氣象觀測全面自動化存在的問題分析

陳彥超 贛州市上猶縣氣象局

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

一、氣象觀測的重要價值

首先可以實現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)能力的有效提升，我國具有相對嚴(yán)重的氣象災(zāi)害，氣象觀測活動在我國的歷史相對久遠(yuǎn)，但是由于我國科技水平相對落后，無法準(zhǔn)確預(yù)測所有氣象變化，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，所以氣象觀測工作的有效開展，能夠確保更為高效的監(jiān)控，預(yù)測氣象災(zāi)害，進(jìn)而使國家政府部門針對各種災(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)會在很大程度內(nèi)受到氣象變化影響，而在現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展過程中，該類行業(yè)對其氣象監(jiān)測工作提出了更高的要求，氣象觀測監(jiān)控的作用也在不斷凸顯。其三，能夠科學(xué)應(yīng)對氣候變化，對全球氣象變化進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)氣候變化的整體規(guī)律，然后采取對應(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、氣象觀測在實現(xiàn)全面自動化發(fā)展中存在的問題

（一）供電系統(tǒng)布線問題

在我國現(xiàn)階段具體實施氣象觀測工作時，大部分觀測臺站都沒有設(shè)置試電雙電源，對其全面自動化造成很大的影響，其主要原因通常包括三個方面。其一，相關(guān)部門一般是在山上或郊區(qū)設(shè)置氣象觀測臺站，和供電站之間具有較長的距離，在具體實現(xiàn)供電時，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)問題的一個主要原因，根據(jù)相關(guān)要求，臺站需要進(jìn)行發(fā)電機(jī)和UPS 的合理配備，但是部分臺站依舊采取手動發(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，沒有對其進(jìn)行有效替換，則故障會使其供電產(chǎn)生斷層，例如從觀測場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，氣象觀測儀器還存在一定的差距，因此，在具體進(jìn)行氣象觀測時，各項設(shè)備的穩(wěn)定性相對不足，有時會有不同程度的故障出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致在進(jìn)行氣象觀測時無法保障相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。環(huán)境因素會對其造成不同程度的影響，尤其是在高濕和高溫環(huán)境下，氣象觀測儀器出現(xiàn)損壞的概率相對較高。在具體進(jìn)行自動觀測時，深層地溫觀測所產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)可能會有間斷性跳躍現(xiàn)象出現(xiàn)，對低溫正常觀測造成很大影響。采集供電電壓低于實際值或不穩(wěn)定，也會對其氣象觀測質(zhì)量造成很大影響。與此同時，連接數(shù)據(jù)線和傳感器的接線口出現(xiàn)生銹或松動現(xiàn)象，也會對其觀測儀器運行造成很大影響，最后惡劣天氣會使其風(fēng)傳感應(yīng)器發(fā)生不同程度的故障，觀測到的各項數(shù)據(jù)存在不同的誤差，總之，受到以上因素的影響，自動觀測儀器會有不同程度的故障出現(xiàn)，會對其氣象觀測質(zhì)量造成很大的影響[1]。

（三）使用需求問題

我國具有相對遼闊的國土面積，在氣象觀測方面，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)備使用壽命會大大削弱，即使可以正常運行，觀測到的各項數(shù)據(jù)也無法保障可信度。與此同時，設(shè)備通用性能相對較差，針對具體氣候環(huán)境進(jìn)行觀測，儀器的研發(fā)難度較大，會在很大程度內(nèi)增加研發(fā)成本，可操作性存在很大的不足，對于部分地處偏遠(yuǎn)的氣象觀測中心，研發(fā)自動化設(shè)備的水平相對較低，在具體應(yīng)用自動化儀器時，無法保障其測量精準(zhǔn)度，此時，概率氣象觀測中心會將其設(shè)計精度標(biāo)準(zhǔn)放寬，使其氣象觀測數(shù)據(jù)存在較大的誤差，進(jìn)而影響我國氣象監(jiān)測的進(jìn)一步發(fā)展。

三、問題改進(jìn)策略

（一）優(yōu)化供電系統(tǒng)

