海洋水文氣象數據管理論文范文第1篇
隨著科學技術的發展, 海洋科學和大氣科學的興起為海洋環境的預報提供了理論依據, 同時衛星技術和互聯網技術的發展為數據的傳輸提供了巨大方便, 在此條件下, 各學科技術為海洋水文氣象預警系統的產生提供了重要的技術支持。
海洋水文氣象預警系統主要是利用各種監測海洋環境的傳感器將海洋環境的數據實時傳送回數據處理系統, 通過對數據進行分析達到預警的作用, 以保證海洋開發過程的人身設備安全。
此外, 海洋水文氣象預警系統還可以通過將實時數據與歷史數據相比較, 從而更準確地判斷當前的海洋環境, 從而避免部分災害的發生, 保證出海安全。
1 系統設計方案
本設計致力于研究一種可自由配置, 便于管理的海洋水文氣象預警方案, 可以通過分布于海洋上的監測儀器實現海洋環境參數的監測, 并經過預處理后將數據按照一定的格式傳送到數據中心, 再根據收集到的資料確定是否發出預警信號, 以減少不必要的人身財產損失。
根據功能要求, 海洋水文氣象預警系統可以劃分為三個部分, 分別為水文氣象觀測系統、數據處理中心以及用戶終端。
水文氣象觀測系統包括了氣象、水文等海洋監測工具, 其主要功能是實時采集海洋環境信息, 并經過初步處理后發送到數據處理中心。該系統由控制器、自動監測系統以及通信設備組成。
數據處理系統接收來自采集系統的數據并進行分析處理, 根據預先設定生成報表并負責發布相關信息, 本系統能夠實時更新數據庫, 按照特定要求對數據進行計算并自動確定閾值以供判斷, 后臺的數據庫記錄的歷史數據能夠幫助對現有的數據進行分析并作出預判斷。
用戶終端服務對象是出海人員和相關的管理部門, 其作用是提供實時數據供相關人員判斷是否做出預警方案。
總而言之, 該海洋水文氣象預警系統集信息的采集、處理、發布于一身, 能夠在一定程度上減少因自然災害造成的不必要損失。
2 實現方案
海洋水文氣象預警系統的三個組成部分分別負責信息的采集、分析處理、發布。其中, 由上位機將觀測系統獲取的數據上傳給數據處理中心。本文以海上浮標系統為例做介紹。海上浮標具備水文、氣象、浪流等信息的采集功能, 其中氣象采集系統可以獲取氣壓、氣溫、濕度、風速等要素, 由相應的傳感器完成;水文采集系統可獲取潮位、鹽度等信息;浪流采集系統則可以采集海浪、海流等相關信息?？紤]數據采集系統所處的工作環境, 必須使其具有低功耗、信息準確、高集成度等特點。
在正常情況下, 每個半小時獲取一次波浪信息, 每10分鐘獲取一次水溫、流速信息, 每一分鐘獲取一次濕度溫度和氣壓信息;風速則每3秒采集一次。在惡劣氣象條件下, 可根據實際情況設定其他方案以保證信息的有效性。
數據的質量控制方面, 由數據采集系統完成較大誤差數據的剔除, 檢查工作。數據采集器可以通過通信系統將一定格式的數據信息發送給處理中心。接收系統可實時獲取所需要的各項資料, 同時若確實部分數據可以要求采集系統重新補發, 以保證數據的有效性。大容量的數據需要系統具有存儲功能, 儲存部分采用大容量的FLASH數據存儲器件來實時存儲收集的數據, 而利用硬盤將處理后的數據存儲起來, 按照一定格式建立數據庫。數據處理中心可以實現平均值、方差、特征量計算等, 并將結果組織好存儲。
數據發射模塊由單片機控制, 并一直處于熱備用狀態。海上浮標由GPRS實現數據通信, 將采集處理的數據實時傳輸回處理中心。為保證設備正常供電, 電源系統應能在惡劣環境下正?？煽康墓ぷ?。電源由高容量、輕巧的電池構成, 可以完成太陽能充電。太陽能板為電池提供電能, 具有良好的水密性, 能夠保證不受海水影響。即使在陰天條件下, 該電源能夠保證15天的供電, 使系統可靠工作。
3 總結
當前, 人類還無法掌控海洋災害事件, 在災難面前能夠做的也是有限的, 唯一能做的就是盡可能減少損失, 如安排撤離避難方案, 加固安全措施等。
海洋水文氣象預警系統實現了海洋環境各參數的實時采集與處理, 并建立了大型的數據庫, 可以作為各級監管部門的數據庫, 實現海洋環境的實時數據監測與發布, 同時還可以查詢歷史數據, 為進一步的預測提供數據參考。
海洋水溫氣象預警系統是一個龐大的多功能系統, 然而目前全國的海洋信息數據并未實現聯網, 通過該系統建立的數據庫, 對于國家防災減災、保證出海人員的安全具有重要意義。
摘要：海洋環境對于海上從業人員以及相關海上作業的設備安全具有重要影響, 每年因惡劣天氣造成的海上事故不計其數, 因此做好海洋水文氣象的預警工作顯得尤為重要。本文根據海洋環境的特點, 提出了一種海洋水文氣象預警系統的設計方案, 該方案由數據采集、數據處理以及發布系統三部分組成, 實現海洋環境參數的實時更新, 并具有良好的通信性能和電源供給能力, 能夠在惡劣的環境下正?？煽抗ぷ? 對于海洋安全具有重要意義。
關鍵詞：海洋水文氣象,預警系統,設計方案
參考文獻
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海洋水文氣象數據管理論文范文第2篇
一、案例庫建設的意義
