天氣現(xiàn)象儀人工智能問題研究

林世豪

摘?要： 天氣現(xiàn)象儀，是用來觀測(cè)天氣的一種氣象觀測(cè)系統(tǒng)，是一種智能型多變量傳感器，由散射能見度儀、降水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器以及溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等傳感器組成，可以觀測(cè)溫濕度、風(fēng)向風(fēng)速、能見度等，主要類型有SWS-100等。在如今的數(shù)字化時(shí)代，隨著科技不斷發(fā)展，各種人工智能帶給了人們很多便利，本文重要針對(duì)在進(jìn)行氣象觀測(cè)中天氣現(xiàn)象儀使用中存在的問題并提出改進(jìn)的建議，結(jié)合人工智能的分析處理能力，提升天氣現(xiàn)象儀自動(dòng)化采集系統(tǒng)的智能化進(jìn)行探討和研究。

關(guān)鍵詞： 天氣現(xiàn)象儀;人工智能;問題;智能化

【中圖分類號(hào)】P49?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.168

引言：在智能化發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的過程中，人工智能能夠彌補(bǔ)業(yè)務(wù)人員的錯(cuò)誤率，大大提升效率，2017年10月1日，天氣現(xiàn)象儀以完成在全國(guó)范圍布設(shè)并使用，天氣現(xiàn)象儀以基本取代傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)人員來觀測(cè)天氣，因?yàn)樵撛O(shè)備的全面投入使用，我國(guó)實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣象觀測(cè)的全天候連續(xù)觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)了氣象觀測(cè)資料的連續(xù)化，這大大彌補(bǔ)了人在夜間漏缺記錄天氣現(xiàn)象資料的不足，加強(qiáng)了應(yīng)對(duì)各類氣候現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)能力。

1?人工智能的定義及分類

人工智能（Artificialligence，簡(jiǎn)稱AI），在大數(shù)據(jù)時(shí)代，A人工智能這個(gè)名稱也越來越火熱，AI引領(lǐng)著我們當(dāng)今的時(shí)代，在不同學(xué)科背景的人工智能學(xué)者對(duì)人工智能褒貶不一。但總的來說，我們可以從，三個(gè)方面對(duì)人工智能來進(jìn)行定義，分別為“能力”、“學(xué)科”和“實(shí)用”。在能力的范圍內(nèi)，人工智能作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的構(gòu)成部分，它可以用來研究和開發(fā)作為理論技術(shù)的拓展項(xiàng)目，從而形成一項(xiàng)系統(tǒng)的新型科技技術(shù)。其領(lǐng)域重要包括了機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理等多個(gè)分支，它也在人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的科技生活水平中起到高效引領(lǐng)作用，人工智能可以對(duì)人的不連續(xù)性、不完善性進(jìn)行彌補(bǔ)，這大大增強(qiáng)了人們的生活效益;在學(xué)科的范圍內(nèi)，它為學(xué)術(shù)領(lǐng)域提供了一個(gè)更大的模板，使學(xué)術(shù)領(lǐng)域得到了質(zhì)的飛躍，從而對(duì)智能機(jī)器和智能系統(tǒng)展開研究這是我們對(duì)人類智慧的延伸.人工智能能夠模擬和擴(kuò)展我們?nèi)祟惖闹悄?在實(shí)用的范圍內(nèi)，人工智能能夠借助人類智慧使機(jī)器完成任務(wù)[1]。

2?天氣現(xiàn)象儀的探測(cè)方法和原理

天氣現(xiàn)象儀主要依靠氣象現(xiàn)象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，氣象現(xiàn)象系統(tǒng)中主要包括散射能見度儀和降水檢測(cè)系統(tǒng)傳感器，具有氣象現(xiàn)象系統(tǒng)的天氣現(xiàn)象儀為智能型多變量傳感器，它可以對(duì)溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象進(jìn)行大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)變量進(jìn)行分析來判定天氣現(xiàn)象[2]。

降水性天氣現(xiàn)象儀顧名思義，就是用來測(cè)量降水，其原理為通過測(cè)量雨滴降落時(shí)經(jīng)過一束光線時(shí)由于雨滴的衍射效應(yīng)散發(fā)的閃爍光，通過接收閃爍光進(jìn)行譜分析。因?yàn)樽V分布與單位時(shí)間通過光路的雨強(qiáng)有關(guān)，同時(shí)雨滴的半徑體量和雨滴降落速度也有關(guān)系，與之分析判斷出降雨的種類、降水的強(qiáng)度和有無降水等現(xiàn)象。但結(jié)合人工智能系統(tǒng)的降水現(xiàn)象自動(dòng)觀測(cè)儀是一種采用現(xiàn)代全新激光技術(shù)的光學(xué)自動(dòng)監(jiān)測(cè)測(cè)量系統(tǒng)，主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集、供電控制、附件等部分組成，降水現(xiàn)象自動(dòng)觀測(cè)儀可以根據(jù)不同的降水現(xiàn)象的降水粒子變化特性的差異和降落末速度對(duì)激光信號(hào)的減少影響程度來對(duì)應(yīng)不同的雨滴圖譜進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，判斷出降雨現(xiàn)象類型，輸出降水現(xiàn)象類型，包括雨的大小、雪的大小、雨夾雪、冰雹等天氣現(xiàn)象的自動(dòng)觀測(cè)和識(shí)別。

