天气现象仪人工智能问题研究

林世豪

摘 要： 天气现象仪，是用来观测天气的一种气象观测系统，是一种智能型多变量传感器，由散射能见度仪、降水监测系统传感器以及温度、湿度、风向、风速等传感器组成，可以观测温湿度、风向风速、能见度等，主要类型有SWS-100等。在如今的数字化时代，随着科技不断发展，各种人工智能带给了人们很多便利，本文重要针对在进行气象观测中天气现象仪使用中存在的问题并提出改进的建议，结合人工智能的分析处理能力，提升天气现象仪自动化采集系统的智能化进行探讨和研究。

关键词： 天气现象仪;人工智能;问题;智能化

【中图分类号】P49 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.168

引言：在智能化发展和生态系统有机结合的过程中，人工智能能够弥补业务人员的错误率，大大提升效率，2017年10月1日，天气现象仪以完成在全国范围布设并使用，天气现象仪以基本取代传统的业务人员来观测天气，因为该设备的全面投入使用，我国实现了对气象观测的全天候连续观测，实现了气象观测资料的连续化，这大大弥补了人在夜间漏缺记录天气现象资料的不足，加强了应对各类气候现象的监测能力。

1 人工智能的定义及分类

人工智能（Artificialligence，简称AI），在大数据时代，A人工智能这个名称也越来越火热，AI引领着我们当今的时代，在不同学科背景的人工智能学者对人工智能褒贬不一。但总的来说，我们可以从，三个方面对人工智能来进行定义，分别为“能力”、“学科”和“实用”。在能力的范围内，人工智能作为计算机科学的构成部分，它可以用来研究和开发作为理论技术的拓展项目，从而形成一项系统的新型科技技术。其领域重要包括了机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理等多个分支，它也在人们日益增长的科技生活水平中起到高效引领作用，人工智能可以对人的不连续性、不完善性进行弥补，这大大增强了人们的生活效益;在学科的范围内，它为学术领域提供了一个更大的模板，使学术领域得到了质的飞跃，从而对智能机器和智能系统展开研究这是我们对人类智慧的延伸.人工智能能夠模拟和扩展我们人类的智能;在实用的范围内，人工智能能够借助人类智慧使机器完成任务[1]。

2 天气现象仪的探测方法和原理

天气现象仪主要依靠气象现象监测系统，气象现象系统中主要包括散射能见度仪和降水检测系统传感器，具有气象现象系统的天气现象仪为智能型多变量传感器，它可以对温度、湿度、风向、风速等气象进行大数据监测，通过对这些数据变量进行分析来判定天气现象[2]。

降水性天气现象仪顾名思义，就是用来测量降水，其原理为通过测量雨滴降落时经过一束光线时由于雨滴的衍射效应散发的闪烁光，通过接收闪烁光进行谱分析。因为谱分布与单位时间通过光路的雨强有关，同时雨滴的半径体量和雨滴降落速度也有关系，与之分析判断出降雨的种类、降水的强度和有无降水等现象。但结合人工智能系统的降水现象自动观测仪是一种采用现代全新激光技术的光学自动监测测量系统，主要由传感器、数据采集、供电控制、附件等部分组成，降水现象自动观测仪可以根据不同的降水现象的降水粒子变化特性的差异和降落末速度对激光信号的减少影响程度来对应不同的雨滴图谱进行大数据分析，判断出降雨现象类型，输出降水现象类型，包括雨的大小、雪的大小、雨夹雪、冰雹等天气现象的自动观测和识别。

现在虽然已经全面使用了天气现象仪，但人工观测员对仪器的掌握还是有一定欠缺的，因为有一部分人工观测员对天气现象仪的基本原理不太了解，因为他们错误的认为采用了天气现象仪就不需要人工的干预，不再研究钻研技术规定，导致经常有矛盾的天气现象记录，天气现象观测的重要前提就是要充分了解相关仪器的基本原理并加强学习操作技术规定学习。

3 天气现象仪的能见度记录天气现象

能见度是测量大气透明度情况的一种气象标准，它能过反映出大气环境质量，与我们的社会活动紧密相连。随着现代化时代的发展，自动化越来越完善，自动能见度仪也正式投入使用并运行。

3.1 能见度的自动监测方法

在社会的不断进步发展中，使得能见度仪在气象光学视程中不断变化，根据不同的闪烁散射信号的速度变化来监测颗粒，并在光学的角度来看，再从能见度和相对湿度的角度来判断雾、轻雾还是霾气象情况，在从风和颗粒、其他因素来判定是否为沙尘暴和扬尘等天气现象[3]。

4 降水天气现象记录存在的问题探究

因为天气现象仪的自动观测系统还存在一些问题，因为人工经常出现矛盾记录，所以需要人工对数据进行判断，下面就是处理异常数据的处理方法。

4.1 无降水表现却有降水量

自动检测系统在观察记录出现异常中的常见现象，因为在降水停止后，仍存在降水量，这就是滞后降水所导致的，如果按照滞后降水的规定来处理的话;120分钟到结束时间内的大数据里，超过120分钟会被归为非降水因素，按照无降水现象处理。除此之外还会被认定为露水或大雾造成的非降水因素，从而直接删除。所以这需要人工的在监测系统运行时做好日常检查、维护工作，如果发现采集数据错误或者异常要及时处理并查明原因，根据其原因进行维修和养护。日常监测，发现降水采集器有异物时，要第一时间用柔韧的棉质布和脱脂棉进行清洁护理并检查电路和供电系统，保持电的供应。正常维护也是保证仪器进行监测的重要环节之一。

4.2 有降水表现无降水量

在出现天气现象的开始到结束的时间内，无降水量微降水处理。而出现冰雹等这样的天气现象时也没有降水量，这是需要人工处理，需要测量出最大冰雹的直径，当最大冰雹的最大直径超过10mm时就要去测量冰雹的最大平均重量，人工发布出现冰雹的重要天气预报。天气自动监测系统不可以免去全部的管理，仍需要观测员对这些问题进行关注。

5 结束语

天气监测系统和人工智能有着天然性的耦合关系。天气监测需要大量的，多种类型的资料，而人工智能天生为了处理大数据的利器;但现有的资料时空数据密度不够大，从而人工智能不具备完全的确定的判断能力;除此之外人工智能还可以总结学术专家的学术探讨问题的经验，提高预测的水平以及利用数据统计进行人工无法使用的抽象预报等。这二者缺一不可，它们之间可以互相弥补相互的不足。

参考文献

[1] 李亚伟，曹云松，姚玉璞，郑燕飞，孙伟泽.浅谈疏风清霾饮治疗雾霾所致诸证经验[J].河北中医，2018，40（06）：925-928.

[2] 徐可文，乔云红，范秀萍，裴克莉，李清华，王军平.天气现象仪人工智能问题研究[A].中国气象学会.第35届中国气象学会年会 S20 深度信息化：应用支持与智能发展[C].中国气象学会：中国气象学会，2018：5.

[3] 王国强，林磊，任义方，徐杰，陈明，周天雄.新地面气象观测规定下轻雾和霾的观测[J].气象水文海洋仪器，2018，35（02）：25-27.