基于氣象裝備動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用研究

王敏 汪瑋 張世國(guó) 王毛翠 方海濤 竇煒明

[摘 要] 利用數(shù)據(jù)分析方法從大量數(shù)據(jù)中發(fā)掘潛在價(jià)值，具有重要的研究意義和實(shí)際價(jià)值。文中以《省級(jí)氣象裝備動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)》數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)為研究基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用方向、過(guò)程和實(shí)現(xiàn)方法。首先，介紹了《省級(jí)氣象裝備動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)》的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分類，分析了數(shù)據(jù)類型和特點(diǎn)；然后，展示了數(shù)據(jù)分析框架和數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，結(jié)合業(yè)務(wù)工作提出了應(yīng)用方向和實(shí)際需求。最后，利用多元線性回歸分析方法，建立了倉(cāng)儲(chǔ)分析、裝備性能分析及站點(diǎn)運(yùn)行情況分析數(shù)學(xué)模型，闡述了各技術(shù)指標(biāo)在業(yè)務(wù)工作中的預(yù)期作用，對(duì)提升氣象裝備的信息化管理水平具有指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞] 氣象裝備；數(shù)據(jù)開發(fā)；信息化；線性回歸

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 07. 090

[中圖分類號(hào)] P413 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2016）07- 0193- 03

0 引 言

氣象裝備是現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，是基層臺(tái)站綜合氣象業(yè)務(wù)的重要環(huán)節(jié)。隨著綜合氣象探測(cè)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模的不斷提高，對(duì)氣象裝備的信息化管理提出新的需求[1-4]。2013年安徽省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心承擔(dān)《省級(jí)氣象裝備動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)》（2013 -2014年中國(guó)局關(guān)鍵技術(shù)集成項(xiàng)目）的開發(fā)、設(shè)計(jì)工作。該系統(tǒng)從氣象裝備業(yè)務(wù)實(shí)際需求出發(fā)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)信息跟蹤技術(shù)，根據(jù)業(yè)務(wù)流程分類設(shè)計(jì)用戶角色功能，利用激光掃描和NFC識(shí)別技術(shù)采集氣象裝備各類狀態(tài)、屬地等變化信息，實(shí)現(xiàn)省級(jí)氣象裝備動(dòng)態(tài)管理。

信息是新經(jīng)濟(jì)的導(dǎo)向和潮流，是社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。大數(shù)據(jù)中隱藏著巨大的機(jī)會(huì)和價(jià)值，并在金融領(lǐng)域、物流、社交、醫(yī)療等領(lǐng)域獲益匪淺[5-7]。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、NFC識(shí)別技術(shù)支撐下，《省級(jí)氣象裝備動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)》數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)量快速增長(zhǎng)，在2年多的時(shí)間內(nèi)收集和存儲(chǔ)了2萬(wàn)多條信息，并以每年幾千條的速度逐年增加。雖然數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)量與大數(shù)據(jù)的海量數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)，但是這些數(shù)據(jù)涵蓋了多種氣象探測(cè)裝備全生命周期內(nèi)狀態(tài)信息、地域?qū)傩孕畔ⅰ⒘鬓D(zhuǎn)信息等。如何將這些信息進(jìn)行有效提取、分類和關(guān)聯(lián)性分析，轉(zhuǎn)化為管理者關(guān)注的信息，對(duì)提升裝備信息化管理水平具有重要意義。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)分類

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

《省級(jí)氣象裝備動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)》可用于全省氣象觀測(cè)裝備采購(gòu)、供應(yīng)、檢定、維修、流轉(zhuǎn)、報(bào)廢、統(tǒng)計(jì)和分析等方面，系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)利用移動(dòng)系統(tǒng)、NFC等多種感知設(shè)備將氣象裝備信息由網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)服務(wù)層的功能控制實(shí)現(xiàn)個(gè)人事務(wù)管理、設(shè)備庫(kù)存管理、設(shè)備狀態(tài)管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用。

1.2 數(shù)據(jù)分類

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL Server2008開發(fā)，2013年運(yùn)行至今，產(chǎn)生數(shù)據(jù)量約2.3萬(wàn)條。表1為《省級(jí)氣象裝備動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)》的主要數(shù)據(jù)項(xiàng)目和數(shù)據(jù)量。

從數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用的技術(shù)角度來(lái)看，數(shù)據(jù)主要分為5類：

（1）裝備類型及狀態(tài)統(tǒng)計(jì)信息：記錄氣象裝備的類型、數(shù)量、狀態(tài)信息，如氣象裝備的型號(hào)、生產(chǎn)廠家，在用、待用、待檢等狀態(tài)信息，可用于指導(dǎo)氣象裝備的采購(gòu)、調(diào)撥、制定倉(cāng)儲(chǔ)計(jì)劃等。

（2）裝備地域?qū)傩孕畔ⅲ河涗浟搜b備在流轉(zhuǎn)過(guò)程中地域?qū)傩缘淖兏畔ⅲ阌诮庀笱b備運(yùn)行狀態(tài)和地域?qū)傩灾g的聯(lián)系。

（3）裝備技術(shù)性能信息：記錄了氣象裝備的檢定、維修、報(bào)廢等信息，為對(duì)比分析氣象裝備的特點(diǎn)、性能提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（4）裝備時(shí)空特性信息：記錄了氣象裝備的技術(shù)性能與應(yīng)用季節(jié)、地域等信息，便于建立時(shí)空關(guān)聯(lián)性。

（5）站點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)信息：記錄氣象臺(tái)站觀測(cè)裝備的檢定、維修信息，可分析站點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)控站點(diǎn)的運(yùn)行情況。

1.3 數(shù)據(jù)特點(diǎn)

《省級(jí)氣象裝備動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)》數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量較大、信息多樣、地域范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)質(zhì)量不同等特點(diǎn)。信息在全省2 000多個(gè)氣象站產(chǎn)生，操作人員分為省、市、縣三級(jí)多個(gè)角色，信息涵蓋每個(gè)進(jìn)入系統(tǒng)的氣象裝備在全生命周期內(nèi)的操作信息，包括狀態(tài)信息、地域?qū)傩孕畔ⅰ⒘鬓D(zhuǎn)操作信息等。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，在系統(tǒng)應(yīng)用初期有部分測(cè)試數(shù)據(jù)未及時(shí)刪除，部分操作用戶誤操作信息等。