案例是進行案例教學法的基礎, 案例的數量和質量決定了案例教學法的效果。勞倫斯[4]認為:“一個好的案例是一個把部分真實生活引入課堂, 從而可使教師和全班學生對之進行分析和學習的工具。一個好的案例可使課堂討論一直圍繞只有真實生活中才能存在的棘手問題來進行。它是學術思緒馳騁的依據。案例是對一個復雜情景的記錄,必須把這一復雜情景解剖分析再如實復原以使人們能夠理解它?！币粋€好的案例是上好一節課的基本保證, 一批好的案例則是上好一門課的基礎,相關的一批案例在計算機中存儲的集合即為案例庫,可見案例庫的建設非常重要。建好案例庫不僅是上好一門課的基礎,而且可實現教學資源共享,有利于教師之間的溝通和交流,有利于大規模的在線教育,最終使案例庫不斷豐富和完善,成為一種寶貴的在線教學資源,使更多的人受益。
二、《海洋水文氣象保障》案例庫的建立與使用
任何案例庫的建立, 必須首先建立入選案例的原則及案例庫總體結構和內容等。
( 一 ) 案例選編的基本原則。案例是實施案例式教學的基礎,擁有高質量的案例,才能保證良好的教學效果。軍事院校的《海洋水文氣象保障》案例的收集或選擇必須遵循以下原則。
1.注意案例的真實性。真實性是指案例來源于實際部隊的訓練和作戰中, 來源于實踐且與課程所對應的理論知識有直接的聯系,絕不可有教師主觀臆斷,虛構而作。緊貼實戰、靠攏部隊的案例情景和面臨的決策是今后學生遇到的情景和勝任工作不可缺少的經驗。
2.注意案例的代表性。代表性是指案例具有一定的廣泛和普遍意義,具有舉一反三、觸類旁通的作用;學習者通過案例的分析,不僅可以領悟課本中基本原理,而且可以形成將理論應用于實踐的能力,通過案例的分析樹立創新意識。
3.注意案例的針對性。針對性是指所選案例要緊扣教學內容,案例中蘊含的科學原理與課程的知識點吻合,不是生搬硬套,不是為了案例而講案例。整個案例庫案例涉及的知識點除了要與教學內容高度相關外, 案例覆蓋的知識也要具備多樣性,即完備地覆蓋教學課程主體內容的重點。
4.注意案例的難易度。案例必須難度適中并注重現實背景,應有利于提高學生的參與度和積極性,有利于知識的學習和積累。
5.注意案例的保密性。軍事特色案例往往有可能涉及密級,特別是來源當前部隊實際訓練、演習中的保障案例,一定要經有關單位的保密審查, 有些案例的使用應控制在一定范圍內,注意不能泄密。
6.注意案例的展現方式。據研究 ,在聽覺、視覺和觸覺三種信息接收方式中,常人通過聽覺接收的信息量約為11%,而通過視覺接收的信息量比例高達85%,其余身體各部位如鼻、舌、肢體等接收的信息量約為4%。所以應適當多選用視聽型案例,采用多媒體教學,學生在教學過程中通過視、聽接受教師所傳遞的信息,可以確保信息傳輸的有效性[5]。
在以上基本原則下,教學組成員通過到一線部隊調研、征集及互聯網和圖書館查找,廣泛收集一批相關案例。然后依據教學目的、課程標準和現實狀況等對案例進行去劣取優、去粗取精的篩選和加工。案例加工包括案例的背景資料的充實和完善, 在教學中這些資料對于學生深入理解案例情境具有重要作用;其次,對案例中科學問題(預報保障的關鍵問題或矛盾與沖突等)進行梳理和凝練,并保持爭議性,具有結論的不確定性,可讓學生從不同角度和側面體會和思考,引發學生的研討和爭論;最后,對涉密內容脫密處理,刪除對案例教學作用不大的信息,突出主體。經過加工后的多個單個案例組成了案例集。
(二 )案例的分類和案例庫的結構設計。根據教育教學的規律、課程標準及案例內容和案例之間的聯系對案例集中案例進行分類, 并確定各個案例在海洋水文氣象保障教學中的位置,使之依據教學的需要進一步系統化,成為可供教師運用的教學案例庫。
根據不同的角度案例一般可分為以下幾種類型。
(1) 根據教學意義可以分為正面 ( 成功 ) 案例和反面 ( 失敗)案例;(2)根據案例的內容范圍可以分為綜合型案例與專題型案例;(3)根據案例所包含課程知識點可按不同知識點內容劃分案例;(4)根據案例呈現方式可分為視頻類案例、圖表(數據)類案例和文本類案例;(5)根據案例的教學用途可分為理論教學案例、實踐教學案例和課后閱讀案例等。
此外,案例還可以依據適用范圍,涉及領域等維度進行分類。
我們經過三年的案例式教學的實踐, 海洋水文氣象保障案例庫已初步建成,總案例庫分為理論教學案例庫(圖1)和實踐教學案例庫(圖2)。理論教學案例庫按課程知識點、保障方式和經典戰例進行大類的劃分; 實踐教學案例庫按專題性案例、綜合型案例和想定作戰案例進行大類的劃分。目前我們已收集整理視頻、圖形、文本和數據類共二十多個理論教學案例,十段約150分鐘經典案例視頻及約十多個實踐教學案例。
(三 )案例庫的使用。具備專門的教學案例庫 ,教師進行案例教學時必須對案例庫中的案例進行選擇,挑選適宜的案例。案例的選擇要參考以下幾個條件,即(1)教學的需要。案例的選取要符合教學目標,能完成教學任務;(2)學生的知識結構。案例的難易要適應學生的發展水平;(3)教師的教學技能。教師要具備相應能力,可駕馭該案例進行教學。教師選擇適當的案例后就可以開進行案例教學。
