一种智能内河航运气象服务保障系统

技术领域

本发明涉及气象预警领域，具体涉及一种智能内河航运气象服务保障系统。

背景技术

现有的气象预警系统如下：

澳大利亚气象局的S-PROG系统(Spectral Prognosis System)，是一个基于雷达的0～1小时降水预报系统；

英国气象局的临近预报系统GANDOLF(Generating Advanced Nowcasts forDeployment in Operational Land-surface Flood Forecasts)主要用来预报对流性降水，利用雷达反射率资料、红外和可见光卫星云图资料以及中尺度数值模式的预报结果，建立0～2小时对流性降水的移动和发展的预报；

加拿大气象环境局的CARDS(Canadian Radar Decision Support System)，是一个基于多普勒雷达数据的0～1小时强对流天气预报系统，包括降水、冰雹、下击暴流等的预报，并可监测雷暴的强度等级；

美国NCAR开发了一个综合的0～1小时自动临近预报系统ANC(Auto-NowcastSystem)，主要基于多普勒雷达和卫星资料以及中尺度观测网资料等，综合运用多种算法来获取风暴发生、发展和消亡的信息，时间分辨率为5分钟，自动对雷暴进行0～1小时的预报，并预报雷暴的移动路径及其演变，还可以通过伴随模式导出边界层的风场。

国内在致力于解决强对流天气的临近预报预警方面亦做了大量工作，一些省市台站自行研发的临近预报预警系统，在气象业务服务中发挥了重要作用。

目前气象服务信息的传播途径有限，专业的航运气象服务传播途径目前仅局限于网站、邮箱和短信等方式，急需拓展方式，一方面要充分利用长江航务管理部门已建立的VHF系统传播气象服务信息，另一方面要积极利用各类新型传播途径，建立高效、快捷、冗余的立体式全覆盖传播系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能内河航运气象服务保障系统，以提供及时、准确的气象预警信息。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种技术方案：一种智能内河航气象服务保障系统，包括：

感知层，用于获取气象数据，包括移动监测站点、固定监测站点和国家基准站点；

传输层，用于传输气象数据；

处理层，包括当地气象局和当地航务管理局，用于接收气象数据并进行分析，并发送气象实时信息、预报及预警信息；

应用层，包括广播模块和气象信息接收方，通过广播模块将气象实时信息、预报及预警信息发送至气象信息接收方。

按上述方案，所述移动检测站点包括设置于客船和渡船上的气象要素传感器。

按上述方案，所述固定监测站点包括设置于岸边或趸船的气象监测站以及设置于航道内航标和灯船上的气象要素传感器。

按上述方案，所述传输层包括设置于趸船的物联网基站、内网模块和无线网络模块，其传输过程具体为：

物联网基站通过无线网络接收来自移动检测站点和固定监测站点的气象数据，当地气象局通过内网接收来自物联网基站和国家基准站点的气象数据。

按上述方案，所述设置于趸船的气象监测站以及物联网基站构成航运气象保障服务站点，当过往船舶经过航运气象保障服务站点时，触发信息传输需求，气象保障服务站点将从当地气象局获取气象实时信息并发送至船舶。

按上述方案，所述处理层处理过程为：

当接收层接收到气象数据时，首先对气象数据进行预处理，判断接受的气象数据是否存在格式异常或缺测，若存在格式异常或缺测则提示用户对气象数据进行检查并及时补传，若气象数据无异常则进入质量控制环节；

质量控制环节包括对气象数据进行界限值检查、时间一致性检查、空间一致性检查和内部一致性检查；完成上述检查后再次判断气象数据是否异常，若存在异常则进入异常数据处理环节，随后将已经过异常数据处理环节的气象数据再次进行异常判断，若判断气象数据仍存在异常，则提示用户存在异常并对该异常数据进行标记，若判断气象数据正常则进行数据入库处理。

按上述方案，所述广播模块包括电子显示屏、船用专门设备、专业气象网站、社交软件、短信、VHF广播以及呼叫系统，广播模块通过上述设备或方式进行气象实时信息、预报及预警信息的广播。

