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江西創中小水電站氣象服務新模式
預報員+智能系統:1+1>2

來源:中國氣象報   發布時間:2019年06月26日10:08
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中國氣象報通訊員劉禹杉 記者鄧敏佳

  “6月18日,大坳水庫集雨區小雨;未來7天以暴雨為主,請關注天氣變化,安全生產。”大坳水庫調度員李平在收到江西中小水電氣象服務公眾號的信息后,立即召集庫區值班人員開工作會,指出暴雨來臨,要注意加強庫區蓄水調度,保證蓄水在安全范圍內。李平說,這樣的預報很有針對性,水庫集雨區預報數據對值班員科學調度很有意義。

  降尺度,精細到500毫米x500毫米

  李平收到的水庫集雨區天氣預報,來源于中小水電氣象服務平臺,是江西省氣象服務中心與氣象科研公司聯合研發的新產品。自應用以來,其產品獲得了不少中小水庫和其他單位的好評。

  中小水電氣象服務平臺基于人工智能技術開發,它的第一個“本領”就是采用卷積神經網絡(CNN)結合生成對抗神經網絡(GAN),把大尺度、低分辨率的全球氣候模式輸出的信息轉化為小尺度。目前,該平臺預報產品分辨率可以達到500毫米x500毫米。

  卷積神經網絡內部擁有濾波器結構、權值共享和平移不變的特性,因此,在提高數據空間分辨率時,考慮到區域因素以及地形因素,在模型中輸入原數據和地形地貌信息,利用卷積神經網絡來提取其高維特征,進行數據高分辨率重構。生成對抗神經網絡則是利用生成器和判別器兩者相互對抗,并相互學習的原理,最終達到最優目的。

  在人工智能技術的干預下,對大坳這種面積為390平方公里或更小的中小水庫開展預報成為可能。

  分區域,突破計算關鍵點

  可以“認識”庫區山地與水域是該平臺的第二個本領。江西省地形周圍高中間低,向北傾斜;東南西三面環山,中部丘陵盆地相間,北部平原、江湖交織。針對江西多丘陵與湖泊的地貌特征,要做好小水電氣象服務,對丘陵地貌流域的集雨量訂正計算是技術突破的關鍵。

  中小水電服務平臺在現有500米×500米的智能預報網格內,將每座水庫的水域與山地進行區分,再重新分布網格統計計算。智能分配網格,如水庫降水的位置全部為水域,則記錄權重wi為100%;在水庫流域邊界,水庫附近的山地則通過人工智能的計算方式,根據分析歷史數據中土壤對水分的吸收能力,調整100%的權重比例。

  根據流域邊界小格流域內的面積比例確定權重wi,得到水庫流域面雨量Ra為流域內對應格網的雨量乘以相應權重之和除以所有網格權重之和,從而得到較為準確的面雨量計算結果。

  目前,全省已有112家活躍用戶。試用一年后,廣豐七星水庫業務員在微信群為江西中小水電公眾號點贊,并說“人工智能與天氣預報結合的‘能量’竟然這么強大”。他表示,中小水庫天氣預報信息大大減少了過程中水庫流失的水量,科學調度,將庫區水能轉化為電能,在保證庫區安全生產的同時,還可創造經濟效益。

  人機聯合,實現超預期效果

  能夠根據用戶庫區的降水量智能匹配預警信息并準確推送,算是它的第三個本領了。“安城水庫站當前水位35.73米,超告警閾值水位5.73米,請注意!”從6月5日開始,氣象服務中心的專業氣象預報員針對這次暴雨過程開始了“人機聯合”,他們守在電腦前對人工智能計算結果不斷進行訂正,制作預警信息。

  6月6日至9日,江西安城水庫共接收到預警信息72次。在這次過程中,平臺顯示,全省水庫監測站點降水量在100毫米至250毫米之間的共有3895個,大于250毫米的有1007個;通過中小水電服務平臺向全省2329個中小水電站和103個防汛用戶發出了3300條防汛預警信息。

  這種“地毯式”搜索并準確、智能推送的模式,大大節約了人力成本,提高了預警信息的傳輸速度。安誠水庫的工作人員說,有時,平臺監測到他的微信未登錄查收信息,還會向預留的手機號進行兩次氣象預警短信提醒,這樣貼心又智能的推送,讓他有了專屬VIP的體驗感。

  如今,江西中小水電氣象服務平臺已經運行兩年。該平臺研發管理負責人劉志萍說:“做好預報數據的解釋應用,挖掘智慧平臺‘新本領’,這樣,預報員與智能系統聯合才能產生‘1+1>2’的效果。”

(責任編輯:欒菲)

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