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气象自动观测数据的监控方法与难点

更新时间:2016-07-05

目前,全国民航机场均布置了气象自动观测设备,自动观测设备能提供本机场及其跑道、进近着陆及起飞爬升地带除云、主导能见度、天气现象外的基本气象要素,是现代观测工作不可或缺的气象装备,保证该气象设备提供数据的准确性以及掌握其数据变化情况,极大的影响着观测工作质量,而这需要高质量的数据监控工作。在民航气象领域,气象自动观测设备的数据监控工作按照要求主要由机务员和观测员完成,管制、预报等终端用户协同监控。但是由于工作性质、工作时间等原因,气象自动观测数据的监控工作其实主要由观测员承担,特别是夜航结束后的数据监控工作。在全国各机场,气象自动观测系统数据监控主要还是靠人工完成,相关的数据告警软件进行辅助,监控手段主要是关注有无告警、有无数据丢失、有无反常数据出现等视听觉方面,而对一些诸如“伪正常数据”、特殊天气情况下数据的监控等缺少有效的方法,甚至有时候还会使用这些“伪装正常的数据”,造成观测工作质量的下降,甚至威胁航班安全等情况发生。本文以Vaisala气象自动观测系统数据监控展开论述,结合民航观测工作岗位上的相关经验,概括性的研究总结了民航观测工作中对气象自动观测系统数据的监控方法、监控难点,并且对数据监控中的几个经典案例做了详细的介绍,以期能提高民航气象自动观测数据的监控质量。

2 气象自动观测系统数据的监控方法

民航观测员在日常工作中对气象自动观测系统数据的监控方式有许多种,总结起来主要有视听觉直观监控法、数据对比监控法、专项数据监控法、经验判断法、特殊环境监控法以及现场观测法、第三方软件告警提示法等。

2.1 视听觉直观监控法

这是观测员日常工作中监控数据的最主要方法,该方法主要是通过气象自动观测系统软件自带的视听觉告警功能来进行监测,譬如目前主流使用的vaisala设备,其系统自带的数据监测功能主要包括数据背景色提醒、event monitor事件监控软件提醒、数据异常情况下声音告警提醒、气象要素达到机场特殊报标准的提醒等。

2.1.1 数据背景色提醒

以Vaisala的气象自动观测系统为例,其在设计时把数据分为了正常数据、旧数据、备份数据、人工输入数据、无效数据以及缺失数据,相应的在界面显示的数据背景色为浅灰、白色、蓝色、黄色、红色以及“////”[1],当观测员在工作中发现数据背景颜色有变化时,提醒数据需要关注,特别是白色、红色和“////”数据的出现,一定要提高警惕,及时通知机务员进行处理,观测员则需要启用备份手段。

2.1.2 事件监控软件提醒

在目前主流的气象自动观测系统设备里,事件监控软件是一项最基本的功能,譬如Vaisala的event monitor工具,该工具软件能提醒观测员有观测事件发生,观测员在日常值班时应当重视该软件的使用,经常查看有无数据丢失、数据变化、数据异常等事件的出现。

2.1.3 声音告警提醒

在气象自动观测系统的设计中,声音告警提示是一个重要的功能,它能在自观数据出现变化、出现异常时及时通过声音提醒观测员作出数据的有效监控和相应的动作,特别是在夜航结束后的深夜值班中,声音告警提示是最主要的数据监控手段。

2.1.4 气象要素达到机场特殊报标准的提醒

这是民航气象自动观测软件为特殊天气报告发布而专门设计的功能,它能在气象数据达到特殊天气标准时通过视听觉等手段提醒观测员进行特殊天气报告编辑与发布工作,有效帮助观测员进行特殊天气条件下数据的监控工作。

2.2 数据对比监控法

在日常气象观测工作中,常常出现气象自动观测系统软件并没有任何告警,但是其所测量的数据与实际天气不符或者机场、管制、预报等用户对观测数据进行质疑情况。为及时发现这些“伪装正常”的异常数据以及辨识受质疑数据,观测员应当在日常数据监控工作中重点使用数据对比监控法。根据机场实际设备配置以及实时天气情况该方法又分为:主备设备数据对比、同种设备数据对比、人工观测与器测数据对比、历史数据与实时数据对比等方法。

