氣象觀測(cè)全面自動(dòng)化存在的問題分析

陳彥超 贛州市上猶縣氣象局

在我國現(xiàn)階段，氣象觀測(cè)在實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化發(fā)展過程中，存在不同程度的問題，相關(guān)部門需要對(duì)其進(jìn)行深入分析，確保能夠?qū)ζ涓黜?xiàng)問題進(jìn)行有效處理，進(jìn)而保障氣象觀測(cè)具有更高的精確度，為了進(jìn)一步明確如何有效解決氣象觀測(cè)實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化發(fā)展中出現(xiàn)的各項(xiàng)問題，特此進(jìn)行本次研究。

一、氣象觀測(cè)的重要價(jià)值

首先可以實(shí)現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)能力的有效提升，我國具有相對(duì)嚴(yán)重的氣象災(zāi)害，氣象觀測(cè)活動(dòng)在我國的歷史相對(duì)久遠(yuǎn)，但是由于我國科技水平相對(duì)落后，無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)所有氣象變化，由于氣象變化導(dǎo)致出現(xiàn)的災(zāi)害使國民經(jīng)濟(jì)受到極大的損失，所以氣象觀測(cè)工作的有效開展，能夠確保更為高效的監(jiān)控，預(yù)測(cè)氣象災(zāi)害，進(jìn)而使國家政府部門針對(duì)各種災(zāi)害提前做好防災(zāi)減災(zāi)工作，是由于氣象災(zāi)害產(chǎn)生的損失得到有效控制。其次，能夠有效推進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)于我國整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)而言，交通業(yè)，水利，電力，航空航天，農(nóng)業(yè)等支柱性產(chǎn)業(yè)會(huì)在很大程度內(nèi)受到氣象變化影響，而在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展過程中，該類行業(yè)對(duì)其氣象監(jiān)測(cè)工作提出了更高的要求，氣象觀測(cè)監(jiān)控的作用也在不斷凸顯。其三，能夠科學(xué)應(yīng)對(duì)氣候變化，對(duì)全球氣象變化進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣候變化的整體規(guī)律，然后采取對(duì)應(yīng)措施，使其由于氣象變化導(dǎo)致出現(xiàn)的災(zāi)害得到有效控制，進(jìn)而有效減少由于氣象災(zāi)害產(chǎn)生的損失。

二、氣象觀測(cè)在實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化發(fā)展中存在的問題

（一）供電系統(tǒng)布線問題

在我國現(xiàn)階段具體實(shí)施氣象觀測(cè)工作時(shí)，大部分觀測(cè)臺(tái)站都沒有設(shè)置試電雙電源，對(duì)其全面自動(dòng)化造成很大的影響，其主要原因通常包括三個(gè)方面。其一，相關(guān)部門一般是在山上或郊區(qū)設(shè)置氣象觀測(cè)臺(tái)站，和供電站之間具有較長的距離，在具體實(shí)現(xiàn)供電時(shí)，一般選擇架空線路，使其線路鋪設(shè)和電源供給的合理性存在一定的不足。其二，沒有對(duì)其線路設(shè)置完善的優(yōu)化手段，也是使其供電線路出現(xiàn)問題的一個(gè)主要原因，根據(jù)相關(guān)要求，臺(tái)站需要進(jìn)行發(fā)電機(jī)和UPS 的合理配備，但是部分臺(tái)站依舊采取手動(dòng)發(fā)電，使其供電的可靠性無法得到有效保障。其三，線路備份不足，如果長期使用輸電線，沒有對(duì)其進(jìn)行有效替換，則故障會(huì)使其供電產(chǎn)生斷層，例如從觀測(cè)場(chǎng)戶外和值班室之間只設(shè)置了一條線路，長期放置在戶外，環(huán)境侵蝕會(huì)使其線路出現(xiàn)損壞。