我們在講授登陸作戰水文氣象保障時, 課堂理論教學選擇成功的保障案例,即“諾曼底登陸”和“仁川登陸”案例,實踐教學選擇閱讀失敗案例,即“金門登陸”案例。在講授“仁川登陸”案例時,我們安排學生課前事先閱讀仁川登陸的作戰背景和收集仁川港9月、10月和11月的地理、氣象、水文等特征,課堂上學生分組交流、討論各自觀點,整理出有利登陸和不利登陸的條件、時機和理由,再由各組代表在全班匯報交流和質疑,最后教師總結講評。為配合該課程的案例教學,我們收集有關“仁川登陸”的各類視頻、圖書、圖片和數據資料,并制作“仁川登陸水文氣象保障”的微課。該案例課使學生在自主式的學習中領悟和體會氣象水文保障在戰爭中如何使“趨利避害”和“出其不意”、“藝高人膽大”的理念和諧統一。在本章的實踐教學案例中,教師要求學生閱讀我軍歷史上重大的慘敗案例———“金門登陸”案例,并根據所提供的金門港潮汐觀測資料,利用調和分析方法反演出1949年10月24日和25日金門港的潮汐變化,分析、總結水文氣象要素(即潮汐和風速)對登陸作戰的影響及在本次登陸作戰中應如何正確利用潮汐潮流、“趨利避害”實施成功登陸。通過成功和失敗的三個案例的學習,學生對本章“水文氣象保障對登陸作戰影響”有深刻認識,學生學會在渡海登陸作戰中要根據潮汐潮流、地形水深、天氣及軍事戰略、戰術的要求,選擇適合的登陸點和登陸時間;學會諾曼底陸?？章摵献鲬鹬腥绾螌ふ易畹蜌庀笏臈l件和最關鍵的氣象水文影響要素;明白水文氣象保障不單純是預報水文氣象要素,還要為打贏戰爭服務?！摆吚芎Α?、“出其不意”和最大限度地發揮人員和武器的作戰效能是其預報保障活的靈魂,做好水文氣象保障工作是部隊戰斗力的“倍增器”。
三、案例庫建設的建議和對策
既然好的案例教學離不開案例庫, 案例庫是案例教學資源的重要組成部分,也是現在流行的大規模在線教育的基礎,我們應切實采取有效措施,建設好案例庫。
(一 )高度重視 ,加大投入力度。大學和上級主管部門應設立專項基金,大學或各學院應參照科研項目立項的方法,對獲得案例研究和開發立項的教師進行資助, 對所開發的案例及案例庫建設進行評比,對優秀者加以獎勵。專項基金可在學校設立,也可鼓勵各院系設立自己的專項基金。
(二 )建立案例庫評估體系。根據學科、專業的特點 ,設計科學合理的案例庫評估指標體系。這一評價指標體系要求既能客觀評價案例庫質量,又能綜合不同學科共性特點,對不同學科方向的案例庫進行橫向比較, 評估體系要體現指導性和可操作性。運用該指標體系不僅能衡量案例庫的優劣,而且能為教師開發案例提供參考。
(三 )加強知識產權的保護。教師自主開發的教學案例 ,具有自主的知識產權,應受國家相關法律法規的保護,學校應充分尊重并保護教師的知識產權, 對其案例的使用或共享應遵循有償使用的原則, 同時鼓勵教師把自己的案例開發研究成果著書立說,向全國推廣[6]。
海洋水文氣象數據管理論文范文第3篇
1. 水文氣象學專業建設的必要性
一直以來水文學和氣象學分別是獨立的學科, 水文學專業和氣象學專業在國內高校專業中比較普遍和成熟。國內水文學專業的設置和建設比較有代表性的高校包括河海大學、武漢大學、清華大學、四川大學等, 氣象學專業包括南京信息工程大學、北京大學、南京大學、浙江大學、中山大學等。水文學主要研究地球水圈及巖石圈內水的分布、運動和變化規律, 以及水與環境的相互作用。水文學通過測驗、分析計算和模擬, 預報自然界中水量和水質的變化和發展, 為開發利用水資源、控制洪水和保護水環境等方面提供科學依據。氣象學是把大氣當做研究客體, 從定性和定量兩方面說明大氣的特征。氣象學集中研究大氣的天氣情況和變化規律, 并對天氣變化做出預報。水文學和氣象學專業都屬于地球科學的范疇。
隨著社會科學的發展, 單純的水文學和氣象學技術已經越來越難以滿足人們的需要。特別是近年來洪澇、干旱、山洪泥石流等種種極端水文氣象事件的發生, 更促進了對于水文、氣象學科之間的交叉和整合的思考。大氣降水與地面徑流整合進行研究, 才能更深入全面地探討和研究水文氣象災害及其成因和機理。水文學理論離不開大氣科學的知識, 大氣科學的研究結果會對陸面水文過程產生影響。建立水文氣象專業這樣的交叉學科, 可以更全面地把握水從大氣到陸面的整個循環過程, 是研究和解決當前水文氣象問題的重要理論基礎。當前水文氣象學專業人才緊缺, 需求較大[2]。開設水文氣象專業培養相應人才, 對于研究和解決水文氣象事件和問題具有重要意義。
2. 專業建設的難點問題
2.1 課程設置與教學問題
水文氣象學專業是新興專業, 沒有相應成熟的專業課程設置體制, 需要新的探索和嘗試[3]。雖然水文學和氣象學都有成熟的專業課程體制, 但水文氣象學專業作為其交叉學科, 一些有針對性的課程設置及其新教材的編寫仍要進行。
一般來說, 水文學的主干課程包括水文學原理、水力學、水文預報、水文統計與水文水利計算等, 而大氣科學的主干課程包括大氣科學概論、流體力學、天氣學原理、動力氣象學與數值天氣預報等。水文學專業為工科, 而氣象學專業屬于理科。水文氣象專業作為其交叉學科, 其課程設置應該體現出自己的特色。例如, 針對該新專業開設的課程有普通水文氣象學與山洪泥石流預警系統等。目前國內尚無適合水文氣象專業本科生使用的普通水文氣象學教材, 水文氣象學的教材需要新編寫。山洪泥石流災害問題是由水文和氣象因素共同誘發而成的, 開設山洪泥石流預警系統課程, 正是體現了水文氣象學的特色, 并從當前面臨的重要水文氣象災害問題的考慮出發, 讓所學知識解決實際問題。另外, 在其他課程設置方面仍需要探索和研究, 比如水文和氣象課程設置比例問題, 該偏向于哪一方?課程內容不能存在重合等。