2.2.1 主备设备数据对比

在民航机场,重要的设备一般都配备了备用设备和应急设备,这些设备的启用方式遵循“一主二备三应急”的原则进行,当在进行数据监控时,为了能及时发现一些异常数据,观测员应当在数据监控时对比主用自动观测设备与备用自动观测设备测量的数值,譬如用Vaisala的PTB330气压计与长春仪器研究所的DY100气压计所测量的气压数值进行对比,就能及时发现气压数据不一致情况。

2.2.2 同种设备的数据对比

RVR数据与机场起降标准密切相关,对RVR数据的及时准确监控涉及到航空安全、效率,是切实提高观测服务质量的重要内容,在对该数据进行监控时主要做好以下工作:

2.2.3 人工观测与器测对比

4)观测员要加强目力测风的知识学习和经验积累,工作中注意培养用目测风向风速与器测数据对比的习惯。

2.2.4 历史数据与实时数据对比

在机场范围内的一些气象要素,例如气温、气压、湿度、降水量等数值,其数值一般是一个渐变的过程,出现突变的情况一般就是数据出现异常,在进行此类数据监控时应当注意比较历史数据与实时数据,如果数据出现了突变情况,那么观测员应当提高警惕,必要时询问机务员原因。

2.3 专项数据监控法

这种情况下设备运行状态正常,但观测员在进行数据监控时往往发现了一些不正常的数据显示现象出现,如云高仪出现间断性的“////”数据丢失,湿度数据出现短暂漂红等现象,这些情况往往是由于测量原理或者传感器功能受限导致,这类情况下观测员其实容易出现误报设备故障,造成虚惊一场,做好这类数据的监控工作,需要观测员明确哪些数据会有这类表现,在气象自动观测系统系统里,这些数据主要是云高、湿度以及各平均值这两个数据,故当出现这样状况时,观测员需要做的就是查看传感器状态是否正常,如果正常只需耐心等待一会儿该情况就会消失。

2.3.1 气压数据的专项监控

由于气压的重要性,有必要每次都作专项检查,建议做好以下工作:

1)通过前后对比,根据气压日变化规律,如果气压值前后相差较大、不符合变化规律和趋势,可能有误时,要进行分析、判断,必要时重新读数、检查。

2)每隔一段时间(推荐10min)通过与备份气压设备进行数据对比,及时发现气压数值的变化情况

3)在每次报文编发与发布时认真进行气压数值的检查,确保观测和报告的气压数值准确无误。

2.3.2 跑道视程(RVR)数据的专项监控

在民航机场,在跑道的接地端、终止端、中间位置一般都会布置同种传感器进行这些位置数据的测量,一般情况下,像气温、气压等大部分气象要素的差距并不会太大,观测员在监控气象自动观测系统数据时,应当养成不同位置同种数据对比的好习惯,这样不仅能及时发现这些气象要素沿跑道的变化趋势,更重要的是能及时觉察到异常数据。

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2)做好人工观测能见度值与能见度测量仪器测量数值的对比工作,及时发现能见度测量仪器的异常情况。

3)在气象自动观测系统里由于RVR的测量值主要是由跑道灯光值、背景亮度值、能见度值等要素综合计算而得到,故需做好这些测量仪器的数据监控工作,及时发现这些设备工作的异常情况。

4)在每次报文编发与发布时认真进行RVR数值的对比检查,特别是能见度降低条件下更应该确保观测和报告的数值准确无误。

与上述适应语境相对应,收信人读完信(接受完话语)之后的反应也是某种生成语境,是生成语境中的非文本语境。

2.3.3 风数据的专项监控

风与飞行的关系十分密切,地面风向风速观测准确与否,直接影响飞机起飞、着陆安全。尤其是当风向改变、风速增大后,如果不能及时发现,可能危及飞行安全。对于风数据的专项监控,主要把握以下几点:

1)观测记录和编发报时,要注意对前后各个时次的数据进行对比,如果风向风速较长时间没有变化,应引起高度重视。

2)值班过程中,应随时监视自动观测设备运行状况和风向风速变化情况:一是观察自动观测终端瞬时风速及风向变化范围。如果瞬时风速长时间无变化或无风向变化范围,就肯定有问题。二是查看自动观测系统实时风向风速变化曲线。如果某条曲线平直无起伏,这个传感器就可能有问题。

3)如果机场在同一位置配备了超声风和机械风设备,可以每隔一段时间做一次对比观测,两种设备测量的风数据误差不应当太大。

该方法顾名思义就是将观测员实际观测到的天气现象与测量的气象要素值与气象自动观测系统所测量的数据进行对比,特别是在怀疑数据准确性以及气象自动观测数据达到特殊报天气标准等情况下,这种方法能帮助观测员更好辨识数据以及准确把握实时天气变化趋势。

1.可以了解企业需要解决的难点和焦点。通过需求预测分析,可以充分了解企业和员工存在的难点和热点,可以判断和分析哪些问题是当前必须解决的问题,哪些是可以通过培训来解决的,哪些问题不能通过培训来解决的。

2.4 经验判断法

该方法需要观测员熟知一些天气状况下的基本气象值正常范围,例如本机场冬季和夏季的修正海平面气压值、不同天气条件下的风向风速值等,当工作中发现气象自动观测系统所测量的数值与自己的经验数值相差过大时,应当及时结合数据对比等方法验证该数据的准确性,做到及时监控。

2.5 特殊环境监控法

在某些特殊环境下,数据监控工作需要加密加大力度,这些情况包括设备测量环境改变、影响设备运行的天气出现等,例如当凝冻天气出现后,观测员对像机械风测量的数据等要格外注意,因为这时候的机械风可能因为结冰等原因导致数据测量不准确现象发生,在诸如这些可能会影响设备运行状态的天气情况时,观测员应当注意数据的监控,确保气象自动观测系统测量数据的准确性。

2.6 人工现场数据监控法

在某些特殊情况下,例如设备停机而又有特殊保障任务或者机器测量的数值准确性无法用上述方法进行判别时,观测员应当去测量仪器现场进行数据监控与数据对比工作,以保证观测工作的连续性和观测数据的准确性。

2.7 开发或者运用一些专用的气象自动观测系统监控软件

由于人不可能做到24h无间断监控,对于一些重要的气象要素与天气现象,比如气压值、风数据等,可以考虑开发基于主备设备数据对比的气压告警软件来辅助观测员进行自观数据的监控工作。

崔:我们总会听到评论家的声音,他们会说格里格来自北欧,而您来自南欧的意大利,他们会说起所谓“文化差异”,即便是一些微小的差异,您怎样看这个问题?

3 气象自动观测系统数据监控难点

民航气象观测中使用的气象自动观测系统数据主要包括了风向、风速、气压、气温、湿度、雨量、MOR、云高、云量、天气现象等传感器直接测量数据以及通过这些数据衍生计算出来的二次数据,例如RVR、露点、阵风、侧风等以及 1min、2min、5min、10min、10min最大、最小等不同时段的平均值和极值,整个气象自动观测系统数据庞大且繁杂,在数据监控工作中,容易出现“错、忘、漏”现象,不同数据均有其监控上的难点,准确了解并掌握这些数据监控上的难点,易漏点对于民航观测工作质量的提高具有重大意义,其具体难点以及应对措施类如下。

3.1 有数据且无告警,但数据与实际天气情况不符合

这种情况就是俗称的“伪正常”数据,这种情况的数据其数据状态正常,从监视屏幕上观看是没有任何告警提示的,但是当进行对比观测时会发现该数据并不能反应实际的气象要素值,其主要原因归结起来大概有以下几点:

1)设备因为老化或者校准等原因导致测量误差过大,例如云高仪发射机激光发射器老化造成测量误差大,大气透射仪因校准不当造成测量的能见度值偏大或者偏小等。

2)设备因为污染或者受干扰造成,例如当机械风风杯受到鸟粪污染时会影响转速,超声风传感器有鸟干扰时会出现一些极值、湿度传感器因为探头污染等造成湿度测量值不准确等情况。