（二）儀器質(zhì)量問題

在我國現(xiàn)階段和發(fā)達(dá)國家相比較而言，氣象觀測(cè)儀器還存在一定的差距，因此，在具體進(jìn)行氣象觀測(cè)時(shí)，各項(xiàng)設(shè)備的穩(wěn)定性相對(duì)不足，有時(shí)會(huì)有不同程度的故障出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致在進(jìn)行氣象觀測(cè)時(shí)無法保障相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。環(huán)境因素會(huì)對(duì)其造成不同程度的影響，尤其是在高濕和高溫環(huán)境下，氣象觀測(cè)儀器出現(xiàn)損壞的概率相對(duì)較高。在具體進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)時(shí)，深層地溫觀測(cè)所產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可能會(huì)有間斷性跳躍現(xiàn)象出現(xiàn)，對(duì)低溫正常觀測(cè)造成很大影響。采集供電電壓低于實(shí)際值或不穩(wěn)定，也會(huì)對(duì)其氣象觀測(cè)質(zhì)量造成很大影響。與此同時(shí)，連接數(shù)據(jù)線和傳感器的接線口出現(xiàn)生銹或松動(dòng)現(xiàn)象，也會(huì)對(duì)其觀測(cè)儀器運(yùn)行造成很大影響，最后惡劣天氣會(huì)使其風(fēng)傳感應(yīng)器發(fā)生不同程度的故障，觀測(cè)到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)存在不同的誤差，總之，受到以上因素的影響，自動(dòng)觀測(cè)儀器會(huì)有不同程度的故障出現(xiàn)，會(huì)對(duì)其氣象觀測(cè)質(zhì)量造成很大的影響[1]。

（三）使用需求問題

我國具有相對(duì)遼闊的國土面積，在氣象觀測(cè)方面，不同地區(qū)具有不同的需求，而且，各類儀器設(shè)備也適用于不同的環(huán)境，在極端天氣下，設(shè)備使用壽命會(huì)大大削弱，即使可以正常運(yùn)行，觀測(cè)到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)也無法保障可信度。與此同時(shí)，設(shè)備通用性能相對(duì)較差，針對(duì)具體氣候環(huán)境進(jìn)行觀測(cè)，儀器的研發(fā)難度較大，會(huì)在很大程度內(nèi)增加研發(fā)成本，可操作性存在很大的不足，對(duì)于部分地處偏遠(yuǎn)的氣象觀測(cè)中心，研發(fā)自動(dòng)化設(shè)備的水平相對(duì)較低，在具體應(yīng)用自動(dòng)化儀器時(shí)，無法保障其測(cè)量精準(zhǔn)度，此時(shí)，概率氣象觀測(cè)中心會(huì)將其設(shè)計(jì)精度標(biāo)準(zhǔn)放寬，使其氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)存在較大的誤差，進(jìn)而影響我國氣象監(jiān)測(cè)的進(jìn)一步發(fā)展。

三、問題改進(jìn)策略

（一）優(yōu)化供電系統(tǒng)

氣象觀測(cè)部門如果想要確保供電系統(tǒng)具有更高的可靠性，在實(shí)際操作中需要進(jìn)行雙電源的科學(xué)設(shè)置，確保正常工作電源能夠和應(yīng)急電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)換。雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換（Atse）通常是在緊急供電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)有效應(yīng)用，是將日常電源連接的負(fù)載電路轉(zhuǎn)移至備用電源，確保在線路運(yùn)行中，電流負(fù)荷具有較高的可靠性和連貫性。在具體鋪設(shè)相關(guān)線路上，需要為觀測(cè)點(diǎn)到值班室及其觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備同時(shí)建設(shè)備用電源和常用電源兩條線路，確保能夠?qū)崿F(xiàn)雙電源，但其中一條線路停電之后，另一條線路可以立即啟動(dòng)進(jìn)行供電，進(jìn)而保障供電系統(tǒng)具有更高的可靠性。例如在市電電源的頻率和電壓無法滿足相關(guān)要求時(shí)，Ats 在經(jīng)過三秒左右的延時(shí)之后，可以發(fā)送信號(hào)時(shí)期發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，而如果電源質(zhì)量能夠滿足相關(guān)要求，Ats 會(huì)將市電側(cè)觸頭斷開，然后將發(fā)電機(jī)側(cè)觸頭閉合，使發(fā)電機(jī)電源得到轉(zhuǎn)換，進(jìn)而保障有效供電。而在市電恢復(fù)之后，Ats 利用相同操作將電流從發(fā)電機(jī)電源測(cè)重新切回到日常供電系統(tǒng)，確保供電系統(tǒng)具有更高的可靠性與平穩(wěn)性。