現(xiàn)在雖然已經(jīng)全面使用了天氣現(xiàn)象儀，但人工觀測(cè)員對(duì)儀器的掌握還是有一定欠缺的，因?yàn)橛幸徊糠秩斯び^測(cè)員對(duì)天氣現(xiàn)象儀的基本原理不太了解，因?yàn)樗麄冨e(cuò)誤的認(rèn)為采用了天氣現(xiàn)象儀就不需要人工的干預(yù)，不再研究鉆研技術(shù)規(guī)定，導(dǎo)致經(jīng)常有矛盾的天氣現(xiàn)象記錄，天氣現(xiàn)象觀測(cè)的重要前提就是要充分了解相關(guān)儀器的基本原理并加強(qiáng)學(xué)習(xí)操作技術(shù)規(guī)定學(xué)習(xí)。

3?天氣現(xiàn)象儀的能見度記錄天氣現(xiàn)象

能見度是測(cè)量大氣透明度情況的一種氣象標(biāo)準(zhǔn)，它能過反映出大氣環(huán)境質(zhì)量，與我們的社會(huì)活動(dòng)緊密相連。隨著現(xiàn)代化時(shí)代的發(fā)展，自動(dòng)化越來越完善，自動(dòng)能見度儀也正式投入使用并運(yùn)行。

3.1?能見度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法

在社會(huì)的不斷進(jìn)步發(fā)展中，使得能見度儀在氣象光學(xué)視程中不斷變化，根據(jù)不同的閃爍散射信號(hào)的速度變化來監(jiān)測(cè)顆粒，并在光學(xué)的角度來看，再?gòu)哪芤姸群拖鄬?duì)濕度的角度來判斷霧、輕霧還是霾氣象情況，在從風(fēng)和顆粒、其他因素來判定是否為沙塵暴和揚(yáng)塵等天氣現(xiàn)象[3]。

4?降水天氣現(xiàn)象記錄存在的問題探究

因?yàn)樘鞖猬F(xiàn)象儀的自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)還存在一些問題，因?yàn)槿斯そ?jīng)常出現(xiàn)矛盾記錄，所以需要人工對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，下面就是處理異常數(shù)據(jù)的處理方法。

4.1?無降水表現(xiàn)卻有降水量

自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)在觀察記錄出現(xiàn)異常中的常見現(xiàn)象，因?yàn)樵诮邓Ｖ购?，仍存在降水量，這就是滯后降水所導(dǎo)致的，如果按照滯后降水的規(guī)定來處理的話;120分鐘到結(jié)束時(shí)間內(nèi)的大數(shù)據(jù)里，超過120分鐘會(huì)被歸為非降水因素，按照無降水現(xiàn)象處理。除此之外還會(huì)被認(rèn)定為露水或大霧造成的非降水因素，從而直接刪除。所以這需要人工的在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)做好日常檢查、維護(hù)工作，如果發(fā)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或者異常要及時(shí)處理并查明原因，根據(jù)其原因進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)。日常監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)降水采集器有異物時(shí)，要第一時(shí)間用柔韌的棉質(zhì)布和脫脂棉進(jìn)行清潔護(hù)理并檢查電路和供電系統(tǒng)，保持電的供應(yīng)。正常維護(hù)也是保證儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)之一。

4.2?有降水表現(xiàn)無降水量

在出現(xiàn)天氣現(xiàn)象的開始到結(jié)束的時(shí)間內(nèi)，無降水量微降水處理。而出現(xiàn)冰雹等這樣的天氣現(xiàn)象時(shí)也沒有降水量，這是需要人工處理，需要測(cè)量出最大冰雹的直徑，當(dāng)最大冰雹的最大直徑超過10mm時(shí)就要去測(cè)量冰雹的最大平均重量，人工發(fā)布出現(xiàn)冰雹的重要天氣預(yù)報(bào)。天氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不可以免去全部的管理，仍需要觀測(cè)員對(duì)這些問題進(jìn)行關(guān)注。

5?結(jié)束語

天氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和人工智能有著天然性的耦合關(guān)系。天氣監(jiān)測(cè)需要大量的，多種類型的資料，而人工智能天生為了處理大數(shù)據(jù)的利器;但現(xiàn)有的資料時(shí)空數(shù)據(jù)密度不夠大，從而人工智能不具備完全的確定的判斷能力;除此之外人工智能還可以總結(jié)學(xué)術(shù)專家的學(xué)術(shù)探討問題的經(jīng)驗(yàn)，提高預(yù)測(cè)的水平以及利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行人工無法使用的抽象預(yù)報(bào)等。這二者缺一不可，它們之間可以互相彌補(bǔ)相互的不足。

參考文獻(xiàn)

[1]?李亞偉，曹云松，姚玉璞，鄭燕飛，孫偉澤.淺談疏風(fēng)清霾飲治療霧霾所致諸證經(jīng)驗(yàn)[J].河北中醫(yī)，2018，40（06）：925-928.

[2]?徐可文，喬云紅，范秀萍，裴克莉，李清華，王軍平.天氣現(xiàn)象儀人工智能問題研究[A].中國(guó)氣象學(xué)會(huì).第35屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì) S20 深度信息化：應(yīng)用支持與智能發(fā)展[C].中國(guó)氣象學(xué)會(huì)：中國(guó)氣象學(xué)會(huì)，2018：5.

[3]?王國(guó)強(qiáng)，林磊，任義方，徐杰，陳明，周天雄.新地面氣象觀測(cè)規(guī)定下輕霧和霾的觀測(cè)[J].氣象水文海洋儀器，2018，35（02）：25-27.