3)设备因为测量功能受限,在某些条件下的测量误差很大,比如天气现象传感器FS11P、FD12P对一些天气的测量会出现误报、漏报现象等。

要做好这类数据的监控工作,需要观测员认真甄别,强化经验积累,加强对比观测,在每次数据监控时都能及时发现这些伪装数据。

综上所述,本文针对F市H社区的公共消防安全供给问题进行描述和分析,根据H社区当前公共安全服务供给的现状,以及在探索新模式的过程出现的一些问题,提出了公共消防安全联动机制供给的新思路。 城市公共安全服务供给的总体趋势是社会化多元主体共同供给,从“指令型”逐步向“开放型”社会联合供给模式转变,社区居委会和消防中介组织是其中不可或缺的参与力量,只有体制内和体制外两股力量形成合力,里应外合,形成三位一体的联动机制,才能满足人民群众日益增长的多样化公共消防安全需求,提高基层政府供给效率和能力,使得基层的公共消防安全的供给真正服务于人民、受惠于民。

十九大报告提出要大力实施乡村振兴战略,科学制定规划,健全城乡融合发展体制机制。发展“互联网+农业”,多渠道增加农民收入,促进农村一二三产业融合发展,成为实现乡村振兴的重要途径。电子商务作为一种有异于传统销售的模式,可以扩大农产品的销售渠道。自我国互联网技术的出现以来,借助网络来进行农产品销售也较为普遍。在农产品的发展中,水果类产品电子商务发展速度居于前列。烟台福山区的大樱桃作为烟台市第二大水果产业,发展大樱桃的电子商务最有重大的意义。笔者希望通过对福山大樱桃电子商务的发展进行分析,给出建设性意见。

3.2 设备正常但数据却有“不正常”表现

对一些与飞行安全密切相关的要素,如风向风速、RVR、气压等,或者在自己容易犯错误的地方,应作专项检查,这里限于篇幅只论述民航气象最重要的气压、RVR、风三要素的专项检查方法。

3.3 复杂天气数据监控工作难点以及应注意的问题

复杂天气条件下气象自动观测系统数据非常重要,一方面涉及到特殊天气报告的编辑工作,一方面涉及到飞行安全、效益。此外,在诸如雷雨、沙暴等天气条件下气象自动观测系统设备故障发生率也会极大提升,这种复杂天气条件下高质量的数据监控能及时发现设备异常,及时启用备份设备以及设备故障情况下的观测应急预案。但是在这种天气条件数据监控难度也会有所增加,不仅要求观测员熟悉数据变化规律与趋势,还需要有充足的辨识数据能力,剔除不正常数据,采用准确数值。在复杂天气条件下的数据监控观测员需要做好以下工作:

除了社区调查,研究人员还访问了国家林业局昆明堪察设计院、云南省社会科学院、普达措国家公园管理局、普达措森林生态旅游公司、香格里拉红坡村委会、西双版纳热带雨林国家公园管理局及其下辖的五个景区运营公司,以及怒江大峡谷国家公园管理局。

