氣象觀測全面自動化存在的問題及對策

張頂 亢晉霞

摘要：在現(xiàn)代社會進(jìn)步和發(fā)展中，為了有效提升氣象服務(wù)水平，應(yīng)該致力于綜合氣象觀測基礎(chǔ)工作，針對其中的不足及時完善和改進(jìn)，利用前沿技術(shù)和設(shè)備，獲取精準(zhǔn)可靠的觀測數(shù)據(jù)，以便及時準(zhǔn)確的做好氣象服務(wù)，對于推進(jìn)現(xiàn)代社會健康穩(wěn)定發(fā)展具有積極作用。

關(guān)鍵詞：氣象觀測;全面自動化;問題;對策

自氣象觀測業(yè)務(wù)改革調(diào)整后，我國各級氣象部門開始逐步向自動化觀測方向發(fā)展，對各方面的要求也更高。由于自動化觀測業(yè)務(wù)開展時間還不長，在運(yùn)行中仍舊存在一些弊端，影響氣象觀測自動化水平。所以各級氣象部門應(yīng)高度重視，加強(qiáng)氣象臺站技術(shù)保障人員的培養(yǎng)，抓好業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，確保地面氣象觀測自動化業(yè)務(wù)的順利開展，進(jìn)一步提升地面氣象觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量。

1氣象觀測自動化存在的問題

1.1氣象觀測自動化儀器穩(wěn)定性還不夠

當(dāng)前，我國的地面氣象觀測儀器與國外發(fā)達(dá)國家的同類產(chǎn)品還有一定的差距，所以在地面氣象觀測操作中，觀測儀器自身穩(wěn)定性方面還不夠，有時候會出現(xiàn)一些故障，而影響到地面氣象觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性水平。因?yàn)榄h(huán)境因素的影響，特別是在高溫以及高濕的環(huán)境下地面氣象觀測儀器極易受到一些影響而出現(xiàn)損壞;還有些感應(yīng)元件中，濕度感應(yīng)元件的質(zhì)量也較差，也亟待解決;深層地溫觀測數(shù)據(jù)在自動觀測中有時會出現(xiàn)間斷性跳躍的狀況，影響地溫的正常觀測;采集供電電壓不穩(wěn)定或者是比實(shí)際值偏低，會影響地面氣象觀測質(zhì)量;連接傳感器與數(shù)據(jù)線的接線口松動或生銹會影響到觀測儀器的正常運(yùn)行;惡劣天氣現(xiàn)象出現(xiàn)造成風(fēng)傳感器出現(xiàn)故障，觀測到的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值之間存在誤差。上述這些均為自動觀測儀器經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題，會影響到地面氣象觀測自動化業(yè)務(wù)質(zhì)量。

1.2氣象觀測儀器要求不合理

我國地域遼闊，各個地區(qū)的氣候存在的差異也很大。在某些地區(qū)，氣象觀測應(yīng)運(yùn)用不同的氣象觀測儀器。 在極端災(zāi)害性多發(fā)區(qū)域，氣象觀測儀器的壽命也勢必會遭受不同程度的影響，即使在正常狀況下測量到數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確率也可能較低。地面氣象觀測儀器并非全能的。如果為各類不同的氣候條件開發(fā)針對性的氣象觀測儀器，則會大大增加儀器研發(fā)成本以及難度。 此外，隨著社會各個領(lǐng)域?qū)庀缶纫笤絹碓礁?，本階段所采用的地面氣象觀測儀器所獲得的數(shù)據(jù)無法較好地滿足精度要求。

1.3儀器維護(hù)難度較大

在地面氣象觀測自動化操作中，因?yàn)閷τ趦x器的依賴性較強(qiáng)，所以觀測儀器的損耗也較大，這給地面氣觀測儀器的維護(hù)工作增加了壓力。一旦對地面氣象觀測儀器維護(hù)不當(dāng)，勢必會影響到地面氣象觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量。例如地溫變送器，其本身為敏感元器件，對外界反應(yīng)比較敏感，在將變送器機(jī)箱門打開后應(yīng)該及時關(guān)閉，否則會使得機(jī)箱內(nèi)元器件受潮或者下雨天有雨水進(jìn)入，使得地溫?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異常，影響地面氣象觀測質(zhì)量。又如夏季雷暴天氣較多，一旦氣象臺站業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)調(diào)制解調(diào)器長期連接，雷電中的雷電流往往會以電話線為媒介傳輸至計(jì)算機(jī)內(nèi)威脅到氣象臺站計(jì)算機(jī)設(shè)備的安全，進(jìn)而影響到地面氣象觀測自動化操作的正常開展。

2實(shí)現(xiàn)觀測全面自動化的措施

針對溫州國家一般氣象站全面自動化推進(jìn)過程存在的上述問題，本文從電源線路實(shí)現(xiàn)雙電源全自動切換、網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)核心交換機(jī)與服務(wù)器雙機(jī)熱備、觀測采集儀器設(shè)備或軟件實(shí)現(xiàn)2套數(shù)據(jù)在線全自動無縫對接采集3個方面，探討實(shí)現(xiàn)觀測全面自動化需要在硬件和軟件上進(jìn)一步優(yōu)化的具體措施。

