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浅谈气现象视频智能观测仪对比分析

2020-04-21 537 上传者：管理员

摘要：参加本次测试的7个型号共28套设备分别在长沙基地和锡林浩特国家综合气象观测基地进行外场测试和实验室测试，测试内容包括图形识别、可靠性、硬件、软件、算法识别等多个方面。测试结果显示，通过识别算法外场测试的是2款华云升达设备，通过实验测试的为4款杭州海康、杭州天幕、华云升达设备。

关键词：
天气现象
天气现象智能观测
对比测试
视频职能观测仪
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天气现象视频智能观测仪是实现自动气象观测识别的有效途径,尤其是对于目前尚未实现观测的天气现象（或气象要素）观测项目,更具有重要的发展意义。当前,国内有关厂家纷纷开展了智能观测仪的研发生产工作,为充分了解评估智能观测仪设备的功能指标和技术性能,对各类天气现象智能观测仪进行了对比测试工作［1,2］。

1、测试内容

测试由实验室测试和外场测试两部分组成。实验室测试主要测试智能观测仪硬件的各项功能指标和软件基本功能,以及模拟测试各识别算法的准确率,其中包括对第三方检测报告、厂家说明书和厂家自证报告的检查认定。外场测试主要测试智能观测仪实时天气现象识别准确率、图像辨识度、数据完整性、可靠性和可维护性等,且外场测试周期需满足可靠性测试要求。

整个测试过程在中国气象局观测司监督下开展,其中实验室测试在长沙国家综合气象观测基地进行,实验室测试采取随机抽取1套进行测试,被抽样测试设备通过测试,则该型号设备4套均视为通过测试,否则全部4套设备均需参加测试。为满足外场测试周期的可靠性测试要求,参加本次测试的7个型号共28套设备分别在长沙基地和锡林浩特国家综合气象观测基地进行了为期一个月的第一阶段外场测试。外场测试期间,由测试工作组参照《地面气象观测规范》对相关天气现象进行人工观测并记录,该人工观测数据作为有关要素测试评估的参照标准［3］。

2、测试设备

根据测试报名和资格审查情况,本次测试共有JY-SF1800（安徽继远）、EPCV100（北京依派）、DXT1（河北中耕）、DS-B85-JX（杭州海康）、DF-TM01（杭州天幕）、HY-WP1A（北京华云）和HY-WP1B（北京华云）的6个厂商7款型号设备符合参测要求,参加测试的智能观测仪均包括完整硬件、软件以及有关硬件的第三方检测报告（须有相应资质的检测机构提供）、厂家说明书和厂家自证报告,同时提供了智能观测仪安装说明、使用和日常运行维护说明等其他需要提供的材料。从智能观测仪视频采集系统配置看,一般都由1个全天空成像仪、2个护罩一体枪机组成,其中全天空成像仪采用超广角镜头,可用于拍摄360°环视画面,实现全景天空成像。其中JY-SF1800（安徽继远）智能观测仪还增加一个球机,用于露、霜、雨凇、雾凇等观测；DXT1（河北中耕）智能观测仪则增加一台枪机,用于霜、露、结冰等观测。以表现较好的HY-WP1A（华云升达）设备为例比较设备总云量自动识别结果与人工观测结果分布（见图1）,可以看出设备自动识别结果较人工观测参考值总体低估情况较多。

3、测试结论

经过实验室测试和第一阶段外场测试,在参加测试的7款型号设备中,DS-B85-JX（杭州海康）、DF-TM01（杭州天幕）、HY-WP1A（华云升达）、HY-WP1B（华云升达）共4款型号设备通过实验室测试；HY-WP1A（华云升达）和HY-WP1B（华云升达）共2款型号设备通过识别算法外场测试和图像辩识度测试,可靠性和可维护性有待第二阶段测试完成后综合评估分析。目前,第二阶段外场测试已经展开,此前所有厂家对设备软硬件尤其是软件进行了升级,期望在第二阶段测试中有全面提升。第二阶段除继续测试可靠性和可维护性外,也将对第一阶段未通过测试的项目开展一次补测。

4、建议

从设备安装维护操作、后期业务运行稳定性需求方面来说,建议各厂商进一步优化和改进参试设备仪器结构,例如,部分厂商设备安装支架过高不便于维护,摄像机防污染、防结冰防雨防雾化等方面需进一步改进,增强可维护性；建议进一步强化零部件选型,提高设备在各种复杂天气环境下的稳定运行能力。

本次测试中,两地总云量、云状的识别准确率差异较大,设备泛化识别能力有提升空间,建议继续收集不同气候特征图片样本,持续优化改进模型和算法,进一步提高算法准确率。

本次测试由于正处夏半年,霜、雨凇、雾凇、积雪、结冰、雪深等观测项目未出现,相应识别算法还有待进一步检验,建议在全国范围内选择有条件的外场继续开展测试,持续优化改进算法。

参考文献：

[1]李肖霞,杜波,李翠娜,等.天气现象自动化观测仪器评估方法[J].气象水文海洋仪器,2014,(4):124~128.

[2]杜波,张雪芬,胡树贞,等.2014.天气现象仪自动化观测资料对比分析[J].气象科技,2014,42(4):617~623.

[3]陈冬冬,魏国栓,马启明,等.多台国内外先进天气现象仪对比分析[J].气象水文海洋仪器,2010,(4):13~17.

王敏.天气现象视频智能观测仪对比测试研究[J].内蒙古科技与经济,2020,(1):52,59.