天氣現象儀人工智能問題研究

林世豪

摘?要： 天氣現象儀，是用來觀測天氣的一種氣象觀測系統，是一種智能型多變量傳感器，由散射能見度儀、降水監測系統傳感器以及溫度、濕度、風向、風速等傳感器組成，可以觀測溫濕度、風向風速、能見度等，主要類型有SWS-100等。在如今的數字化時代，隨著科技不斷發展，各種人工智能帶給了人們很多便利，本文重要針對在進行氣象觀測中天氣現象儀使用中存在的問題并提出改進的建議，結合人工智能的分析處理能力，提升天氣現象儀自動化采集系統的智能化進行探討和研究。

關鍵詞： 天氣現象儀;人工智能;問題;智能化

【中圖分類號】P49?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.168

引言：在智能化發展和生態系統有機結合的過程中，人工智能能夠彌補業務人員的錯誤率，大大提升效率，2017年10月1日，天氣現象儀以完成在全國范圍布設并使用，天氣現象儀以基本取代傳統的業務人員來觀測天氣，因為該設備的全面投入使用，我國實現了對氣象觀測的全天候連續觀測，實現了氣象觀測資料的連續化，這大大彌補了人在夜間漏缺記錄天氣現象資料的不足，加強了應對各類氣候現象的監測能力。

1?人工智能的定義及分類

人工智能（Artificialligence，簡稱AI），在大數據時代，A人工智能這個名稱也越來越火熱，AI引領著我們當今的時代，在不同學科背景的人工智能學者對人工智能褒貶不一。但總的來說，我們可以從，三個方面對人工智能來進行定義，分別為“能力”、“學科”和“實用”。在能力的范圍內，人工智能作為計算機科學的構成部分，它可以用來研究和開發作為理論技術的拓展項目，從而形成一項系統的新型科技技術。其領域重要包括了機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理等多個分支，它也在人們日益增長的科技生活水平中起到高效引領作用，人工智能可以對人的不連續性、不完善性進行彌補，這大大增強了人們的生活效益;在學科的范圍內，它為學術領域提供了一個更大的模板，使學術領域得到了質的飛躍，從而對智能機器和智能系統展開研究這是我們對人類智慧的延伸.人工智能能夠模擬和擴展我們人類的智能;在實用的范圍內，人工智能能夠借助人類智慧使機器完成任務[1]。

2?天氣現象儀的探測方法和原理

天氣現象儀主要依靠氣象現象監測系統，氣象現象系統中主要包括散射能見度儀和降水檢測系統傳感器，具有氣象現象系統的天氣現象儀為智能型多變量傳感器，它可以對溫度、濕度、風向、風速等氣象進行大數據監測，通過對這些數據變量進行分析來判定天氣現象[2]。

降水性天氣現象儀顧名思義，就是用來測量降水，其原理為通過測量雨滴降落時經過一束光線時由于雨滴的衍射效應散發的閃爍光，通過接收閃爍光進行譜分析。因為譜分布與單位時間通過光路的雨強有關，同時雨滴的半徑體量和雨滴降落速度也有關系，與之分析判斷出降雨的種類、降水的強度和有無降水等現象。但結合人工智能系統的降水現象自動觀測儀是一種采用現代全新激光技術的光學自動監測測量系統，主要由傳感器、數據采集、供電控制、附件等部分組成，降水現象自動觀測儀可以根據不同的降水現象的降水粒子變化特性的差異和降落末速度對激光信號的減少影響程度來對應不同的雨滴圖譜進行大數據分析，判斷出降雨現象類型，輸出降水現象類型，包括雨的大小、雪的大小、雨夾雪、冰雹等天氣現象的自動觀測和識別。

現在雖然已經全面使用了天氣現象儀，但人工觀測員對儀器的掌握還是有一定欠缺的，因為有一部分人工觀測員對天氣現象儀的基本原理不太了解，因為他們錯誤的認為采用了天氣現象儀就不需要人工的干預，不再研究鉆研技術規定，導致經常有矛盾的天氣現象記錄，天氣現象觀測的重要前提就是要充分了解相關儀器的基本原理并加強學習操作技術規定學習。

3?天氣現象儀的能見度記錄天氣現象

能見度是測量大氣透明度情況的一種氣象標準，它能過反映出大氣環境質量，與我們的社會活動緊密相連。隨著現代化時代的發展，自動化越來越完善，自動能見度儀也正式投入使用并運行。

3.1?能見度的自動監測方法

在社會的不斷進步發展中，使得能見度儀在氣象光學視程中不斷變化，根據不同的閃爍散射信號的速度變化來監測顆粒，并在光學的角度來看，再從能見度和相對濕度的角度來判斷霧、輕霧還是霾氣象情況，在從風和顆粒、其他因素來判定是否為沙塵暴和揚塵等天氣現象[3]。

4?降水天氣現象記錄存在的問題探究

因為天氣現象儀的自動觀測系統還存在一些問題，因為人工經常出現矛盾記錄，所以需要人工對數據進行判斷，下面就是處理異常數據的處理方法。

4.1?無降水表現卻有降水量

自動檢測系統在觀察記錄出現異常中的常見現象，因為在降水停止后，仍存在降水量，這就是滯后降水所導致的，如果按照滯后降水的規定來處理的話;120分鐘到結束時間內的大數據里，超過120分鐘會被歸為非降水因素，按照無降水現象處理。除此之外還會被認定為露水或大霧造成的非降水因素，從而直接刪除。所以這需要人工的在監測系統運行時做好日常檢查、維護工作，如果發現采集數據錯誤或者異常要及時處理并查明原因，根據其原因進行維修和養護。日常監測，發現降水采集器有異物時，要第一時間用柔韌的棉質布和脫脂棉進行清潔護理并檢查電路和供電系統，保持電的供應。正常維護也是保證儀器進行監測的重要環節之一。

4.2?有降水表現無降水量

在出現天氣現象的開始到結束的時間內，無降水量微降水處理。而出現冰雹等這樣的天氣現象時也沒有降水量，這是需要人工處理，需要測量出最大冰雹的直徑，當最大冰雹的最大直徑超過10mm時就要去測量冰雹的最大平均重量，人工發布出現冰雹的重要天氣預報。天氣自動監測系統不可以免去全部的管理，仍需要觀測員對這些問題進行關注。

5?結束語

天氣監測系統和人工智能有著天然性的耦合關系。天氣監測需要大量的，多種類型的資料，而人工智能天生為了處理大數據的利器;但現有的資料時空數據密度不夠大，從而人工智能不具備完全的確定的判斷能力;除此之外人工智能還可以總結學術專家的學術探討問題的經驗，提高預測的水平以及利用數據統計進行人工無法使用的抽象預報等。這二者缺一不可，它們之間可以互相彌補相互的不足。

參考文獻

[1]?李亞偉，曹云松，姚玉璞，鄭燕飛，孫偉澤.淺談疏風清霾飲治療霧霾所致諸證經驗[J].河北中醫，2018，40（06）：925-928.

[2]?徐可文，喬云紅，范秀萍，裴克莉，李清華，王軍平.天氣現象儀人工智能問題研究[A].中國氣象學會.第35屆中國氣象學會年會 S20 深度信息化：應用支持與智能發展[C].中國氣象學會：中國氣象學會，2018：5.

[3]?王國強，林磊，任義方，徐杰，陳明，周天雄.新地面氣象觀測規定下輕霧和霾的觀測[J].氣象水文海洋儀器，2018，35（02）：25-27.