由于很多水文氣象專業的課程是新開置課程, 這便形成了一種邊教學邊探索的方式, 對教學問題提出了一些艱巨任務, 對教師教學的要求有所提高。從總體上看, 教師應該熟悉水文氣象專業的歷史、現狀和發展方向, 了解所執教課程在整體知識結構中的地位和作用。從學生的角度看, 教師應該了解執教課程與前修、并行、后續課程的關系, 熟悉授課專業學生的整體知識結構要求。水文氣象學屬于應用物理學范疇, 要注重觀測事實、物理分析, 不能把課程講成數學課, 要從認知的角度講授, 抓住問題的本質、事物的共性, 調動學生的已有知識, 理解概念、原理和方法, 使得學生變得更聰明。課程設置和課堂教學是專業建設最重要和最基本的環節。水文氣象學專業課程設置上應該充分體現出交叉學科的典型性、代表性與新穎性, 做到真正將水文學和氣象學技術融合, 對專業領域的發展和人才培養起到重要作用。
水文氣象學課程的課堂教學中, 理論內容要聯系實際;特別是實踐性、操作性的內容, 更要有詳細理論指導或說明。課程內容的安排應考慮學生在今后的學習、工作中, 所教授的知識在吸收新知識時是否夠用, 要重視學生吸收新知識的能力。教學過程中應該對基本概念、基本原理、基本方法講解透徹, 同時要講授解決實際問題的例子和應用前景。教師應該具備清晰的思路, 也可講出自己的觀點、體會和認識使課程內容更生動。教與學都是取得良好教學效果的必要條件。
2.2 實踐教學問題
作為一門操作性很強的專業, 實踐教學也是重要環節[3]。對于水文氣象專業, 哪些課程需要實踐教學, 如何進行實踐教學都是需要探索的問題。例如, 大氣科學中的數值天氣預報實習, 氣象統計方法課程實習, 臨近和短時天氣預報實習, 都是氣象學中實踐的重要內容。水利工程實習, 水文測驗實習, 都是水文學中野外實踐的重要內容。通過實踐教學可以培養學生的動手能力和分析問題、解決問題的能力;促進學生更好地掌握所學知識, 使學生更深刻地理解各類方法的原理、步驟、適用范圍和應該遵循的原則, 為今后走上工作崗位從事水文氣象學研究及業務服務工作打下良好的理論與實踐基礎[4]。
實踐教學的一種重要方法是案例教學的方法[5], 很多水文氣象實踐課程可以采用此方式。選擇合適的案例分析材料, 找出案例中的科學性原理或關鍵性問題, 結合教學目的和課程標準判斷該案例是否符合教學目的和課程標準。對于一些重要背景知識, 課前提醒學生查找資料復習溫故知新[6]。例如, 水文氣象專業中的水文預報課程, 產匯流模型理論是課程的核心內容, 因而可以設計這樣的案例, 如何針對一個具體流域進行資料的處理, 理論的應用, 最終得到所需要的流量過程。通過這個案例的實踐和思考, 使學生能夠靈活應用書本知識, 做到融會貫通。
水文氣象專業是將水文學和氣象學的原理方法和成果應用于實際的水文氣象事件中的一門綜合性、實踐性和應用性強的課程專業。實踐教學的基本內涵應該是在學生掌握有關基本知識和分析技術的基礎上, 并在教師的精心策劃和指導下, 根據教學內容的需要和學生身心發展特點, 運用典型的實踐性案例讓學生完成。通過實踐操作, 使學生體會獨立思考和集體協作的過程, 進一步提高分析和解決某一具體問題的能力, 同時培養學生的溝通能力和協作精神[5]。
水文氣象專業的理論需要不斷拓展和完善, 因而實踐教學也可以采用探究式教學方式。探究式教學是高等教育教學發展的重要方向, 對培養高素質、創造型人才具有重要意義。給學生一些事例和問題, 讓學生自己通過閱讀、觀察、實驗、討論等各種途徑獨立探究, 自行發現掌握相應的原理和結論。它的指導思想是以學生為主體, 并在教師的協助指導下, 讓學生自主探索研究客觀事物的屬性, 從而發現事物發展的規律和事物內部的聯系, 形成概念, 這樣可以更全面深刻地掌握認識和解決問題的方法和步驟?？梢? 在探究式教學過程中, 學生的自主能力和研究能力得到了增強。水文氣象學的研究性與實踐性是該專業的重要特點。因此, 根據水文氣象專業自身特色, 積極探索適合創新人才培養的探究式實踐教學模式具有重要意義。
水文氣象學專業的主要實踐性宗旨是采用水文和氣象交叉學科的知識解決生產中的實際工程問題, 因此實踐教學是整個培養計劃中非常重要的組成部分。實踐教學根據內容的深入性不同可以分為基礎性試驗、綜合應用型實驗和實踐創新型實驗三個層次[3]。這些內容都應圍繞加強學生實踐能力培養為目標, 最好多采用綜合性、設計性的實驗案例提高學生的獨立創新、綜合實踐能力。
2.3 專業管理制度問題
為了促進水文氣象專業穩定長足發展, 建立科學的管理與考核體系也是重要工作內容。制定并逐步完善專業的管理制度, 進行科學的管理, 使專業的建設和發展穩步提高。具體內容包括:制定工作條例, 明確教學及學生管理工作中人員的職責, 使專業管理建設逐步規范。課程教材選編, 教學大綱的制定, 成績評定的原則, 實驗教學環節的設計, 等等, 都要與專業管理機制聯系, 建立相關依據。建立水文氣象專業建設的文件資料檔案, 定期開展工作評估和考評活動。學習和借鑒其他專業好的管理模式, 充分利用好的管理制度促進專業建設的發展。
