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自動氣象站是一種非常有用的設(shè)備，能夠自動地觀測和存儲氣象觀測數(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，每分鐘都會采集并存儲一組觀測數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對于天氣預(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。 自動氣象站的應(yīng)用范圍非常廣泛，它可以用于監(jiān)測和預(yù)測天氣變化，幫助人們做出適當(dāng)?shù)臎Q策和預(yù)防措施。例如，通過測量雨量和風(fēng)速，可以預(yù)測洪水和風(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)。自動氣象站
能自動觀測和存儲觀測數(shù)據(jù)的設(shè)備
自動氣象站
自動氣象站是一種能自動地觀測和存儲氣象觀測數(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。自動氣象站觀測項(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)充后還可測量其它要素，數(shù)據(jù)采集頻率較高，每分鐘采集并存儲一組觀測數(shù)據(jù)。自動氣象站根據(jù)對自動氣象站人工干預(yù)情況也可將自動氣象站分為有人自動站和無人自動站。自動氣象站網(wǎng)由一個中心站和若干自動氣象站通過通信電路組成的。
基本信息
外文名
Forain Weather System
用途
氣象測量
應(yīng)用
精密監(jiān)測、精準(zhǔn)預(yù)警、科學(xué)調(diào)度、防汛救災(zāi)等
正文
自動氣象站(PH)是一個自動化的傳統(tǒng)氣象站，無論是節(jié)省人力或測量偏遠(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)，或儲存的數(shù)據(jù)作日后傳送。自動氣象站往往被放置在供電網(wǎng)絡(luò)和通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。現(xiàn)在，太陽能電池板，風(fēng)力渦輪機(jī)和移動電話技術(shù)使自動氣象站能在供電網(wǎng)絡(luò)和通訊網(wǎng)絡(luò)外，透過無線型式傳送資料。
概況
利用無線電遙測技術(shù)將本地區(qū)的氣象參量數(shù)據(jù)自動發(fā)往中心氣象臺的無人氣象站。自動氣象站一般設(shè)置于條件惡劣、無法建立人工氣象觀測站的地區(qū)。自動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)自動地定時(shí)發(fā)往相距數(shù)百公里的中心氣象臺。中心氣象臺收到氣象信息后可進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，也可記錄和存儲下來供以后進(jìn)行氣象分析和氣象預(yù)報(bào)之用。自動氣象站一般是用各種傳感器對大氣壓力、溫度、相對濕度、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)行自動測量，并將測量結(jié)果變換成電信號，再由無線電發(fā)射機(jī)發(fā)往中心氣象臺。自動氣象站為了節(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，自動氣象站不能報(bào)告云的種類和云量。此外，降水測量是對雪顯得有點(diǎn)問題，因?yàn)榱科鞅匦柙诿看螠y量時(shí)清空。對于目前的技術(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。
硬件
1、傳感器
能感受被測氣象要素的變化并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換器組成。
自動氣象站常用的傳感器有：
氣溫——鉑電阻溫度傳感器
風(fēng)向——單翼風(fēng)向傳感器
風(fēng)速——風(fēng)杯風(fēng)速傳感器
雨量——翻斗式雨量傳感器
蒸發(fā)——超聲測距蒸發(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)存儲器至少能存儲三天的每分鐘氣壓、氣溫、相對濕度、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，請聯(lián)系技術(shù)部。027-87510227 | ||||
配置
各個自動氣象站的配置可以不盡相同，但通常包括以下內(nèi)容：
全天候數(shù)據(jù)記錄器，可充電電池和遙測裝置（可選）
氣象傳感器
太陽能電池板或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
外殼
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
自動氣象站的主要動力來源，通常是一個或多個太陽能電池板并聯(lián)穩(wěn)壓器和一個或多個充電池。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)闀够覊m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)。
10米（32.8英尺）桅桿是用于測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。通常這種自動氣象站是測量風(fēng)速和風(fēng)向。
30米（98.4英尺）桅桿是用于測量參數(shù)分層數(shù)據(jù)模型。在2米，3米，10米和30米各個分層中測量風(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
自動氣象站是由電子設(shè)備或計(jì)算機(jī)控制的自動進(jìn)行氣象觀測和資料收集傳輸?shù)臍庀笳荆ǔＳ幸韵氯N形式：
有線遙測自動氣象站
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員通過鍵盤輸入的信號，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工作。
無線遙測氣象站
又稱無人氣象站。它包括測量系統(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)生一個低頻變化的信號，然后將此信號載于射頻上發(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4─24次。可在1000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)地面氣象觀測網(wǎng)的空白處。
長期自動氣象站
長期自動氣象站是一種僅僅用于收集資料的氣象站。它的資料不對發(fā)送，由工作人員定期取回。2005年中國珠峰綜合科考隊(duì)的科學(xué)家們在珠峰海拔6520米的東絨布冰川埡口，成功搭建起了一套長期自動氣象觀測站，這是目前世界上海拔最高的自動氣象觀測站。這個自動氣象觀測站分為兩層，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，將自動氣象站與中心站聯(lián)接形成自動氣象觀測系統(tǒng)。
現(xiàn)用自動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傳感器信號；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傳感器信號。
工作原理
隨著氣象要素值的變化，自動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，再對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，得出各個氣象要素值，并按一定的格式存儲在采集器中。
在配有計(jì)算機(jī)的自動氣象站，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)定的格式存儲在計(jì)算機(jī)的硬盤上。在定時(shí)觀測時(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。
通過對自動站運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)自動站的遠(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)了極高海拔的自動氣象站，創(chuàng)下中國自動氣象站架設(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氣象站技術(shù)升級成功。
主要功能
自動采集氣壓、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)輸入人工觀測數(shù)據(jù)。
編發(fā)各類氣象報(bào)告。
按地面氣象觀測數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格式形成觀測數(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，是目前國內(nèi)最先進(jìn)的手持網(wǎng)絡(luò)測量儀器。智能手機(jī)技術(shù)的嵌入，讓其管理功能更加強(qiáng)大，是目前為止其它測量儀器無以倫比的產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于氣象，農(nóng)業(yè)，林業(yè)，水利，環(huán)保，太陽能等等各個領(lǐng)域，是行業(yè)內(nèi)理想的網(wǎng)絡(luò)測量儀器。
參考資料
[1] 中國氣象局 http://english.cma.gov.cn/qxzt/2008_323/gcyzw/t20080321_229274.phtml
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
作者