（二）協(xié)調(diào)資金投入

我國在氣象觀測(cè)方面投入了較多的資金，使氣象部門具有較大的工作壓力，雖然大部分區(qū)域氣象局的計(jì)算機(jī)設(shè)備具有較大的規(guī)模，但是在對(duì)其進(jìn)行具體應(yīng)用時(shí)，運(yùn)行效率卻很難滿足預(yù)期目標(biāo)，資金回報(bào)率普遍較低，此時(shí)相關(guān)工作人員需要科學(xué)協(xié)調(diào)設(shè)備資金投入[3]。例如有效結(jié)合自主研發(fā)小型信息設(shè)備和引進(jìn)大型信息設(shè)備，確保我國具有更高的自主研發(fā)水平。與此同時(shí)，還需要合理配置終端設(shè)備，對(duì)其終端設(shè)備數(shù)量進(jìn)行有效拓展，確保能夠在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化觀測(cè)[2]。與此同時(shí)，還需要進(jìn)行設(shè)備資金投入的合理增加，確保在存儲(chǔ)設(shè)備，調(diào)取設(shè)備等方面具有更高的自動(dòng)化能力。最后，氣象部門還需要針對(duì)氣象觀測(cè)制定資料中心及時(shí)統(tǒng)計(jì)分析各類資料，為氣象觀測(cè)的有效落實(shí)提供更大的依據(jù)。

（三）提升科技水平

在我國現(xiàn)階段，氣象觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展還存在一定的不足，觀測(cè)設(shè)備的先進(jìn)性不足，如果不能妥善處理該項(xiàng)問題，則會(huì)使其氣象觀測(cè)難度大大增加，對(duì)氣象觀測(cè)質(zhì)量造成很大的影響，在觀測(cè)氣象要素時(shí)，部分要素可以利用自動(dòng)化方式實(shí)施觀測(cè)，但是依舊存在部分氣象要素，不能采取自動(dòng)化方式觀測(cè)，在具體觀測(cè)過程中，需要利用感應(yīng)器[4]。在我國現(xiàn)階段，科技水平正在不斷提升，進(jìn)行氣象觀測(cè)工作的各級(jí)人員需要不斷探索在氣象觀測(cè)中電子信息技術(shù)的應(yīng)用及其未來發(fā)展，研究出具有更高可靠性和穩(wěn)定性的元器件與設(shè)備，確保能夠更為高效的開展氣象觀測(cè)工作。此時(shí)微小氣象觀測(cè)是基于傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)的最新觀測(cè)技術(shù)，具有更高的精確度和有效性。微小氣象觀測(cè)的科學(xué)應(yīng)用可以針對(duì)小范圍氣候的具體特點(diǎn)，觀測(cè)環(huán)境內(nèi)的風(fēng)力，降水，溫度，濕度，氣壓和陽光輻射等各項(xiàng)因素，使其觀測(cè)信息具有更高的精確度，進(jìn)而確保更為高效的開展氣象監(jiān)測(cè)工作，確保其靈活性。

（四）改進(jìn)熱切換技術(shù)