1)值班观测员接班后,应向预报员后或以其它方式了解未来天气的发展趋势。

2)值班期间,要严密监视天气的变化情况,特别是当发现天气有转坏的趋势时,应及时和预报员沟通,做到心中有数。

1)监控RVR数据时,做好一条跑道上三个位置RVR数据的对比检查,及时发现RVR数据变化趋势和异常情况。

“三个一”工程的实施流程主要包括:方案提出-汇商-决策-交底-执行-监督考核-回归分析7个环节(图1)。它们构成一个闭环管理系统来实现钻井工作的精准化实施。

6)观测时要实事求是,不能受外界的干扰而改变观测结果,如果对某一要素不能确定时,可与当日其他值班人员进行集体观测,讨论后得出一致的结果。

4)如果预计可能会出现雷暴、大风、沙尘暴、中到大的降水等恶劣天气时,应通知机务员检查设备的运行状态。

5)当气象要素达到特殊报告标准时,应立即发布特殊天气报告,并按有关规定及时向有关部门通报。

3)要养成查看卫星云图和雷达回波图的习惯,多监视自动观测系统各气象要素的变化。

7)值班人员协作配合需要加强。当天气复杂或遇有特殊情况时,值班人员需要真正做到相互提醒,相互弥补,管理人员应合理调配值班人员。

3.4 人工观测数据与气象自动观测系统器测数据不一致

在气象自动观测系统数据监控过程中,常常会碰到人工观测值与器测值不一致甚至差别很大情况,这类数据往往集中在能见度、降水量等数据上。当出现对器测数据的质疑时,需要观测员做好以下措施:

水性丙烯酸酯防水涂料具有优良的防水、耐久、耐热和耐腐蚀性。这种涂料产生的涂膜延性、弹性均优于其他防水涂料,并且能够适应涂料基层的变形开裂。而且其温度适应性强,并且可以调制成各种色彩,使其具有隔热和装饰效果[4]。这类涂料主要应用于各类建筑中的防水工程,如钢筋混凝土、轻骨料混凝土、沥青和油毡、金属表面、外墙、卫生间、地下室、冷库等,也可用作防水层的维修等。

1)联系机务员,确定设备工作正常,没有任何污染类或者校准方面的异常。

2)由于观测人工观测数值是基于观测平台,而器测基于实际测量地点,由于空间上不一致可能导致数值不同,必要时观测员应当到气象自动观测系统设备测量现场进行人工对比观测,明确气象自动观测系统数据的准确性。

3.5 传感器工作正常,但其衍生计算的某一项数值不正常

在气象自动观测系统数据监控时,有可能出现传感器基本数据等正常,但衍生的二次数据以及一些统计类数据不正常情况,例如24h降水量与实际值相差太大等情况,诸如这样的情况一般观测员都不易察觉,为做好这类数据的监控工作,保证数据质量,观测员需要做好这几项工作:

1)对于像降水量、最高气温、最低气温等统计类数值,观测员应当定时通过简单统计,明确这些数值是否正确。

3.血清学诊断。包括补体结合试验、2-巯基乙醇试管凝集试验、乳胶凝集试验、琼脂扩散试验和酶联免疫吸附试验等方法。国际上公认的方法是改良补体结合试验,该方法可于感染后10 d检查血清抗体,可靠性比较强,但操作烦琐,目前认为酶联免疫吸附试验较为实用。

2)督促机务员做好系统的校时工作。

4 气象自动观测系统数据监控经典案例

在气象自动观测系统数据的监控工作中,为提高工作质量,观测员应当积累各个数据监控的要点、了解各传感器常见的数据异常情况,结合多年工作经验,限于篇幅,仅列举3个经典数据监控案例。

4.1 案例1

4.1.1 数据监控情况

某一日天气晴朗,气象自动观测系统系统显示18号跑道能见度10km,跑道中间能见度10km,36号跑道能见度200m,测量仪器均为大气透射仪(型号LT31),观测员在观测平台观测的能见度值为全跑道均为10km,在人工观测后观测员对36号LT31测量能见度数据提出质疑,怀疑是设备故障。

4.1.2 处理措施

观测员认为仪器测量数值有问题,电话告知机务员,机务员对设备状态以及性能进行检查后未发现任何异常告警,机务员告知设备正常。双方僵持不下,最后决定去现场对比观测,到现场后原因明确,原来36号LT31测量区域有非常小的一块团雾,在远端是看不到的,正是这块团雾造成了此次的能见度降低。

4.1.3 总结

由于设备测量与人工观测有观测地点上的差异,故当出现这类设备没有告警而对比观测数据不一致情况时,应当到现场进行对比观测。

4.2 案例2

4.2.1 数据监控情况

在数据监控过程中发现气象自动观测系统上显示的修正海平面气压(QNH)与振筒气压仪显示的QNH相差了11hpa,由于发现及时,没有影响飞行安全。

4.2.2 处理措施

及时做出对比观测,将振筒气压仪、遥测DY100气压计以及气象自动观测系统气压计测量的QNH进行了对比,发现气象自动观测系统测量值有异常,通知机务员,机务员到现场进行了设备检查,检查后发现是因为气象自动观测系统的气压仪导气管中有虫卵堵塞故造成了测量数值的不准确,清理虫卵以及周围的蜂窝后数据恢复正常。