2.1配備雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置，保證供電系統(tǒng)的可靠性

應(yīng)急電源系統(tǒng)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，即系統(tǒng)從常用電源轉(zhuǎn)換到備用電源或從備用電源重新返回至常用電源，是非常必要的。雙電源自動轉(zhuǎn)換（ATSE）主要用于緊急供電系統(tǒng)，是將負(fù)載電路從一個（常用）電源自動換接至另一個（備用發(fā)電機(jī)）電源的開關(guān)，以確保重要負(fù)荷連續(xù)、可靠支行。從電線路的敷鋪上，線路至業(yè)務(wù)值班室及觀測場地內(nèi)的設(shè)備均應(yīng)設(shè)常用電源及備用電源（發(fā)電機(jī)）2條線路，實(shí)現(xiàn)雙回路，也就是雙電源，如果一條線路停電，可啟用另一條路線路供電，以保證供電系統(tǒng)的可靠性。正常情況下，ATS工作在主用市電電源，當(dāng)市用電源電壓或頻率不滿足要求時，ATS經(jīng)過一定時間延時后（默認(rèn)3 s，可避免發(fā)電機(jī)誤啟動），發(fā)送信號啟動發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)電源質(zhì)量滿足要求后，ATS先斷開市電側(cè)觸頭，再閉合發(fā)電機(jī)側(cè)觸頭，即主觸頭先斷后合，轉(zhuǎn)換至發(fā)電機(jī)電源進(jìn)行供電;當(dāng)市用電源恢復(fù)正常時，ATS經(jīng)過一定時間延時后，先斷開發(fā)電機(jī)側(cè)觸頭，再閉合市電側(cè)觸頭，從發(fā)電機(jī)電源側(cè)回切至市電側(cè)供電，轉(zhuǎn)換完成后，ATS將發(fā)送信號關(guān)閉發(fā)電機(jī)。

2.2核心交換機(jī)、服務(wù)器雙機(jī)熱備，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)無停頓熱切換

由于觀測數(shù)據(jù)的及時性、不間斷性，穩(wěn)定持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行變得越來越重要，而原有單機(jī)核心3層交換數(shù)據(jù)存在較大的崩潰風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要采取虛擬路由冗余協(xié)議（VRRP）技術(shù)來解決該問題，以實(shí)現(xiàn)主、備核心3層交換設(shè)備之間動態(tài)、無停頓的熱切換，虛擬交換機(jī)根據(jù)配置的優(yōu)先級的大小選擇主交換機(jī)，優(yōu)先級最大的作為主交換機(jī)，狀態(tài)為Master，其他交換機(jī)作為備份交換機(jī)，隨時監(jiān)測主交換機(jī)的狀態(tài)。當(dāng)主交換機(jī)正常工作時，它會每隔一段時間發(fā)送一個VRRP組播報(bào)文，以通知組內(nèi)的備份交換機(jī)，主交換機(jī)除正常工作善言[8-9]。如果組內(nèi)的備份交換機(jī)長時間未接收到來自主交換機(jī)，則將自己狀態(tài)轉(zhuǎn)換為Master。同時需要配備服務(wù)器雙機(jī)熱備，針對服務(wù)器的臨時故障采取的一種備份技術(shù)，通過雙機(jī)熱備，RAID技術(shù)和數(shù)據(jù)備份技術(shù)來避免長時間的服務(wù)中斷，保證系統(tǒng)長期、可靠運(yùn)行。

2.3兩路觀測要素?cái)?shù)據(jù)同步采集，業(yè)務(wù)軟件智能識別，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫對接

觀測場地內(nèi)的所有儀器要素均配備2套，一主一備，優(yōu)化采集器的硬件功能，實(shí)現(xiàn)底層的兩路采集數(shù)據(jù)功能，改進(jìn)觀測業(yè)務(wù)軟件功能，對主站儀器數(shù)據(jù)缺測時，軟件能自動讀取備份數(shù)據(jù)確保數(shù)據(jù)的完整性。同時對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行識別判斷，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3結(jié)束語

各臺站現(xiàn)有的觀測裝備保障現(xiàn)代化水平與全面自動化的要求還存在一些差距，現(xiàn)代化、全自動化需要投入大量的資金和設(shè)備，更需要專業(yè)化的技術(shù)人才，這樣才能真正達(dá)到全面自動化觀測的要求

參考文獻(xiàn)：

[1]徐浩然.地面氣象觀測自動化存在的弊端及其對策[J].河南科技，2019（22）：151-152.

[2]陳淼.地面氣象觀測自動化存在的弊端及其對策[J].農(nóng)村實(shí)用技術(shù)，2019（07）：118.

（作者單位：克山縣氣象局）