨擁有數(shù)據(jù)狀態(tài)標識時采用：

工控計算機程序發(fā)送datart####樣式字符串。

終端服務程序回報{日期時間}；{1項目名}；{1數(shù)據(jù)}；{1數(shù)據(jù)狀態(tài)標識}；……；{n項目名}；{n數(shù)據(jù)}；{n數(shù)據(jù)狀態(tài)標識}；####

工控計算機程序解釋執(zhí)行[[part_{項目總名}#n{項目名長度}#d{數(shù)據(jù)長度}#m{數(shù)據(jù)狀態(tài)標識長度#l{記錄行長度}#]{記錄表名}]；]]＝{接收字符串}樣式腳本語句(如果不存在則)生成包含如下字段的記錄表：

timepoint(存日期時間)、part(存分行標記)、n_1(存1項目名)、d_1(存1數(shù)據(jù))、m_1(存1數(shù)據(jù)狀態(tài)標識)、n_2(存2項目名)、d_2(存2數(shù)據(jù))、m_2(存2數(shù)據(jù)狀態(tài)標識)、……直至字段長度合計最接近指定記錄行長度。

并且：每添加一個新記錄行則從接收字符串提取日期時間存入timepoint字段，在part字段存入part_{項目總名}_{分行序數(shù)}樣式分行標記；按順序遞增從接收字符串提取一組項目名、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)狀態(tài)標識存入余下字段，用完該記錄行則繼續(xù)添加新記錄行，直至存入最后一組項目名、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)狀態(tài)標識。

利用這種將長數(shù)據(jù)串分行存入數(shù)據(jù)庫過程，設計(避免長數(shù)據(jù)串傳輸)向中心平臺報送實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的通訊編碼樣式如下：

報送class樣式實時監(jiān)測數(shù)據(jù)(實例見圖2c)：

jz30{站點編號}{timepoint字段內(nèi)容}@@@{class字段內(nèi)容}|class_{儀器設備名}#n{項目名長度}#d{數(shù)據(jù)長度}#l{記錄行長度}#；{mark字段內(nèi)容}；{part字段內(nèi)容}；{n_1字段內(nèi)容}；{d_1字段內(nèi)容}；……；{最后一組字段內(nèi)容}；####

報送part樣式實時監(jiān)測數(shù)據(jù)：

jz31{站點編號}{timepoint字段內(nèi)容}@@@{part字段內(nèi)容}|part_{項目總名}#n{項目名長度}#d{數(shù)據(jù)長度}#m{數(shù)據(jù)狀態(tài)標識長度}#l{記錄行長度}#；{n_1字段內(nèi)容}；{d_1字段內(nèi)容}；{m_1字段內(nèi)容}；……；{最后一組字段內(nèi)容}；####

中心平臺通訊編碼接收程序按照class和part樣式將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；從而提供超級站監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、審核、分析等管理與應用服務。

性能診斷數(shù)據(jù)通訊編碼樣式設計為：

工控計算機程序發(fā)送diag{項目總名}####樣式字符串。

(實例見圖3a)終端服務程序回報{日期時間}；{項目總名}；{1性能指標名}；{1數(shù)據(jù)}；……；{n性能指標名}；{n數(shù)據(jù)}；####

工控計算機程序解釋執(zhí)行[[diag_{項目總名}]{記錄表名}]；]]＝{接收字符串}樣式腳本語句(如果不存在則)生成包含如下字段的記錄表：

timepoint(存日期時間)、item(存項目總名)、name(存性能指標名)、value(存數(shù)據(jù))、alarm(存報警限值)、unit(存數(shù)據(jù)單位或狀態(tài)符號)。

并且：每添加一個新記錄行則從接收字符串提取日期時間、項目總名存入timepoint字段、item字段；按順序遞增從接收字符串提取一組性能指標名、數(shù)據(jù)存入name字段、value字段；并且：

按該項目總名、性能指標名，從本發(fā)明設計的(接后描述)技術(shù)資源匯總表的讀取診斷信息任務腳本相關進程檢索提取報警限直、數(shù)據(jù)單位或狀態(tài)符號存入alarm字段、unit字段；并且：

檢索提取產(chǎn)品型號、產(chǎn)品編號，以設計為(實例見圖3b)

jz32{站點編號}{timepoint字段內(nèi)容}@@@{產(chǎn)品型號}|{產(chǎn)品編號}；{item字段內(nèi)容}；{name字段內(nèi)容}；{value字段內(nèi)容}；{alarm字段內(nèi)容}；{unit字段內(nèi)容}；####

的通訊編碼樣式向中心平臺報送性能診斷數(shù)據(jù)；并且：

根據(jù)value字段內(nèi)容、alarm字段內(nèi)容如果核定為符合發(fā)生報警條件則以設計為(實例見圖4a)

jz33{站點編號}{timepoint字段內(nèi)容}@@@{產(chǎn)品型號}|{產(chǎn)品編號}；{item字段內(nèi)容}；{name字段內(nèi)容}；{value字段內(nèi)容}；{alarm字段內(nèi)容}；{unit字段內(nèi)容}；####

的通訊編碼樣式向中心平臺報送發(fā)生性能報警數(shù)據(jù)；如果核定為符合結(jié)束性能報警條件則以設計為(實例見圖4b)

jz34{站點編號}{timepoint字段內(nèi)容}@@@{產(chǎn)品型號}|{產(chǎn)品編號}；{item字段內(nèi)容}；{name字段內(nèi)容}；{value字段內(nèi)容}；{alarm字段內(nèi)容}；{unit字段內(nèi)容}；####