4.2.3 总结

对于涉及飞行安全的气压数据,一定要重视其专项检查,可以定时、定点进行此数据的检查工作,必要时可以开发一些针对气压数据的检查软件,提醒数据异常情况的出现,降低安全隐患。

4.3 案例3

4.3.1 数据监控情况

在观测工作时,发现风玫瑰上跑道南头风向数据箭头一直停留在220°左右,基本没有多大变化。

自“七五”普法启动以来,浙江省国土资源法治宣传教育工作以维护群众合法权益为根本,围绕国土资源中心工作,坚持学法用法并举,依法执法并重,在国土资源管理新形势下,不断探索法治宣传教育工作的新载体、新路径、新举措,深入宣传国土资源工作新经验、新成绩和新做法,深入实施《浙江省国土资源系统开展法治宣传教育第七个五年规划(2016-2020年)》(浙土资发〔2016〕33号),在全系统干部职工的共同努力下,为系统依法行政营造了强有力的法治环境。

4.3.2 处理措施

及时做出对比观测,查看跑道中间风向值在150°左右,北头风向值也在150°左右,备份的跑道南头设备风向大概也在150°左右,由于当时风速较小,发现差异明显但不敢肯定风数据有问题,将这一情况及时告知机务员,机务员结合今天刚做了换季维护,更换了跑道南头风传感器轴承这一实际情况,判断可能跟风轴阻塞有关,及时去跑道里检查了风传感器发现风向标确实运转不顺畅,及时处理后数据正常,由于整个过程期间天气稳定,风速值很小甚至静风,故并没有造成严重影响。

4.3.3 总结

对于涉及飞行安全的风数据,一定要重视其专项检查,并且需要每次对比其测量数值是否正常,特别是机械风常常出现因为校北不准或者轴承老化而使测量数据不准确,作为观测员,应当明确各传感器的常见数据测量异常情况,才能更好的做好数据监控工作。

5 总结

气象自动观测系统数据监控工作非常重要,观测员在日常值班过程中应当遵守相关的数据监控规定,养成认真细致的工作作风和良好的工作习惯,树立认真负责、严谨细致的工作态度,增强责任心,强化优质服务意识,最后,做好以下几点小措施,将有利于气象自动观测系统数据监控工作,提高数据监控质量:

通过捷联惯导、激光传感器和超声波传感器组合确定掘进机机身在巷道中的位姿,利用视觉测量系统得到截割头相对于掘进机机身位置,再通过坐标转换[16-17]找到截割头相对于巷道的位置,最后按照一定的比例在显示器中显示,如图6所示。

1)加强培训,包括运行程序以及专业知识的培训,提高专业水平和技能,既要加强基本功训练,又要不断更新知识,学会运用新设备、新技术,使这些先进的设备成为观测员气象自动观测系统数据监控的利器。

2)多与预报员沟通,掌握趋势预报,了解机场未来天气的发展趋势,提前做好准备,以便在遇到复杂天气或突发事件时,心中有数,能应对自如。

3)开发一些针对气象自动观测系统数据监控的软件,在质量控制方面多增加一些告警功能,减少数据监控的“错、忘、漏”。

4)不论设备软件多么先进,都不如人稳定可靠,观测员就像一个“守门员”,要善于运用各种科学的数据检查方法,严格执行合理的检查程序,把守好气象自动观测系统数据监控的最后一道关口

假设存在一个概率多项式时间的被动敌手 A,已掌握Bob的与交易相关的随机数tB。若A获得了Alice的秘密值wA,A可通过计算得到会话密钥,然而 A无法获得didA的任何信息。

参考文献:

[1]Vaisala.Vaisala用户手册.2014.12.

李敏
《甘肃科技》 2018年第08期
《甘肃科技》2018年第08期文献

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