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

在我國現階段，氣象觀測在實現全自動化發展過程中，存在不同程度的問題，相關部門需要對其進行深入分析，確保能夠對其各項問題進行有效處理，進而保障氣象觀測具有更高的精確度，為了進一步明確如何有效解決氣象觀測實現全面自動化發展中出現的各項問題，特此進行本次研究。

一、氣象觀測的重要價值

首先可以實現防災減災能力的有效提升，我國具有相對嚴重的氣象災害，氣象觀測活動在我國的歷史相對久遠，但是由于我國科技水平相對落后，無法準確預測所有氣象變化，由于氣象變化導致出現的災害使國民經濟受到極大的損失，所以氣象觀測工作的有效開展，能夠確保更為高效的監控，預測氣象災害，進而使國家政府部門針對各種災害提前做好防災減災工作，是由于氣象災害產生的損失得到有效控制。其次，能夠有效推進國民經濟發展，對于我國整體經濟建設而言，交通業，水利，電力，航空航天，農業等支柱性產業會在很大程度內受到氣象變化影響，而在現代社會經濟的高速發展過程中，該類行業對其氣象監測工作提出了更高的要求，氣象觀測監控的作用也在不斷凸顯。其三，能夠科學應對氣候變化，對全球氣象變化進行精準監測，能夠及時發現氣候變化的整體規律，然后采取對應措施，使其由于氣象變化導致出現的災害得到有效控制，進而有效減少由于氣象災害產生的損失。

二、氣象觀測在實現全面自動化發展中存在的問題

（一）供電系統布線問題

在我國現階段具體實施氣象觀測工作時，大部分觀測臺站都沒有設置試電雙電源，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，相關部門一般是在山上或郊區設置氣象觀測臺站，和供電站之間具有較長的距離，在具體實現供電時，一般選擇架空線路，使其線路鋪設和電源供給的合理性存在一定的不足。其二，沒有對其線路設置完善的優化手段，也是使其供電線路出現問題的一個主要原因，根據相關要求，臺站需要進行發電機和UPS 的合理配備，但是部分臺站依舊采取手動發電，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，沒有對其進行有效替換，則故障會使其供電產生斷層，例如從觀測場戶外和值班室之間只設置了一條線路，長期放置在戶外，環境侵蝕會使其線路出現損壞。

（二）儀器質量問題

在我國現階段和發達國家相比較而言，氣象觀測儀器還存在一定的差距，因此，在具體進行氣象觀測時，各項設備的穩定性相對不足，有時會有不同程度的故障出現，進而導致在進行氣象觀測時無法保障相關數據的準確性。環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境下，氣象觀測儀器出現損壞的概率相對較高。在具體進行自動觀測時，深層地溫觀測所產生的各項數據可能會有間斷性跳躍現象出現，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定，也會對其氣象觀測質量造成很大影響。與此同時，連接數據線和傳感器的接線口出現生銹或松動現象，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傳感應器發生不同程度的故障，觀測到的各項數據存在不同的誤差，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，會對其氣象觀測質量造成很大的影響[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，不同地區具有不同的需求，而且，各類儀器設備也適用于不同的環境，在極端天氣下，設備使用壽命會大大削弱，即使可以正常運行，觀測到的各項數據也無法保障可信度。與此同時，設備通用性能相對較差，針對具體氣候環境進行觀測，儀器的研發難度較大，會在很大程度內增加研發成本，可操作性存在很大的不足，對于部分地處偏遠的氣象觀測中心，研發自動化設備的水平相對較低，在具體應用自動化儀器時，無法保障其測量精準度，此時，概率氣象觀測中心會將其設計精度標準放寬，使其氣象觀測數據存在較大的誤差，進而影響我國氣象監測的進一步發展。

三、問題改進策略

（一）優化供電系統

氣象觀測部門如果想要確保供電系統具有更高的可靠性，在實際操作中需要進行雙電源的科學設置，確保正常工作電源能夠和應急電源系統實現有效轉換。雙電源自動轉換（Atse）通常是在緊急供電系統中實現有效應用，是將日常電源連接的負載電路轉移至備用電源，確保在線路運行中，電流負荷具有較高的可靠性和連貫性。在具體鋪設相關線路上，需要為觀測點到值班室及其觀測現場所有設備同時建設備用電源和常用電源兩條線路，確保能夠實現雙電源，但其中一條線路停電之后，另一條線路可以立即啟動進行供電，進而保障供電系統具有更高的可靠性。例如在市電電源的頻率和電壓無法滿足相關要求時，Ats 在經過三秒左右的延時之后，可以發送信號時期發電機啟動，而如果電源質量能夠滿足相關要求，Ats 會將市電側觸頭斷開，然后將發電機側觸頭閉合，使發電機電源得到轉換，進而保障有效供電。而在市電恢復之后，Ats 利用相同操作將電流從發電機電源測重新切回到日常供電系統，確保供電系統具有更高的可靠性與平穩性。