例如, 為了切實加強課程建設, 規范課程管理, 穩步提高教學質量, 水文氣象專業進行了課程群建設的管理制度。針對各門課程及教師的專業背景及教學科研方向, 對課程進行了分類, 包括水文基理方向, 氣象及地理學方向, 水文計算方向, 等等。課程組的老師應該掌握分類組里的課程, 可以互相代課, 并且探討如何提高課程類的教學水平。另外, 實踐課程的實施實驗室條例的管理, 也處于專業管理制度的問題之中。通過實踐體系的構建和實施管理, 努力為學生搭建一個進行實踐創新能力的平臺, 使學生的實踐動手能力、分析解決問題的能力和創新能力得到訓練, 提高整體素質。實驗室的管理與操作規范等, 需要專業管理機制制定明確條例。另外, 學生的野外實習、安全性問題也需要專業管理機制仔細計劃和協調。
2.4 就業問題
新專業的開設和畢業生就業都是本科專業得以生存和發展的重要問題。目前, 水文氣象專業并不為大多數單位所了解, 做好畢業生就業指導是十分重要的工作。水文氣象專業的畢業生, 可以去水文部門, 也可以去氣象單位系統。因為當前很多水文工作需要了解氣象知識, 而氣象部門也需要水文知識指導陸面過程及反饋, 水文氣象專業的學生可以把握當前這樣的亮點和契機找工作。院校和專業老師也會到相關單位了解工作方向促進就業。
單純的水文專業畢業生能在水利、能源、交通、農林、城市建設、環境保護等部門從事水文水資源及環境保護方面勘測、規劃設計、預測預報、管理、技術分析及教學和基礎理論研究工作。氣象專業畢業生可以到氣象、航空、航天、海洋、環境、水利等業務部門或高等院校與科研單位從事教學、科研及相關的業務和管理工作。水文氣象專業可以從這些方面入手, 努力拓展畢業生的就業方向和去處。這些調查的機構可以包括在電力企業、水利局、氣象局、機場、水文水資源勘測局、水利電力設計院、城建部門、環保部門、各大流域機構、金融機構及中外咨詢公司等從事生產經營、規劃設計、技術經濟分析、管理和咨詢工作;也可以在高等學校、科研院所從事教學和科研等工作。
3. 結語
水文氣象專業的建立, 抓住了當前水文學和氣象學發展相結合的關鍵問題。建立一個科學完整的水文氣象專業是一項復雜的系統工程。本文從水文氣象專業的課程設置、實踐教學、管理制度及就業方向等方面探討了專業建設的難點。學習水文氣象學知識, 對于解決我國頻發的干旱和洪澇災害具有重大作用。注重水文氣象學綜合教學, 已成為當前復合型人才培養的重點?？偟膩碚f水文氣象專業的建設應該體現出交叉學科的新穎性和實用性, 并且以解決當前實際的水文氣象問題為突出亮點。在今后的教學過程中, 我們還要根據實際情況進一步探索和完善, 從而更好地培養創新型與綜合型人才。
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海洋水文氣象數據管理論文范文第4篇
現代武器裝備, 離開了特定的氣象水文條件就無法發揮出預期的作戰能力, 軍用氣象水文裝備備件儲備工作則是氣象保障得以進行的必要保證?，F代戰爭條件下部隊作戰訓練任務重、裝備動用頻繁、機械磨損加劇、戰損裝備增多, 要想及時、高效地修復裝備, 就應對維修備件進行必要的儲備[1,2,3]。
為滿足平時消耗及解決緊急情況的需求難題, 我們需要投入大量人力、經費、備件等[4], 其中, 氣象水文備件是裝備維護中投入的最主要資源。此外, 軍用裝備產業的快速發展, 使備件管理模式滯后更加凸顯, 出現備件數量、種類、儲存模式極不合理等問題, 造成浪費與損失。我軍依托倉庫管理實踐對備件管理模式進行積極研究、改進, 試圖通過對軍用備件進行有效管理, 保證備件及時供應又避免備件的過量儲備浪費, 盡量降低儲備成本, 在保證軍事要求的基礎上提高經濟性。
目前對于軍儲備件管理的探討僅停留在宏觀定性判別層面, 沒有深入細化的定量研究。在成本控制的基礎上, 如何對備件進行定量管理, 保證及時供應又不過量儲備浪費, 盡量降低儲備量以提高經濟性, 成為我軍氣象水文裝備保障中的重要課題。本文正是對氣象水文裝備備件進行研究, 通過建立模型以及數值仿真手段, 得到對于我軍氣象水文保障有用的結論。
2. 模型建立及分析
2.1 研究對象
氣象水文裝備備件單元總數量多達百種。根據氣象水文裝備特點, 結合ABC分類法[5], 按其基本思想是參照20/80原則, 將管理對象按照價值分為ABC三類, 針對每類采取分析, 裝備備件分類[6,7]見表1。
軍用氣象水文A類備件屬于整體性大部件, 需求量不大, 易于管理;C類備件屬于消耗類備件, 價格相對便宜, 主要是其使用具有規律性, 其儲備量可以按照日志保養維修計劃性以及歷史消耗數據進行安排就行;B類備件與A、C備件的差別很大, 它對于軍隊氣象水文保障起到關鍵性的作用, 價格昂貴、需求量不小且具有隨機性, 是備件的主體部分, 也是本文研究的對象。
考慮到軍事氣象水文裝備自身保障特點, 結合影響儲存期限的主要因素, 模型主要考慮問題是:當前總儲備量應為多少?備件單元儲存多久會使成本最優?
