气象观测专用技术装备测试评估系统设计与实现

摘要

随着社会和科技的快速发展和不断进步，气象观测和预报与人们的日常生活密切相关。保证气象观测数据能够准确可靠采集的前提是确保气象观测装备运行稳定。因此，在气象观测专用技术装备进入业务系统进行实际观测前，需要对该类型装备进行一系列的测试评估。但是，目前气象观测专用技术装备测试评估业务中存在测试评估的方法、数据格式、观测标准不统一，数据处理效率低等问题。针对这些问题，本文展开了一系列的研究和实践。 根据中国气象局气象探测中心立项的《气象观测专用技术装备测试评估系统》的要求，设计并实现该业务系统。本系统通过气象业务通信网与互联网相结合接收参试气象观测装备的运行状态、故障报警、观测数据等信息。首先对参试气象观测装备的运行状况和性能进行实时监控，然后对参试的气象观测装备的数据完整性分析、观测装备一致性检测和可靠性分析，从而对参试气象观测装备进行考核评估。 本文在气象观测专用技术装备测试评估系统设计与实现的过程中，严格按照开发流程进行系统开发。首先，对项目中的观测数据、测试评估方法等相关技术进行介绍。其中，数理统计中的一致性检测，待检数据必须满足正态分布，但是大部分气象观测数据不满足正态分布。因此，需要对一致性检测进行改进。针对这个问题，本文提出了一种基于兴趣度的关联规则挖掘算法，将兴趣度的关联规则挖掘算法和气象观测数据相结合，提出了一种基于兴趣度关联规则的气象观测装备一致性检测模型。然后，对项目进行需求分析，以独立的模块分别描述各个功能的需求。之后根据系统的需求分析对系统的整体进行设计，其中规定了系统的设计原则和系统的总体构架设计、数据库设计部分。根据系统的概要设计来进行系统的详细设计，再根据详细设计部分对系统的每一个功能要求进行明确的描述，并根据这些进行项目的开发。最后对系统进行功能性测试和相关的性能测试并部署上线运行。 本文所设计的气象观测专用技术装备测试评估系统，对装备进行实时运行监控，为业务化设备选型、维护维修、装备保障提供基础支撑。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究内容

1．4 论文结构

第二章 相关理论技术

2．1 气象自动站观测数据

2．1．1 气象观测专用技术装备

2．1．2 气象观测数据特点

2．1．3 气象观测数据误差类型

2．2 气象观测专用技术装备测试评估方法

2．2．1 传统质量控制

2．2．2 气象数据完整性评判

2．2．3 气象观测装备观测数据一致性检测

2．2．4 气象观测装备可靠性分析

2．3 关联规则算法

2．3．1 关联规则的定义

2．3．2 常见关联规则算法简介

2．4 兴趣度度量

2．4．1 兴趣度的提出

2．4．2 几种典型的兴趣度度量

2．5 本章小结

第三章 基于兴趣度关联规则的气象观测装备一致性检测算法

3．1 一种改进的兴趣度度量方式

3．1．1 新的度量方式的定义

3．1．2 超集兴趣度上界

3．1．3 兴趣度与相关度度量的关系

3．2 基于兴趣度的关联规则挖掘算法

3．2．1 主要思想

3．2．2 算法时间性能分析

3．3 基于兴趣度关联规则的气象观测装备一致性检测模型

3．3．1 模型流程

3．3．2 气象观测数据的采集与预处理

3．3．3 气象数据规则匹配过程

3．4 实验结果与分析

3．4．1 实验数据的预处理

3．4．2 检测指标

3．4．3 实验过程

3．4．4 实验分析

3．5 本章小结

第四章 需求分析与总体设计

4．1 需求分析

4．2 系统总体架构设计

4．3 系统总体功能模块设计

4．3．1 流程管理

4．3．2 数据配置及处理

4．3．3 设备及运行状态管理

4．3．4 数据查询与显示

4．3．5 专家分析

4．3．6 系统管理

4．4 系统数据库的设计

4．4．1 数据库介绍

4．4．2 数据库设计

4．5 本章小结

第五章 系统实现与测试

5．1 系统登录

5．2 数据配置及处理的实现

5．2．1 数据报文的解析

5．2．2 报文的质量控制

5．2．3 气象数据的入库

5．2．4 系统效果与操作说明

5．3 设备及运行状态管理的实现

5．3．1 外场信息管理的记录与查询的实现

5．3．2 设备运行状态管理的实现

5．3．3 设备维护记录

5．4 数据查询与显示的实现

5．4．1 观测要素展示

5．4．2 查询结果导出

5．5 专家分析的实现

5．5．1 完整性评判

5．5．2 基于兴趣度关联规则的气象观测装备一致性检测

5．5．3 可靠性分析

5．6 系统测试

5．6．1 测试环境介绍

5．6．2 系统测试准则

5．6．3 软件测试方法

5．6．4 系统测试结果

5．7 本章小结

6．1 本文研究工作总结

6．2 论文的主要创新点

6．3 不足与展望

参考文献

攻读硕士期间的成果与参与的项目

致谢