（二）協調資金投入

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，雖然大部分區域氣象局的計算機設備具有較大的規模，但是在對其進行具體應用時，運行效率卻很難滿足預期目標，資金回報率普遍較低，此時相關工作人員需要科學協調設備資金投入[3]。例如有效結合自主研發小型信息設備和引進大型信息設備，確保我國具有更高的自主研發水平。與此同時，還需要合理配置終端設備，對其終端設備數量進行有效拓展，確保能夠在更大范圍內實現自動化觀測[2]。與此同時，還需要進行設備資金投入的合理增加，確保在存儲設備，調取設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計分析各類資料，為氣象觀測的有效落實提供更大的依據。

（三）提升科技水平

在我國現階段，氣象觀測技術的發展還存在一定的不足，觀測設備的先進性不足，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，需要利用感應器[4]。在我國現階段，科技水平正在不斷提升，進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的應用及其未來發展，研究出具有更高可靠性和穩定性的元器件與設備，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方法實現的最新觀測技術，具有更高的精確度和有效性。微小氣象觀測的科學應用可以針對小范圍氣候的具體特點，觀測環境內的風力，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，進而確保更為高效的開展氣象監測工作，確保其靈活性。

（四）改進熱切換技術

在進行氣象觀測過程中，為了確保計算機和網絡能夠實現無停頓熱切換，相關部門需要積極開展服務器和核心交換機的雙機熱備，確保數據采集具有更高的連貫性和實效性，進而保障網絡運行系統能夠持續穩定的工作。與此同時，傳統單機核心三層數據交換出現崩潰風險的概率相對較大，相關部門需要利用虛擬路由冗余協議對其進行有效解決，確保備用和主要核心交換設備之間的熱切換實現更高的連貫性和動態性[5]。虛擬交換機在進行具體工作時，主要原理是針對優先級選擇交換機，其中主交換機具有最高的優先級，將其設置為master 狀態，而備用交換機的優先級相對較弱，在對其進行具體應用時，還可以監控主交換機具體工作狀態，一般情況下，主交換機在日常運行中，會定期發送VRRP，表現正常工作，此時，備用交換機，如果主交換機在很長一段時間內都沒有向備用交換機發送信號，則交換機會自動轉變為master 狀態，同時還需要進行雙機熱備的合理配備，確保操作具有更高的連貫性。與此同時，通過數據備份技術，raid 技術和雙擊熱備技術，可以使其服務長時間中斷得到有效避免，進而保障系統運行的可靠性和長期性。

（五）搭建通信系統

在現階段進行氣象觀測工作時，自動化發展正在不斷加快，此時，部分地區的通信網絡已經無法滿足其應用需求，針對該種情況，相關單位需要基于大城市的同軸電纜和微波中繼進行通信系統網絡的科學搭建，確保其完善性。例如，在現代5G 技術不斷發展的今天，物聯網已經逐步實現超級全面連接，智能化氣象也在不斷壯大，在進行氣象觀測時，墨跡天氣是其相對重要的一個平臺軟件，能夠為現代人生產生活創造更大的便利條件，最近行通信，通信網絡搭建的過程中，墨跡天氣有效融合了數據，人才產品和技術的服務，使其氣象監測服務實現更高的多元化和全面化[6]。而在2019 年，奇瑞汽車集團和墨跡天氣進行了戰略合作，雙方制定了相同的戰略發展方向，將制定智能氣象觀測作為未來發展的主要方向，在天氣觀測服務中，充分發揮生態車聯網的重要作用。刺目陽光，沙塵暴，路面結冰，霧霾，暴雨積水等天氣會在不同程度內影響汽車駕駛員，通過對其進行科學處理，能夠合理優化駕車體驗，同時還可以保障駕駛過程，具有更高的安全性。

四、結束語

總之，在氣象觀測實現全面自動化發展中，供電系統布線，儀器質量和使用需求等方面還存在不同程度的問題，通過優化供電系統，協調資金投入，提升科技水平，改進熱切換技術，搭建通信系統，能夠對其各項問題進行有效的解決，進而確保氣象檢測具有更高的精確性和實效性，對相關行業的進一步發展創造良好的條件，進而推進國家整體經濟水平的全面提升。