2.2 最優儲備量模型研究
圍繞軍事氣象水文備件單元問題分析, 根據軍用氣象臺站自身的地理位置, 設備發生故障的部件一般都為不可修復的, 只能通過更換備件恢復氣象水文裝備的工作性能, 而且裝備的各部件可靠度相互獨立。從裝備性能可靠性看, 可以將某一種型號裝備視為組成它的各個要素串聯而成的系統, 所以整個裝備系統的可靠度是各要素可靠度的乘積。一旦其中一個備件要素出現故障, 整個設備便不能正常完成氣象水文保障任務[10]。
氣象水文類物資總共有m種, 根據氣象水文裝備自身特點, 軍用氣象水文裝備備件都是成系統進行備件儲備, 從而對某種型號的裝備進行集中保障。氣象水文類物資可以分為s個系統類型, , 設mi系統由n個獨立裝備部件組成, 從而系統的可靠度為:
果對部件ai加一個備件, 則裝備系統mi的可靠度:
根據氣象水文自身裝備特點, 備件都是按照裝備備件系統進行成套備件儲備, 所以a1、a2…ai…an每一個備件加一件, 總系統穩定性就明顯提高。
為了提高氣象水文保障水平, 可以為每個裝備系統提供更多成套的響應備件體系, 氣象水文裝備正常工作穩定度就大了, 相應氣象水文保障水平也得到了提高。但同時還要受到備件系統的備件過多給存儲造成備件積壓、存儲備件過量每單元造成的損失、每單元保障性能隨時間降低等因素的約束。在考慮以上幾種因素后, 設最優儲備量模型[8,9]:
最優儲備量的確定, 主要考慮儲備件過多給存儲造成套件備件積壓, c—cv表示存儲備件過量每備件套件單元造成的損失;cs是儲備原件缺貨單位原件造成的損失。備件儲備過多則缺貨期望損失將減少, 但過量儲備會造期望損失增加。最優的儲備量就是兼顧這兩種損失, 從而使總的損失期望值達到最小。
對于最優的儲備模型, 最小化模型中, 為了得到更加直觀的分析, 對模型進行數值仿真分析, 這里將式 (1) 轉化成求和形式如下:
對于最優儲備量總的影響因素:CS備件缺貨成本、單位備件殘值Cv、C備件成本。在用Matlab分別對三個因素仿真后分析各因素對于最小成本期望Emin的影響如下:
1) 在備件套件成本C與備件套件殘余價值Cv不變的情況下, 伴隨著缺貨量的累積, 最優化的儲備數量也在逐步增大, 經費預算成本也在明顯增長 (如圖1) :
圖1中黑點代表經費預算成本期望最小值Emin (1000) 、Emin (500) 、Emin (200) , 由圖1我們分析最小值隨CS的單調關系 (如圖2) :
在備件套件成本C與備件套件殘余價值Cv不變的情況下, 盡量提高備件單元儲備量, 有利于降低成本期望, 提高軍用經費使用效率。
2) 在備件成本C與缺貨成本CS不變的情況下, 伴隨著單位備件殘值的增加造成備件保障性降低, 最優化的儲備數量也在逐步增大, 經費預算成本也在明顯下降 (如圖3) :
圖3中黑點代表經費預算成本期望最小值Emin (70) 、Emin (50) 、Emin (30) , 由圖3我們分析最小值隨CS的單調關系 (如圖4) :
在備件成本C與缺貨成本CS不變的情況下, 伴隨著單位備件殘值的增加造成備件保障性降低, 盡量減小備件單元殘值, 有利于降低成本期望, 提高軍用經費使用效率。
3) 在備件剩余價值Cv跟缺貨成本CS不變的情況下, 伴隨著單位成本的增加, 最優化的儲備數量減少, 經費預算成本在提升 (如圖5) :
圖5中黑點代表經費預算成本期望最小值Emin (70) 、Emin (50) 、Emin (30) , 由圖5我們分析最小值隨CS的單調關系 (如圖6) :
在備件剩余價值Cv跟缺貨成本CS不變的情況下, 伴隨著單位成本的增加, 最優化的儲備數量減少盡量減小備件單元殘值, 有利于降低成本期望, 提高軍用經費使用效率。
確定了最優裝備備件套件倉儲量, 還有一個影響成本的關鍵因素, 就是在確定倉儲量的基礎上, 如何合理確定氣象水文備件單元的儲存期限。合理的存儲期限將很大影響倉儲成本。
2.3 軍用氣象水文備件儲存期限模型研究
氣象水文裝備備件單元在儲存過程中的總儲存成本包括:備件折舊成本和備件儲存保養費用。備件儲存保養費用包括可變費用, 如維護保養費和固定費用。為了盡量降低儲存成本提高經濟性, 應將備件單元年儲存成本最低的時間節點, 作為氣象水文物資備件單元的儲存期限, 從而提高戰儲經費的使用效率。
氣象水文裝備備件單元的年儲存成本為:M=Kl+M0, M為年儲存總成本, Kl為備件單元折舊費, M0為備件單元的儲存費用。備件單元折舊費為:K0為備件單元的原始成本, Km為備件單元殘值。備件單元的儲存保養費用:M0=F+V, 其中F為固定費用如水電費, V為可變費用既維護保養費。
氣象水文備件單元的備件折舊成本, 是隨時間T的變化而變化的雙曲線函數。隨著時間的增長而減少, 變動費用V隨時間的增大而增大。氣象水文備件單元的年儲存成本變化趨勢如 (圖7) :
