小編整理: 自動(dòng)氣象站是一種非常有用的設(shè)備,能夠自動(dòng)地觀測(cè)和存儲(chǔ)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)。它主要由傳感器、采集器、通訊接口和系統(tǒng)電源等組成,可以測(cè)量包括氣壓、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量等在內(nèi)的氣象要素,并且數(shù)據(jù)采集頻率較高,每分鐘都會(huì)采集并存儲(chǔ)一組觀測(cè)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對(duì)于
天氣預(yù)報(bào) 、氣候研究、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等方面都非常有用。
自動(dòng)氣象站的應(yīng)用范圍非常廣泛,它可以用于監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)
天氣 變化,
幫助 人們做出適當(dāng)?shù)臎Q策和預(yù)防措施。例如,通過測(cè)量雨量和風(fēng)速,可以預(yù)測(cè)洪水和風(fēng)暴等自然災(zāi)害,并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。此外,自動(dòng)氣象站還可以用于研究氣候變化和環(huán)境問題,例如空氣質(zhì)量和噪音污染等。
總之,自動(dòng)氣象站是一種非常有用的設(shè)備,可以提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的氣象數(shù)據(jù),對(duì)于許多領(lǐng)域都有非常重要的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,相信自動(dòng)氣象站的功能和性能還將不斷提高,為人們提供更加準(zhǔn)確、可靠的氣象數(shù)據(jù)。
自動(dòng)氣象站 能自動(dòng)觀測(cè)和存儲(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)備
自動(dòng)氣象站是一種能自動(dòng)地觀測(cè)和存儲(chǔ)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)備,主要由傳感器、采集器、通訊接口、系統(tǒng)電源等組成,隨著氣象要素值的變化,各傳感器的感應(yīng)元件輸出的電量產(chǎn)生變化。自動(dòng)氣象站觀測(cè)項(xiàng)目主要包括氣壓、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量等要素,經(jīng)擴(kuò)充后還可測(cè)量其它要素,數(shù)據(jù)采集頻率較高,每分鐘采集并存儲(chǔ)一組觀測(cè)數(shù)據(jù)。自動(dòng)氣象站根據(jù)對(duì)自動(dòng)氣象站人工干預(yù)情況也可將自動(dòng)氣象站分為有人自動(dòng)站和無人自動(dòng)站。自動(dòng)氣象站網(wǎng)由一個(gè)中心站和若干自動(dòng)氣象站通過通信電路組成的。
基本信息
應(yīng)用
精密監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)預(yù)警、科學(xué)調(diào)度、防汛救災(zāi)等
正文 自動(dòng)氣象站(PH)是一個(gè)自動(dòng)化的傳統(tǒng)氣象站,無論是節(jié)省人力或測(cè)量偏遠(yuǎn)地區(qū)的氣像資料。該系統(tǒng)通過Argos系統(tǒng)和全球電信系統(tǒng)差不多可以進(jìn)行實(shí)時(shí)回報(bào),或儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)作日后傳送。自動(dòng)氣象站往往被放置在供電網(wǎng)絡(luò)和通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)?,F(xiàn)在, 太陽能電池板 , 風(fēng)力渦輪機(jī) 和移動(dòng)電話技術(shù)使自動(dòng)氣象站能在供電網(wǎng)絡(luò)和通訊網(wǎng)絡(luò)外,透過無線型式傳送資料。
