氣象觀測全面自動化存在的問題及對策

張頂 亢晉霞

摘要：在現代社會進步和發展中，為了有效提升氣象服務水平，應該致力于綜合氣象觀測基礎工作，針對其中的不足及時完善和改進，利用前沿技術和設備，獲取精準可靠的觀測數據，以便及時準確的做好氣象服務，對于推進現代社會健康穩定發展具有積極作用。

關鍵詞：氣象觀測;全面自動化;問題;對策

自氣象觀測業務改革調整后，我國各級氣象部門開始逐步向自動化觀測方向發展，對各方面的要求也更高。由于自動化觀測業務開展時間還不長，在運行中仍舊存在一些弊端，影響氣象觀測自動化水平。所以各級氣象部門應高度重視，加強氣象臺站技術保障人員的培養，抓好業務技能培訓，確保地面氣象觀測自動化業務的順利開展，進一步提升地面氣象觀測業務質量。

1氣象觀測自動化存在的問題

1.1氣象觀測自動化儀器穩定性還不夠

當前，我國的地面氣象觀測儀器與國外發達國家的同類產品還有一定的差距，所以在地面氣象觀測操作中，觀測儀器自身穩定性方面還不夠，有時候會出現一些故障，而影響到地面氣象觀測數據的準確性水平。因為環境因素的影響，特別是在高溫以及高濕的環境下地面氣象觀測儀器極易受到一些影響而出現損壞;還有些感應元件中，濕度感應元件的質量也較差，也亟待解決;深層地溫觀測數據在自動觀測中有時會出現間斷性跳躍的狀況，影響地溫的正常觀測;采集供電電壓不穩定或者是比實際值偏低，會影響地面氣象觀測質量;連接傳感器與數據線的接線口松動或生銹會影響到觀測儀器的正常運行;惡劣天氣現象出現造成風傳感器出現故障，觀測到的風向風速數據與標準值之間存在誤差。上述這些均為自動觀測儀器經常出現的故障問題，會影響到地面氣象觀測自動化業務質量。

1.2氣象觀測儀器要求不合理

我國地域遼闊，各個地區的氣候存在的差異也很大。在某些地區，氣象觀測應運用不同的氣象觀測儀器。 在極端災害性多發區域，氣象觀測儀器的壽命也勢必會遭受不同程度的影響，即使在正常狀況下測量到數據，準確率也可能較低。地面氣象觀測儀器并非全能的。如果為各類不同的氣候條件開發針對性的氣象觀測儀器，則會大大增加儀器研發成本以及難度。 此外，隨著社會各個領域對氣象精度要求越來越高，本階段所采用的地面氣象觀測儀器所獲得的數據無法較好地滿足精度要求。

1.3儀器維護難度較大

在地面氣象觀測自動化操作中，因為對于儀器的依賴性較強，所以觀測儀器的損耗也較大，這給地面氣觀測儀器的維護工作增加了壓力。一旦對地面氣象觀測儀器維護不當，勢必會影響到地面氣象觀測業務質量。例如地溫變送器，其本身為敏感元器件，對外界反應比較敏感，在將變送器機箱門打開后應該及時關閉，否則會使得機箱內元器件受潮或者下雨天有雨水進入，使得地溫數據出現異常，影響地面氣象觀測質量。又如夏季雷暴天氣較多，一旦氣象臺站業務計算機調制解調器長期連接，雷電中的雷電流往往會以電話線為媒介傳輸至計算機內威脅到氣象臺站計算機設備的安全，進而影響到地面氣象觀測自動化操作的正常開展。

2實現觀測全面自動化的措施

針對溫州國家一般氣象站全面自動化推進過程存在的上述問題，本文從電源線路實現雙電源全自動切換、網絡及計算機設備實現核心交換機與服務器雙機熱備、觀測采集儀器設備或軟件實現2套數據在線全自動無縫對接采集3個方面，探討實現觀測全面自動化需要在硬件和軟件上進一步優化的具體措施。

2.1配備雙電源自動轉換裝置，保證供電系統的可靠性

應急電源系統的平穩轉換，即系統從常用電源轉換到備用電源或從備用電源重新返回至常用電源，是非常必要的。雙電源自動轉換（ATSE）主要用于緊急供電系統，是將負載電路從一個（常用）電源自動換接至另一個（備用發電機）電源的開關，以確保重要負荷連續、可靠支行。從電線路的敷鋪上，線路至業務值班室及觀測場地內的設備均應設常用電源及備用電源（發電機）2條線路，實現雙回路，也就是雙電源，如果一條線路停電，可啟用另一條路線路供電，以保證供電系統的可靠性。正常情況下，ATS工作在主用市電電源，當市用電源電壓或頻率不滿足要求時，ATS經過一定時間延時后（默認3 s，可避免發電機誤啟動），發送信號啟動發電機，當發電機電源質量滿足要求后，ATS先斷開市電側觸頭，再閉合發電機側觸頭，即主觸頭先斷后合，轉換至發電機電源進行供電;當市用電源恢復正常時，ATS經過一定時間延時后，先斷開發電機側觸頭，再閉合市電側觸頭，從發電機電源側回切至市電側供電，轉換完成后，ATS將發送信號關閉發電機。

2.2核心交換機、服務器雙機熱備，實現網絡、計算機無停頓熱切換

由于觀測數據的及時性、不間斷性，穩定持續的網絡運行變得越來越重要，而原有單機核心3層交換數據存在較大的崩潰風險。因此，需要采取虛擬路由冗余協議（VRRP）技術來解決該問題，以實現主、備核心3層交換設備之間動態、無停頓的熱切換，虛擬交換機根據配置的優先級的大小選擇主交換機，優先級最大的作為主交換機，狀態為Master，其他交換機作為備份交換機，隨時監測主交換機的狀態。當主交換機正常工作時，它會每隔一段時間發送一個VRRP組播報文，以通知組內的備份交換機，主交換機除正常工作善言[8-9]。如果組內的備份交換機長時間未接收到來自主交換機，則將自己狀態轉換為Master。同時需要配備服務器雙機熱備，針對服務器的臨時故障采取的一種備份技術，通過雙機熱備，RAID技術和數據備份技術來避免長時間的服務中斷，保證系統長期、可靠運行。

2.3兩路觀測要素數據同步采集，業務軟件智能識別，實現數據無縫對接

觀測場地內的所有儀器要素均配備2套，一主一備，優化采集器的硬件功能，實現底層的兩路采集數據功能，改進觀測業務軟件功能，對主站儀器數據缺測時，軟件能自動讀取備份數據確保數據的完整性。同時對異常數據進行識別判斷，確保數據的準確性。

3結束語

各臺站現有的觀測裝備保障現代化水平與全面自動化的要求還存在一些差距，現代化、全自動化需要投入大量的資金和設備，更需要專業化的技術人才，這樣才能真正達到全面自動化觀測的要求

參考文獻：

[1]徐浩然.地面氣象觀測自動化存在的弊端及其對策[J].河南科技，2019（22）：151-152.

[2]陳淼.地面氣象觀測自動化存在的弊端及其對策[J].農村實用技術，2019（07）：118.

（作者單位：克山縣氣象局）