氣象觀測部門如果想要確保供電系統(tǒng)具有更高的可靠性，在實際操作中需要進(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)實現(xiàn)有效轉(zhuǎn)換。雙電源自動轉(zhuǎn)換（Atse）通常是在緊急供電系統(tǒng)中實現(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，需要為觀測點到值班室及其觀測現(xiàn)場所有設(shè)備同時建設(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，Ats 在經(jīng)過三秒左右的延時之后，可以發(fā)送信號時期發(fā)電機(jī)啟動，而如果電源質(zhì)量能夠滿足相關(guān)要求，Ats 會將市電側(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)域氣象局的計算機(jī)設(shè)備具有較大的規(guī)模，但是在對其進(jìn)行具體應(yīng)用時，運行效率卻很難滿足預(yù)期目標(biāo)，資金回報率普遍較低，此時相關(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，還需要合理配置終端設(shè)備，對其終端設(shè)備數(shù)量進(jìn)行有效拓展，確保能夠在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)自動化觀測[2]。與此同時，還需要進(jìn)行設(shè)備資金投入的合理增加，確保在存儲設(shè)備，調(diào)取設(shè)備等方面具有更高的自動化能力。最后，氣象部門還需要針對氣象觀測制定資料中心及時統(tǒng)計分析各類資料，為氣象觀測的有效落實提供更大的依據(jù)。

（三）提升科技水平

在我國現(xiàn)階段，氣象觀測技術(shù)的發(fā)展還存在一定的不足，觀測設(shè)備的先進(jìn)性不足，如果不能妥善處理該項問題，則會使其氣象觀測難度大大增加，對氣象觀測質(zhì)量造成很大的影響，在觀測氣象要素時，部分要素可以利用自動化方式實施觀測，但是依舊存在部分氣象要素，不能采取自動化方式觀測，在具體觀測過程中，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)行氣象觀測工作的各級人員需要不斷探索在氣象觀測中電子信息技術(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工作。此時微小氣象觀測是基于傳統(tǒng)方法實現(xiàn)的最新觀測技術(shù)，具有更高的精確度和有效性。微小氣象觀測的科學(xué)應(yīng)用可以針對小范圍氣候的具體特點，觀測環(huán)境內(nèi)的風(fēng)力，降水，溫度，濕度，氣壓和陽光輻射等各項因素，使其觀測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)行氣象觀測過程中，為了確保計算機(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效性，進(jìn)而保障網(wǎng)絡(luò)運行系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定的工作。與此同時，傳統(tǒng)單機(jī)核心三層數(shù)據(jù)交換出現(xiàn)崩潰風(fēng)險的概率相對較大，相關(guān)部門需要利用虛擬路由冗余協(xié)議對其進(jìn)行有效解決，確保備用和主要核心交換設(shè)備之間的熱切換實現(xiàn)更高的連貫性和動態(tài)性[5]。虛擬交換機(jī)在進(jìn)行具體工作時，主要原理是針對優(yōu)先級選擇交換機(jī)，其中主交換機(jī)具有最高的優(yōu)先級，將其設(shè)置為master 狀態(tài)，而備用交換機(jī)的優(yōu)先級相對較弱，在對其進(jìn)行具體應(yīng)用時，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)在日常運行中，會定期發(fā)送VRRP，表現(xiàn)正常工作，此時，備用交換機(jī)，如果主交換機(jī)在很長一段時間內(nèi)都沒有向備用交換機(jī)發(fā)送信號，則交換機(jī)會自動轉(zhuǎn)變?yōu)閙aster 狀態(tài)，同時還需要進(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，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)長時間中斷得到有效避免，進(jìn)而保障系統(tǒng)運行的可靠性和長期性。

（五）搭建通信系統(tǒng)

在現(xiàn)階段進(jìn)行氣象觀測工作時，自動化發(fā)展正在不斷加快，此時，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)逐步實現(xiàn)超級全面連接，智能化氣象也在不斷壯大，在進(jìn)行氣象觀測時，墨跡天氣是其相對重要的一個平臺軟件，能夠為現(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)測服務(wù)實現(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作為未來發(fā)展的主要方向，在天氣觀測服務(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，暴雨積水等天氣會在不同程度內(nèi)影響汽車駕駛員，通過對其進(jìn)行科學(xué)處理，能夠合理優(yōu)化駕車體驗，同時還可以保障駕駛過程，具有更高的安全性。

四、結(jié)束語

總之，在氣象觀測實現(xiàn)全面自動化發(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涓黜梿栴}進(jìn)行有效的解決，進(jìn)而確保氣象檢測具有更高的精確性和實效性，對相關(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。