概況 利用無線電遙測(cè)技術(shù)將本地區(qū)的氣象參量數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)往中心 氣象臺(tái) 的無人氣象站。自動(dòng)氣象站一般設(shè)置于條件惡劣、無法建立人工 氣象觀測(cè)站 的地區(qū)。自動(dòng)氣象站能搜集和提供氣象參量信息(如氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)力、風(fēng)向、雨量等),積累各地區(qū)的氣象資料,并通過無線電發(fā)射機(jī)自動(dòng)地定時(shí)發(fā)往相距數(shù)百公里的中心氣象臺(tái)。中心氣象臺(tái)收到氣象信息后可進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,也可記錄和存儲(chǔ)下來供以后進(jìn)行氣象分析和氣象預(yù)報(bào)之用。自動(dòng)氣象站一般是用各種傳感器對(duì) 大氣壓力 、溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)向、平均風(fēng)速、最大風(fēng)速、累計(jì)雨量和降水現(xiàn)象等參量進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量,并將測(cè)量結(jié)果變換成電信號(hào),再由無線電發(fā)射機(jī)發(fā)往中心氣象臺(tái)。自動(dòng)氣象站為了節(jié)省電源功率,無線電發(fā)射機(jī)不是連續(xù)工作的。它只是在收到中心氣象臺(tái)發(fā)出的開機(jī)指令后才開始工作,發(fā)送氣象參量信息。與人工氣象站不同的是,自動(dòng)氣象站不能報(bào)告云的種類和云量。此外,降水測(cè)量是對(duì)雪顯得有點(diǎn)問題,因?yàn)榱科鞅匦柙诿看螠y(cè)量時(shí)清空。對(duì)于目前的技術(shù)所限,那些接觸不到傳感器的天文現(xiàn)像,例如霧,仍然要人手監(jiān)測(cè)。
硬件 自動(dòng)氣象站有多種類型,其結(jié)構(gòu)基本相同,主要由傳感器、采集器、系統(tǒng)電源、 通信接口 及外圍設(shè)備(計(jì)算機(jī)、打印機(jī))等組成。 1、傳感器
能感受被測(cè)氣象要素的變化并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換器 組成。 自動(dòng)氣象站常用的傳感器有:
蒸發(fā)——超聲測(cè)距蒸發(fā)量傳感器
輻射——熱電堆式輻射傳感器
數(shù)據(jù)采集器是自動(dòng)氣象站的核心,其主要功能是數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)傳輸,其主要技術(shù)性能為:
數(shù)據(jù)采樣速率及算法規(guī)定;
采集器的電源能保證采集器至少七天正常工作,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器至少能存儲(chǔ)三天的每分鐘氣壓、氣溫、相對(duì)濕度、1分鐘平均風(fēng)向和風(fēng)速、降水量和下表列各項(xiàng)目的每小時(shí)正點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù),能在計(jì)算機(jī)中形成規(guī)定的數(shù)據(jù)文件。
技術(shù)參數(shù) 要素
測(cè)量范圍
分辨力
準(zhǔn)確度
單位
地溫
-50--80
0.1
±0.3
℃
氣溫
-50--50
0.1
±0.2
℃
相對(duì)濕度
0--100
1
±3
%
風(fēng)速
0--70
0.1
±(0.3+0.03V)
m/s
風(fēng)向
0--360
2.5
±5
度
氣壓
450--1060
0.1
±0.3
hpa
降水量
0--999.9
0.2
±4%(室內(nèi)靜態(tài)測(cè)試,雨強(qiáng)為2mm/min)
mm
總輻射
0--1500
1
±0.5
w/m2
* 如有特殊要求,請(qǐng)聯(lián)系技術(shù)部。027-87510227
配置 各個(gè)自動(dòng)氣象站的配置可以不盡相同,但通常包括以下內(nèi)容:
(圖)PH現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)氣象站 全天候數(shù)據(jù)記錄器,可充電電池和遙測(cè)裝置(可選)
氣象傳感器
外殼
ABS塑料外殼的特點(diǎn)是重量輕,價(jià)格便宜。 ABS塑料 外殼是常用自動(dòng)氣象站外殼,但相比起玻璃纖維或不銹鋼就顯得不太安全和堅(jiān)固。 玻璃纖維外殼的特點(diǎn)在于耐防化學(xué)或水的腐蝕。
不銹鋼外殼是最佳選擇 ,而且通常是316s/s或304s/s。不銹鋼外殼具耐腐蝕及化學(xué)性。這些機(jī)箱也昂貴,同樣大小的費(fèi)用可以是玻璃纖維外殼一倍以上。 太陽能電池板
自動(dòng)氣象站的主要?jiǎng)恿碓矗ǔJ且粋€(gè)或多個(gè)太陽能電池板并聯(lián) 穩(wěn)壓器 和一個(gè)或多個(gè) 充電池 。一般而言,太陽能電池板的輸出是其最佳的只有每天5個(gè)小時(shí)。因此安裝角度和位置是至關(guān)重要的。在北半球的太陽能電池板將被安裝成面向南, 南半球 的則面向北。安裝的角度則各有不同,但安裝的角度絕不應(yīng)為5度,是因?yàn)闀?huì)使灰塵積聚而令電力輸出下降 。 在陽光充沛的情況下,12伏直流電太陽能電池板的輸出值為:
5瓦 = 400mA/hr
10瓦 = 800mA/hr
20瓦 = 1.6A/hr
40瓦 = 3.3A/hr
桅桿
自動(dòng)氣象站使用的標(biāo)準(zhǔn)桅桿高度為2米,3米,10米和30米。亦有其它尺寸,但通常這些大小已被視作標(biāo)準(zhǔn)。
2米(6.6 英尺 )桅桿是用于測(cè)量影響人類的參數(shù)。桅桿高度為參照頭部高度。 3米(9.8英尺)桅桿是用于測(cè)量影響農(nóng)作物的參數(shù)(如小麥, 甘蔗 等)。桅桿高度為參照農(nóng)作物的頂端。 10米(32.8英尺)桅桿是用于測(cè)量避免受樹木影響的數(shù)據(jù),如樹木,建筑物或其他障礙物。通常這種自動(dòng)氣象站是測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向。
30米(98.4英尺)桅桿是用于測(cè)量參數(shù)分層數(shù)據(jù)模型。在2米,3米,10米和30米各個(gè)分層中測(cè)量風(fēng),濕度和溫度。其他傳感器則安裝在2米或以下的高度。
分類 自動(dòng)氣象站是由電子設(shè)備或計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)進(jìn)行氣象觀測(cè)和資料收集傳輸?shù)臍庀笳?,通常有以下三種形式:
有線遙測(cè)自動(dòng)氣象站
儀器的感應(yīng)部分與接收處理部分相隔幾十米到幾公里,其間用有線通信電路傳輸。由氣象傳感器、接口電路、微機(jī)系統(tǒng)、通訊接口等組成。傳感器將氣象信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)由接口電路輸出。微機(jī)系統(tǒng)是它的心臟,負(fù)責(zé)處理接口電路及觀測(cè)員通過鍵盤輸入的信號(hào),并將處理結(jié)果輸出顯示、打印、存盤,也可通過接口送到信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。這種自動(dòng)站早期用于實(shí)時(shí)查詢氣象資料,現(xiàn)在逐漸取代氣象站日常主要觀測(cè)工作。
無線遙測(cè)氣象站
又稱無人氣象站。它包括測(cè)量系統(tǒng)、程序控制和編碼發(fā)射系統(tǒng)、電源三部分組成。氣象要素轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的方式常見有機(jī)械編碼式和低頻調(diào)制式兩種,前者多使用機(jī)械位移的感應(yīng)元件,使指針在碼盤上位移而發(fā)出不同的 電碼 ;后者多使用電參量輸出感應(yīng)元件,使它產(chǎn)生一個(gè)低頻變化的信號(hào),然后將此信號(hào)載于射頻上發(fā)射。無人氣象站通常能連續(xù)工作一年左右,每天定時(shí)觀測(cè)4─24次??稍?000公里之外的控制中心指令或接收它拍發(fā)的電報(bào),也可利用衛(wèi)星收集和轉(zhuǎn)發(fā)它拍發(fā)的資料。該站通常安置在沙漠、高山、海洋(漂浮 式或固定式)等人煙稀少的地區(qū),用于填補(bǔ)地面氣象觀測(cè)網(wǎng)的空白處。 長(zhǎng)期自動(dòng)氣象站
長(zhǎng)期自動(dòng)氣象站是一種僅僅用于收集資料的氣象站。它的資料不對(duì)發(fā)送,由工作人員定期取回。2005年中國(guó)珠峰綜合科考隊(duì)的科學(xué)家們?cè)?/span>珠峰 海拔6520米的東絨布冰川埡口,成功搭建起了一套長(zhǎng)期自動(dòng)氣象觀測(cè)站,這是目前世界上海拔最高的自動(dòng)氣象觀測(cè)站。這個(gè)自動(dòng)氣象觀測(cè)站分為兩層,能夠每10分鐘獲取一次大氣溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等數(shù)據(jù),其中的雪探測(cè)儀設(shè)備還可以每10分鐘獲得一次雪深的數(shù)據(jù),超聲探測(cè)儀可以獲得三維 的風(fēng)速風(fēng)向和二氧化碳通量等第一手?jǐn)?shù)據(jù)。
結(jié)構(gòu) 體系結(jié)構(gòu)
自動(dòng)氣象站由硬件和系統(tǒng)軟件 組成,硬件包括傳感器、采集器、通訊接口、系統(tǒng)電源、計(jì)算機(jī)等,系統(tǒng)軟件有采集軟件和地面測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件。為了實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控,還須配置 遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件 ,將自動(dòng)氣象站與中心站聯(lián)接形成自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)。 現(xiàn)用自動(dòng)氣象站主要采用集散式和總線式兩種體系結(jié)構(gòu)。集散式是通過以CPU為核心的采集器集中 采集和處理分散配置的各個(gè)傳感器信號(hào);總線式則是通過總線掛接各種功能模塊(板)來采集和處理分散配置的各個(gè)傳感器信號(hào)。
