气象观测全面自动化存在的问题分析

陈彦超 赣州市上犹县气象局

在我国现阶段，气象观测在实现全自动化发展过程中，存在不同程度的问题，相关部门需要对其进行深入分析，确保能够对其各项问题进行有效处理，进而保障气象观测具有更高的精确度，为了进一步明确如何有效解决气象观测实现全面自动化发展中出现的各项问题，特此进行本次研究。

一、气象观测的重要价值

首先可以实现防灾减灾能力的有效提升，我国具有相对严重的气象灾害，气象观测活动在我国的历史相对久远，但是由于我国科技水平相对落后，无法准确预测所有气象变化，由于气象变化导致出现的灾害使国民经济受到极大的损失，所以气象观测工作的有效开展，能够确保更为高效的监控，预测气象灾害，进而使国家政府部门针对各种灾害提前做好防灾减灾工作，是由于气象灾害产生的损失得到有效控制。其次，能够有效推进国民经济发展，对于我国整体经济建设而言，交通业，水利，电力，航空航天，农业等支柱性产业会在很大程度内受到气象变化影响，而在现代社会经济的高速发展过程中，该类行业对其气象监测工作提出了更高的要求，气象观测监控的作用也在不断凸显。其三，能够科学应对气候变化，对全球气象变化进行精准监测，能够及时发现气候变化的整体规律，然后采取对应措施，使其由于气象变化导致出现的灾害得到有效控制，进而有效减少由于气象灾害产生的损失。

二、气象观测在实现全面自动化发展中存在的问题

（一）供电系统布线问题

在我国现阶段具体实施气象观测工作时，大部分观测台站都没有设置试电双电源，对其全面自动化造成很大的影响，其主要原因通常包括三个方面。其一，相关部门一般是在山上或郊区设置气象观测台站，和供电站之间具有较长的距离，在具体实现供电时，一般选择架空线路，使其线路铺设和电源供给的合理性存在一定的不足。其二，没有对其线路设置完善的优化手段，也是使其供电线路出现问题的一个主要原因，根据相关要求，台站需要进行发电机和UPS 的合理配备，但是部分台站依旧采取手动发电，使其供电的可靠性无法得到有效保障。其三，线路备份不足，如果长期使用输电线，没有对其进行有效替换，则故障会使其供电产生断层，例如从观测场户外和值班室之间只设置了一条线路，长期放置在户外，环境侵蚀会使其线路出现损坏。

（二）仪器质量问题

在我国现阶段和发达国家相比较而言，气象观测仪器还存在一定的差距，因此，在具体进行气象观测时，各项设备的稳定性相对不足，有时会有不同程度的故障出现，进而导致在进行气象观测时无法保障相关数据的准确性。环境因素会对其造成不同程度的影响，尤其是在高湿和高温环境下，气象观测仪器出现损坏的概率相对较高。在具体进行自动观测时，深层地温观测所产生的各项数据可能会有间断性跳跃现象出现，对低温正常观测造成很大影响。采集供电电压低于实际值或不稳定，也会对其气象观测质量造成很大影响。与此同时，连接数据线和传感器的接线口出现生锈或松动现象，也会对其观测仪器运行造成很大影响，最后恶劣天气会使其风传感应器发生不同程度的故障，观测到的各项数据存在不同的误差，总之，受到以上因素的影响，自动观测仪器会有不同程度的故障出现，会对其气象观测质量造成很大的影响[1]。

（三）使用需求问题

我国具有相对辽阔的国土面积，在气象观测方面，不同地区具有不同的需求，而且，各类仪器设备也适用于不同的环境，在极端天气下，设备使用寿命会大大削弱，即使可以正常运行，观测到的各项数据也无法保障可信度。与此同时，设备通用性能相对较差，针对具体气候环境进行观测，仪器的研发难度较大，会在很大程度内增加研发成本，可操作性存在很大的不足，对于部分地处偏远的气象观测中心，研发自动化设备的水平相对较低，在具体应用自动化仪器时，无法保障其测量精准度，此时，概率气象观测中心会将其设计精度标准放宽，使其气象观测数据存在较大的误差，进而影响我国气象监测的进一步发展。

三、问题改进策略

（一）优化供电系统

气象观测部门如果想要确保供电系统具有更高的可靠性，在实际操作中需要进行双电源的科学设置，确保正常工作电源能够和应急电源系统实现有效转换。双电源自动转换（Atse）通常是在紧急供电系统中实现有效应用，是将日常电源连接的负载电路转移至备用电源，确保在线路运行中，电流负荷具有较高的可靠性和连贯性。在具体铺设相关线路上，需要为观测点到值班室及其观测现场所有设备同时建设备用电源和常用电源两条线路，确保能够实现双电源，但其中一条线路停电之后，另一条线路可以立即启动进行供电，进而保障供电系统具有更高的可靠性。例如在市电电源的频率和电压无法满足相关要求时，Ats 在经过三秒左右的延时之后，可以发送信号时期发电机启动，而如果电源质量能够满足相关要求，Ats 会将市电侧触头断开，然后将发电机侧触头闭合，使发电机电源得到转换，进而保障有效供电。而在市电恢复之后，Ats 利用相同操作将电流从发电机电源测重新切回到日常供电系统，确保供电系统具有更高的可靠性与平稳性。