的通訊編碼樣式向中心平臺報送結(jié)束性能報警數(shù)據(jù)。

中心平臺通訊編碼接收程序?qū)⑸鲜鲂阅茉\斷數(shù)據(jù)、發(fā)生性能報警數(shù)據(jù)、結(jié)束性能報警數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；從而提供超級站在線儀器設備性能報警、預警、維修等性能診斷數(shù)據(jù)管理、應用服務。

直至最后一組性能指標名、數(shù)據(jù)。

工控計算機程序(仿真當班工程師)設計以登記有超級站可能配裝的各種儀器設備及輔助設備，運行支撐屬性的技術(shù)資源匯總表(以下簡稱匯總表)為工作手冊；該匯總表包含圖5所示欄目，其中：

欄目option標注是否入站(程序從該超級站儀器設備安裝、更換清單文檔引用)；

欄目online標注是否被識別在線(程序執(zhí)行該儀器設備識別腳本遍歷掃描網(wǎng)絡終端服務核定)；

欄目ready標注是否正常運行(程序根據(jù)該儀器設備性能診斷數(shù)據(jù)核定)；

欄目machine存放儀器設備名(該表設計、管理輔助程序存入)；

欄目model存放產(chǎn)品型號(該表設計、管理輔助程序存入)；

欄目sn填寫產(chǎn)品編號(程序從該超級站儀器設備安裝、更換清單文檔引用)；

欄目server標記網(wǎng)絡地址(程序執(zhí)行該儀器設備識別腳本遍歷掃描網(wǎng)絡終端服務核定)；

欄目update存放修改時間(該表設計、管理輔助程序存入)；

欄目task存放任務名(該表設計、管理輔助程序存入)；

欄目timer存放定時執(zhí)行周期(該表設計、管理輔助程序存入)；

欄目duty存放運行方式(可為：sample、taskqueue、check、reference，該表設計、管理輔助程序存入)；

欄目condition存放關聯(lián)條件(執(zhí)行該任務所涉及必須正常運行的儀器設備，該表設計、管理輔助程序存入)；

欄目scrip存放任務腳本(供程序解釋執(zhí)行以完成該任務，該表設計、管理輔助程序存入)。

工控計算機程序設計儀器設備識別、配置、調(diào)度作業(yè)流程周期性完成：

按照該超級站儀器設備安裝、更換清單文檔(最新)入站儀器設備名、產(chǎn)品型號、產(chǎn)品編號刷新匯總表option、sn欄目內(nèi)容；

遍歷現(xiàn)存未被標記在用的網(wǎng)絡終端服務，執(zhí)行匯總表option欄目標注為入站的儀器設備的，運行方式為check的任務腳本，核定標注入站儀器設備的online、server欄目；

審核option欄目標注為入站，online欄目標注為在線的儀器設備的性能診斷數(shù)據(jù)記錄以及實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的狀態(tài)標識，核定標注ready欄目(默認為正常)；

當出現(xiàn)欄目內(nèi)容變更，將該超級站所用匯總表報送中心平臺。

工控計算機程序設計儀器設備實時監(jiān)測數(shù)據(jù)及性能診斷數(shù)據(jù)采集、記錄、報送作業(yè)流程周期性完成：

遍歷執(zhí)行online欄目標注為在線，duty欄目標注為sample，符合timer欄目定時條件的任務腳本；

根據(jù)儀器設備性能診斷數(shù)據(jù)記錄和condition欄目所關聯(lián)儀器設備的ready欄目標注，設定監(jiān)測數(shù)據(jù)狀態(tài)標識；

在任務進行中將獲取的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、性能診斷數(shù)據(jù)、性能發(fā)生報警數(shù)據(jù)、性能結(jié)束報警數(shù)據(jù)報送中心平臺。

工控計算機程序設計儀器設備性能在線檢驗校準作業(yè)流程周期性完成：

遍歷執(zhí)行ready欄目標注為正常，duty欄目標注為taskqueue，符合timer欄目定時條件，并且condition欄目所關聯(lián)儀器設備(包括標準物質(zhì))的ready欄目標注為正常的任務腳本；

在任務進行中按照監(jiān)測數(shù)據(jù)狀態(tài)標識設定規(guī)則，設定所檢驗校準儀器設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)標識，以及condition欄目所關聯(lián)儀器設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)標識；

將任務腳本所填寫生成的結(jié)果報表報送中心平臺。

本發(fā)明設計開發(fā)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，通過在廣東省環(huán)境監(jiān)測中心，以及廣州市、深圳市、韶關市、肇慶市、東莞市、中山市等地應用，包含有超級站監(jiān)測項目的站點安裝使用，某個超級站工控計算機主界面實例見圖6所示。實際應用表明，本發(fā)明提供的終端化控制方法技術(shù)架構(gòu)簡約、可靠、高效特別有利于程序軟件設計開發(fā)，能夠充分發(fā)揮網(wǎng)絡智能優(yōu)勢，具有進而采用準機器人輔助超級站運行控制操作的前瞻性，可成為超級站系統(tǒng)集成、運行的主流技術(shù)方法。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和修飾，這些改進和修飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。