工作原理 隨著氣象要素值的變化,自動(dòng)氣象站各傳感器的感應(yīng)元件輸出的電量產(chǎn)生變化,這種變化量被CPU實(shí)時(shí)控制的數(shù)據(jù)采集器所采集,經(jīng)過線性化和定量化處理,實(shí)現(xiàn)工程量到要素量的轉(zhuǎn)換,再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,得出各個(gè)氣象要素值,并按一定的格式存儲(chǔ)在采集器中。
在配有計(jì)算機(jī)的自動(dòng)氣象站,實(shí)時(shí)將氣象要素值顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上,并按規(guī)定的格式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的硬盤上。在定時(shí)觀測(cè)時(shí)刻,還將氣象要素值存入規(guī)定格式的定時(shí)數(shù)據(jù)文件中。根據(jù)業(yè)務(wù)需要實(shí)現(xiàn)各種氣象報(bào)告的編發(fā),形成各種氣象記錄報(bào)表和氣象數(shù)據(jù)文件。
通過對(duì)自動(dòng)站運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
相關(guān)事件 2022年4月20日19時(shí)左右,14名科考登山隊(duì)員克服8級(jí)大風(fēng),在零下20多攝氏度的低溫缺氧環(huán)境下,在8300米成功架設(shè)了極高海拔的自動(dòng)氣象站,創(chuàng)下中國(guó)自動(dòng)氣象站架設(shè)的最高海拔紀(jì)錄。
2023年5月23日11時(shí)54分,海拔8830米世界海拔最高的自動(dòng)氣象站技術(shù)升級(jí)成功。
主要功能 自動(dòng)采集氣壓、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、蒸發(fā)量、日照、輻射、地溫等全部或部分氣象要素。
按業(yè)務(wù)需求通過計(jì)算機(jī)輸入人工觀測(cè)數(shù)據(jù)。
按照 海平面氣壓 計(jì)算公式自動(dòng)計(jì)算海平面氣壓;按照附錄1濕度參量的計(jì)算公式計(jì)算 水汽壓 、相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度以及所需的各種統(tǒng)計(jì)量。 編發(fā)各類氣象報(bào)告。
按地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格式形成觀測(cè)數(shù)據(jù)文件。
編制各類氣象報(bào)表。
實(shí)現(xiàn)通訊組網(wǎng)和運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控
手持自動(dòng)氣象站 TRM-GPS1型手持網(wǎng)絡(luò)氣象站,它既是氣象站,又是手機(jī),又是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,又是 衛(wèi)星定位儀 。擁有它就可以掌握地球任意位置的氣候信息。這就是我們推出的國(guó)家專利產(chǎn)品TRM-GPS1型手持網(wǎng)絡(luò)氣象站。由于它具有無線網(wǎng)絡(luò)功能,因此其內(nèi)容無限豐富,是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的手持網(wǎng)絡(luò)測(cè)量?jī)x器。 智能手機(jī)技術(shù) 的嵌入,讓其管理功能更加強(qiáng)大,是目前為止其它測(cè)量?jī)x器無以倫比的產(chǎn)品,可廣泛應(yīng)用于氣象,農(nóng)業(yè),林業(yè),水利,環(huán)保,太陽能等等各個(gè)領(lǐng)域,是行業(yè)內(nèi)理想的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量?jī)x器。
參考資料 [1] 中國(guó)氣象局 http://english.cma.gov.cn/qxzt/2008_323/gcyzw/t20080321_229274.phtml
[3] 首都科技網(wǎng) http://www.bast.net.cn/kjxx/kjdt/2008/3/27/162441.shtml