圖中可以看出, 在備件儲備時間為Tmin備件單元的年儲存總成本最小。儲存時間超過了Tmin, 備件單元維護保養頻繁, 儲存費用將逐年上升。從備件單元儲存成本和經濟性方案考慮, Tmin就是備件單元的儲存期限。根據氣象水文裝備備件維護實踐經驗, 戰儲氣象水文備件年維護保養費與儲備年限成線性增長, 既:Y=a+Bx, 根據數理統計中的線性回歸分析方法可得b為:
xi為備件單元的儲存年度, yi為備件單元的年維護保養費, 為維護保養費統計年度的個數。
備件單元的儲存費用可以如下變換:
備件單元的年儲存總成本為:
實際應用示例:
某氣象水文裝備維修單元備件原始購價10114元, 根據實際情況及經驗估計, 備件報廢時的最終殘值為2000元, 年維護保養費用通緝數據如表2所示。
測算備件單元儲存期限的過程如下:
根據數理統計中的線性回歸分析方法可得b為:
備件單元的儲存期限為:
3. 總結
本文研究了氣象水文裝備備件的基本管理問題。結合我軍氣象水文裝備自身特點, 分析了氣象水文裝備備件中影響我軍氣象保障的重要備件種類, 并結合ABC分類方法, 確定本文研究對象;運用最優儲備模型進行建模與仿真, 分析主要因素對于最優儲備量的影響, 考慮備件單元儲存期限對于成本的影響并進行分析, 確定最優儲存期限有利于降低儲存成本, 對于我軍氣象水文保障決策提供了參考。
摘要：精準的戰時氣象保障活動, 能讓武器裝備在戰場上發揮出其最大威力, 進而影響海、陸、空、電磁多方位戰場的勝負。氣象水文裝備維修備件管理是戰時氣象保障活動的一個重要組成部分, 更加有效的管理策略可以降低成本, 在保證軍事斗爭需求的基礎上提高經濟性。本文結合智能ABC分類方法, 確定氣象水文戰儲物資為研究對象;運用最優儲備模型理論建模與仿真, 分析儲備量、儲存期限這兩個主要因素, 對最優成本的影響, 建立成本優化模型, 可以為我軍氣象水文保障決策提供參考。
關鍵詞：氣象水文裝備備件單元,最優儲備量,儲存期限
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海洋水文氣象數據管理論文范文第5篇
軍事氣象水文保障工作的日益發展,對軍事氣象水文保障的實時性、精確性和綜合性的要求越來越高。保障水平的高低很大程度上依賴于氣象水文裝備質量的優劣,而軟件在氣象水文裝備系統的研發過程中起著神經中樞的作用,軟件質量的好壞關系到氣象水文裝備的效能能否有效發揮,關系到軍隊戰時能否充分應用氣象水文條件。因此根據氣象水文軟件的特點研發高質量的軟件是實施正確的作戰指揮,取得作戰勝利的重要前提之一。
1軍事氣象水文軟件特點
(1)政治性。軍事氣象水文軟件的質量關乎國家軍隊的根本利益,這就要求軟件研發人員要始終保持高度的政治敏感性和覺悟,并保持高度的事業心和責任心。
(2)秘密性。軍事氣象水文軟件是整套裝備系統的神經樞紐,關乎到國家的安全,必須具有一定的保密等級。
(3)及時性。普通軟件的研發往往因為一些意外情況導致項目進程的滯后,但是由于軍事氣象水文軟件的軍事屬性,要求軟件的研發必須按時交付。
(4)精確性。軍事氣象水文軟件是戰時軍隊了解、運用氣象水文條件的工具,必須能為軍隊提供具有代表性、精確性的氣象水文資料,不能有絲毫的差錯。
軍事氣象水文軟件的特殊性對軟件的研發提出了更高的要求。目前,氣象水文軟件在研發過程中存在諸多問題,導致軟件的質量不盡人意,特別是與硬件的可靠性相比,軟件的可靠性有待提升。
2軍事氣象水文軟件開發中存在的問題
(1)軟件開發進度難以控制。在軍事氣象水文軟件開發過程中,經常出現資源匱乏、人員流失、資金不到位等情況,導致軟件開發難以按計劃實施,往往后期為了能按時交付不顧質量好壞而加快進度。
(2)軟件研發成本日益增長。隨著計算機市場化和民用化進程的加速,軟件開發成本不斷增加。在硬件成本不斷降低的情況下軟件成本在整套裝備系統中所占的比例越來越大,通過犧牲軟 件質量來 縮減成本 的情況日 趨明顯。
(3)軟件交付后難以維護。軟件交付并不意味著開發工作結束,軟件本身隱含的一些錯誤只會在某些特定的情況下才暴露出來。隨著時間的推移,用戶需求及軟件的運行環境也會發生變化,從而導致軟件的可靠性大大降低。
上述問題是軍事氣象水文軟件研發中普遍存在的現象,亟待改進。要解決上述問題,最根本的一條是必須“樹立軟件產品質量 觀念”和“用軟 件工程方 法組織軟 件開發”[1],并按照軟件工程方法的基本原則不斷改進軟件開發過程。目前,國內控制軟件質量比較常用的方法是采用質量管理體系。
3軍內軟件質量控制方法及其缺陷
目前,軍用軟件 研制質量 控制模型 源于GJB9001B《質量管理體系要求》,該標準明確了軍用軟件立項論證、設計、研制、生產、試驗、審查、維修的質量管理體系,并為實施質量管理體系的評定提供了依據,推動了軍工產品質量管理體系建設的迅速發展,促進了軍用產品質量與可靠性水平的提高。對于軟件的設計和開發,GJB9001B強調“按軟件工程方法,設計和開發計算機軟件”[2]。通過強調過程,將組織內所有的工作定義為明確的過程進行質量保證和評估,使影響軟件產品質量的因素在產品形成的全過程中始終處于受控狀態,以此來提高其使用的可靠性、安全性,將持續改進作為提高質量管理水平的重要手段[3]。