（二）协调资金投入

我国在气象观测方面投入了较多的资金，使气象部门具有较大的工作压力，虽然大部分区域气象局的计算机设备具有较大的规模，但是在对其进行具体应用时，运行效率却很难满足预期目标，资金回报率普遍较低，此时相关工作人员需要科学协调设备资金投入[3]。例如有效结合自主研发小型信息设备和引进大型信息设备，确保我国具有更高的自主研发水平。与此同时，还需要合理配置终端设备，对其终端设备数量进行有效拓展，确保能够在更大范围内实现自动化观测[2]。与此同时，还需要进行设备资金投入的合理增加，确保在存储设备，调取设备等方面具有更高的自动化能力。最后，气象部门还需要针对气象观测制定资料中心及时统计分析各类资料，为气象观测的有效落实提供更大的依据。

（三）提升科技水平

在我国现阶段，气象观测技术的发展还存在一定的不足，观测设备的先进性不足，如果不能妥善处理该项问题，则会使其气象观测难度大大增加，对气象观测质量造成很大的影响，在观测气象要素时，部分要素可以利用自动化方式实施观测，但是依旧存在部分气象要素，不能采取自动化方式观测，在具体观测过程中，需要利用感应器[4]。在我国现阶段，科技水平正在不断提升，进行气象观测工作的各级人员需要不断探索在气象观测中电子信息技术的应用及其未来发展，研究出具有更高可靠性和稳定性的元器件与设备，确保能够更为高效的开展气象观测工作。此时微小气象观测是基于传统方法实现的最新观测技术，具有更高的精确度和有效性。微小气象观测的科学应用可以针对小范围气候的具体特点，观测环境内的风力，降水，温度，湿度，气压和阳光辐射等各项因素，使其观测信息具有更高的精确度，进而确保更为高效的开展气象监测工作，确保其灵活性。

（四）改进热切换技术

在进行气象观测过程中，为了确保计算机和网络能够实现无停顿热切换，相关部门需要积极开展服务器和核心交换机的双机热备，确保数据采集具有更高的连贯性和实效性，进而保障网络运行系统能够持续稳定的工作。与此同时，传统单机核心三层数据交换出现崩溃风险的概率相对较大，相关部门需要利用虚拟路由冗余协议对其进行有效解决，确保备用和主要核心交换设备之间的热切换实现更高的连贯性和动态性[5]。虚拟交换机在进行具体工作时，主要原理是针对优先级选择交换机，其中主交换机具有最高的优先级，将其设置为master 状态，而备用交换机的优先级相对较弱，在对其进行具体应用时，还可以监控主交换机具体工作状态，一般情况下，主交换机在日常运行中，会定期发送VRRP，表现正常工作，此时，备用交换机，如果主交换机在很长一段时间内都没有向备用交换机发送信号，则交换机会自动转变为master 状态，同时还需要进行双机热备的合理配备，确保操作具有更高的连贯性。与此同时，通过数据备份技术，raid 技术和双击热备技术，可以使其服务长时间中断得到有效避免，进而保障系统运行的可靠性和长期性。

（五）搭建通信系统

在现阶段进行气象观测工作时，自动化发展正在不断加快，此时，部分地区的通信网络已经无法满足其应用需求，针对该种情况，相关单位需要基于大城市的同轴电缆和微波中继进行通信系统网络的科学搭建，确保其完善性。例如，在现代5G 技术不断发展的今天，物联网已经逐步实现超级全面连接，智能化气象也在不断壮大，在进行气象观测时，墨迹天气是其相对重要的一个平台软件，能够为现代人生产生活创造更大的便利条件，最近行通信，通信网络搭建的过程中，墨迹天气有效融合了数据，人才产品和技术的服务，使其气象监测服务实现更高的多元化和全面化[6]。而在2019 年，奇瑞汽车集团和墨迹天气进行了战略合作，双方制定了相同的战略发展方向，将制定智能气象观测作为未来发展的主要方向，在天气观测服务中，充分发挥生态车联网的重要作用。刺目阳光，沙尘暴，路面结冰，雾霾，暴雨积水等天气会在不同程度内影响汽车驾驶员，通过对其进行科学处理，能够合理优化驾车体验，同时还可以保障驾驶过程，具有更高的安全性。

四、结束语

总之，在气象观测实现全面自动化发展中，供电系统布线，仪器质量和使用需求等方面还存在不同程度的问题，通过优化供电系统，协调资金投入，提升科技水平，改进热切换技术，搭建通信系统，能够对其各项问题进行有效的解决，进而确保气象检测具有更高的精确性和实效性，对相关行业的进一步发展创造良好的条件，进而推进国家整体经济水平的全面提升。