在進(jìn)行氣象觀測(cè)過程中，為了確保計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)無停頓熱切換，相關(guān)部門需要積極開展服務(wù)器和核心交換機(jī)的雙機(jī)熱備，確保數(shù)據(jù)采集具有更高的連貫性和實(shí)效性，進(jìn)而保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定的工作。與此同時(shí)，傳統(tǒng)單機(jī)核心三層數(shù)據(jù)交換出現(xiàn)崩潰風(fēng)險(xiǎn)的概率相對(duì)較大，相關(guān)部門需要利用虛擬路由冗余協(xié)議對(duì)其進(jìn)行有效解決，確保備用和主要核心交換設(shè)備之間的熱切換實(shí)現(xiàn)更高的連貫性和動(dòng)態(tài)性[5]。虛擬交換機(jī)在進(jìn)行具體工作時(shí)，主要原理是針對(duì)優(yōu)先級(jí)選擇交換機(jī)，其中主交換機(jī)具有最高的優(yōu)先級(jí)，將其設(shè)置為master 狀態(tài)，而備用交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)相對(duì)較弱，在對(duì)其進(jìn)行具體應(yīng)用時(shí)，還可以監(jiān)控主交換機(jī)具體工作狀態(tài)，一般情況下，主交換機(jī)在日常運(yùn)行中，會(huì)定期發(fā)送VRRP，表現(xiàn)正常工作，此時(shí)，備用交換機(jī)，如果主交換機(jī)在很長一段時(shí)間內(nèi)都沒有向備用交換機(jī)發(fā)送信號(hào)，則交換機(jī)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閙aster 狀態(tài)，同時(shí)還需要進(jìn)行雙機(jī)熱備的合理配備，確保操作具有更高的連貫性。與此同時(shí)，通過數(shù)據(jù)備份技術(shù)，raid 技術(shù)和雙擊熱備技術(shù)，可以使其服務(wù)長時(shí)間中斷得到有效避免，進(jìn)而保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和長期性。

（五）搭建通信系統(tǒng)

在現(xiàn)階段進(jìn)行氣象觀測(cè)工作時(shí)，自動(dòng)化發(fā)展正在不斷加快，此時(shí)，部分地區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法滿足其應(yīng)用需求，針對(duì)該種情況，相關(guān)單位需要基于大城市的同軸電纜和微波中繼進(jìn)行通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)搭建，確保其完善性。例如，在現(xiàn)代5G 技術(shù)不斷發(fā)展的今天，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)超級(jí)全面連接，智能化氣象也在不斷壯大，在進(jìn)行氣象觀測(cè)時(shí)，墨跡天氣是其相對(duì)重要的一個(gè)平臺(tái)軟件，能夠?yàn)楝F(xiàn)代人生產(chǎn)生活創(chuàng)造更大的便利條件，最近行通信，通信網(wǎng)絡(luò)搭建的過程中，墨跡天氣有效融合了數(shù)據(jù)，人才產(chǎn)品和技術(shù)的服務(wù)，使其氣象監(jiān)測(cè)服務(wù)實(shí)現(xiàn)更高的多元化和全面化[6]。而在2019 年，奇瑞汽車集團(tuán)和墨跡天氣進(jìn)行了戰(zhàn)略合作，雙方制定了相同的戰(zhàn)略發(fā)展方向，將制定智能氣象觀測(cè)作為未來發(fā)展的主要方向，在天氣觀測(cè)服務(wù)中，充分發(fā)揮生態(tài)車聯(lián)網(wǎng)的重要作用。刺目陽光，沙塵暴，路面結(jié)冰，霧霾，暴雨積水等天氣會(huì)在不同程度內(nèi)影響汽車駕駛員，通過對(duì)其進(jìn)行科學(xué)處理，能夠合理優(yōu)化駕車體驗(yàn)，同時(shí)還可以保障駕駛過程，具有更高的安全性。

四、結(jié)束語

總之，在氣象觀測(cè)實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化發(fā)展中，供電系統(tǒng)布線，儀器質(zhì)量和使用需求等方面還存在不同程度的問題，通過優(yōu)化供電系統(tǒng)，協(xié)調(diào)資金投入，提升科技水平，改進(jìn)熱切換技術(shù)，搭建通信系統(tǒng)，能夠?qū)ζ涓黜?xiàng)問題進(jìn)行有效的解決，進(jìn)而確保氣象檢測(cè)具有更高的精確性和實(shí)效性，對(duì)相關(guān)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造良好的條件，進(jìn)而推進(jìn)國家整體經(jīng)濟(jì)水平的全面提升。