僅依據GJB9001B《質量管理體系要求》模型來控制軍用軟件的質量存在一定缺陷:1GJB9001B主要針對硬件、軟件、流程和服務類產品,是由制造業的質量理論和實踐總結發展而成,不可能針對軟件產品及其制造的特點展開說明,尤其是在型號不斷改進,裝備狀態的多次更改之后,對軍用軟件的配置管理等更高層次的問題缺乏行之有效的指導;2各組織在 實施該標 準時沒有 引起足夠 的重視,認為不發生安全事故就萬事大吉,對質量沒有提出更高的要求,忽略了該標準反復強調的“必須持續進行質量改進”[2],研制單位缺乏一套適用的質量管理體系;3GJB9001B評估的目的是認證組織是否建立了有效的質量管理體系,給出簡明、科學、原則性的要求,評估結論只是合格與否,無法找出軟件研制過程中的強項和弱項,不能就軟件開發過程給出詳細描述,對能力提高不能指出簡明科學途徑。
軍事氣象水文軟件質量控制中應用質量管理體系,采用過程模式,將軟件質量的持續改進作為控制軟件質量的重要手段,具有深遠意義。但僅運用該模式難以使軟件質量控制有質的提高,提出一種新的軍事氣象水文軟件質量控制方法勢在必行。
4基于 CMMI的軍事氣象水文軟件質量控制方法
4.1CMMI軟件質量控制思想
CMMI(CapabilityMaturityModelIntegration)即能力成熟度集成模型,由美國卡內基·梅隆大學的軟件工程研究所提出[4]。它采用了質量管理體系的過程管理思想,將軟件開發視為過程,對軟件開發和維護過程進行監控和研究,使其更加科學化、標準化,使企業能夠更好地實現商業目標;從集成產品與過程發展的角度出發,建立起包含健全系統開發原則的軟件過程改進模型。
CMMI側重軟件過程開發的管理及軟件工程能力改進與評估[5],它的本質是通過軟件研制過程中關鍵過程域的精確定義,使軟件研制從一 個不確定 的“黑箱”操作過程,變成一個各步驟可視化、偏差可隨時控制的“透明”操作過程[6]。消除不同模型之間的不一致和重復,以系統和一致的框架來指導組織改善軟件開發過程,降低成本。因此,它被廣泛應用于軟件開發能力評價并幫助組織改善軟件開發質量,是目前國際上最流行、最實用的軟件生產過程標準和軟件企業成熟度等級認證標準。
4.2基于 CMMI的軍事氣象水文軟件質量控制模型
軍事氣象水文軟件開發程序一般分為問題定義、需求分析、總體設計、詳細設計、程序編碼和軟件測試與評估6個步驟。本文將CMMI中關鍵過程域與軍事氣象水文軟件開發的一般流程相 結合,提出一種 新的質量 控制模型(見圖1)。
基于該模型,軍事氣象水文軟件質量監控過程如下:
(1)問題定義。本階段主要任務是對軟件需求進行論證,以確定軟件開發的目標及可行性。
(2)需求分析。本階段通過需求管理和需求開發兩個關鍵過程域對軟件需要實現的功能進行分析,選定適當的規范,通過與客戶交流制定軟件質量大綱實施計劃。在軟件開發全過程中進行需求跟蹤和需求驗證,將跟蹤和驗證的結果及時反饋給客戶,確?？蛻粜枨蟮玫綕M足。
(3)總體設計。根據GJB9001B的總體要求,通過項目策劃對軟件項目進行整體規劃?？傮w設計是軟件項目管理的基礎,沒有切合實際的計劃就不可能有效進行項目管理。質量控制的任務是通過估計軟件產品的規模及所需要的資源,制定時間表,評估軟件風險;根據客戶需求、GJB9001B以及CMMI總體要求編寫軟件總體設計說明。
(4)詳細設計。通過配置管理、過程與產品質量保證、項目監督與控制3個關鍵過程域對項目進行全方位設計。對項目進行全程監督和質量控制,實現項目進展可視化。更改配置必須遵循軟件更改規范,更改后必須進行測試和驗證;及時發現項目計劃偏離,并采取有效措施進行調整,并最終形成相應的文 檔;質量管理 部門通過 評審過程 文檔,依據CMMI識別軟件開發過程中的強項和弱項,針對性地開展工作,保障軟件質量。
(5)程序編碼。將軟件設計的結果轉化為計算機可運行的程序代碼,進行程序靜態分析和單元測試,并編寫軟件使用說明。嚴格軟件配置管理,確保編碼中所有工程活動在CMMI的框架下進行。根據程序單元測試規程進行源程序走查和單元測試,測試完畢后提交測試報告。
(6)軟件測試與評估。通過測量分析與驗證兩個關鍵過程域檢驗軟件能否滿足客戶需求。通過文檔審閱、代碼走查、數據整合和驗證進行階段評審,生成評審結果草案;通過階段性文檔審閱,數據整合和驗證檢查本階段的工作是否滿足質量要求和技術指標,進而作出決策是否可以進入下一階段。軟件研制成功后,通過內部測試和第三方測試對軟件 進行質量 驗證 ,根據測試 結果查找 缺陷 ;根據CMMI評判的等級審閱評審結果草案,采取措施糾正、完善,直到客戶滿意為止。
(7)持續過程改進。根據評估報告、客戶需求及軟件交付后運行的實際情況,提出持續改進建議并制定相應計劃。通過加強軟件配置管理,嚴格控制軟件更改,加強更改后的回歸測試和二次評審,使軟件質量缺陷得到系統解決。
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