本发明的有益效果是：通过设置的移动监测站点、固定监测站点和国家基准站点，使系统获取的气象数据全面且准确；

进一步地，通过设置于趸船的物联网基站、内网模块和无线网络模块作为传输层，使气象数据的传递速度提高；

进一步地，通过设置的气象服务保障站点，使过往船舶可以及时的获取气象信息；

进一步地，通过设置多样化的广播模块，扩展了气象信息的传播渠道和传播广度。

附图说明

图1为本发明一实施例的智能内核航运气象服务保障系统框图；

图2为本发明一实施例的数据质量控制处理流程图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

参见图1，一种智能内河航运气象服务保障系统，包括：

感知层，用于获取气象数据，包括移动监测站点、固定监测站点和国家基准站点；

传输层，用于传输气象数据；

处理层，包括当地气象局和当地航务管理局，用于接收气象数据并进行分析，并发送气象实时信息、预报及预警信息；

应用层，包括广播模块和气象信息接收方，通过广播模块将气象实时信息、预报及预警信息发送至气象信息接收方。

进一步地，所述移动检测站点包括设置于客船和渡船上的气象要素传感器。

进一步地，所述固定监测站点包括设置于岸边或趸船的气象监测站以及设置于航道内航标和灯船上的气象要素传感器。

进一步地，所述传输层包括设置于趸船的物联网基站、内网模块和无线网络模块，其传输过程具体为：

物联网基站通过无线网络接收来自移动检测站点和固定监测站点的气象数据，当地气象局通过内网接收来自物联网基站和国家基准站点的气象数据。

进一步地，所述设置于趸船的气象监测站以及物联网基站构成航运气象保障服务站点，当过往船舶经过航运气象保障服务站点时，触发信息传输需求，气象保障服务站点将从当地气象局获取气象实时信息并发送至船舶。

进一步地，参见图2，所述处理层处理过程为：

当接收层接收到气象数据时，首先对气象数据进行预处理，判断接受的气象数据是否存在格式异常或缺测，若存在格式异常或缺测则提示用户对气象数据进行检查并及时补传，若气象数据无异常则进入质量控制环节；

质量控制环节包括对气象数据进行界限值检查、时间一致性检查、空间一致性检查和内部一致性检查；完成上述检查后再次判断气象数据是否异常，若存在异常则进入异常数据处理环节，随后将已经过异常数据处理环节的气象数据再次进行异常判断，若判断气象数据仍存在异常，则提示用户存在异常并对该异常数据进行标记，若判断气象数据正常则进行数据入库处理。

进一步地，所述广播模块包括电子显示屏、船用专门设备、专业气象网站、社交软件、短信、VHF广播以及呼叫系统，广播模块通过上述设备或方式进行气象实时信息、预报及预警信息的广播；

其中气象预报包括短期天气预报和中期天气预报：

短期天气预报：分为短期分航段要素预报和每小时精细化预报。短期分航段要素预报需建立分航段低能见度、强风(横风)、强降水、雷电、积雪、低温和冰冻等水上交通气象灾害的短期天气预报方法和模型，实现未来24小时、48小时、72小时短期分航段要素预报；逐小时精细化预报实现对航道沿线及港口、码头、桥梁等关键区降水量、温度、相对湿度、风向、风速、能见度的短期天气预报方法和模型，实现1-3天精细化预报；主要利用支持向量机、神经网络等建立预测预报模型。

中期天气预报：建立航道沿线3-7天风速风向、降水量、气温等要素预报模型；建立未来4-10天主要降水过程、气温等预报模型，实现未来4-10天航道沿线的主要降水过程、最高和最低气温等要素预报；

中期天气预报主要运用的是多模式集合算法预报，多模式集合预报是一种主要捕捉包括初边界条件以及物理过程的不确定性从而提高预报技巧的预报方法。对某一时间和地点的多模式集合预报是从概率密度函数(probability density function，PDF)取样，该PDF描述了集合预报的不确定性，给出天气变量的概率预报且量化相关天气风险。

同时需要对中期天气预报进行检验：中短期天气预报模型检验利用TS评分、技巧评分、正确率、空报率、漏报率、均方根误差、平均绝对误差、预报准确率等指标检验中短期天气预报模型；中短期天气预报检验，主要对1-3天和4-10天的降水、温度和灾害的检验。

预警信息具体为：按照灾害的严重性和紧急程度设定，以特定标识表示预警等级。预警信号分为台风、暴雨、高温、寒潮、大雾、雷雨大风、大风、沙尘暴、冰雹、雪灾、道路积冰等十一类；预警信号总体上分为四级，按照灾害的严重性和紧急程度，颜色依次为蓝色、黄色、橙色和红色，同时以中英文标识，分别代表一般、较重、严重和特别严重；根据不同的灾种特征、预警能力等，确定不同灾种的预警分级及标准；当同时出现或预报可能出现多种气象灾害时，可按照相对应的标准同时发布多种预警信号。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。