自動氣象站

自動氣象站是一種能夠自動觀測和存儲氣象觀測數(shù)據(jù)的設(shè)備，主要由傳感器組成、采集器、通訊接口、系統(tǒng)電源等，隨著氣象要素的變化，每個傳感器的傳感元件的功率輸出發(fā)生變化。自動氣象站觀測項目主要包括氣壓、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、展開后，可以測量其他元素，比如降雨量數(shù)據(jù)采集頻率高，每分鐘采集存儲一組觀測數(shù)據(jù)。自動氣象站根據(jù)人工干預(yù)方式也可分為有人自動站和無人自動站。自動氣象站網(wǎng)絡(luò)由一個中心站和若干個自動氣象站通過通信線路組成。

自動氣象站

圖）自動氣象站

自動氣象站(PH)它是一個自動化的傳統(tǒng)氣象站，無論是節(jié)省人力還是測量偏遠地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)幾乎可以通過Argos系統(tǒng)和全球電信系統(tǒng)進行實時返回，或存儲數(shù)據(jù)供以后傳輸。自動氣象站通常放置在供電網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)中。現(xiàn)在，太陽能電池板風(fēng)力渦輪機和移動電話技術(shù)使自動氣象站能夠在供電網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)之外無線傳輸數(shù)據(jù)。

圖）自動氣象站

利用無線電遙測技術(shù)，將這一地區(qū)的氣象參數(shù)數(shù)據(jù)自動發(fā)送到中央氣象臺的無人氣象站。自動氣象站一般設(shè)置在惡劣條件下、無法建立人工氣象觀測站的地區(qū)。自動氣象站可以收集和提供氣象參數(shù)信息(如氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)力、風(fēng)向、雨量等），積累各個地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)，通過無線電發(fā)射機自動發(fā)送到數(shù)百公里外的中央氣象臺。中央氣象臺收到氣象信息后，可以實時顯示，也可以記錄存儲，供以后的氣象分析和預(yù)報使用。自動氣象站通常使用各種傳感器來測量大氣壓力、溫度、相對濕度、風(fēng)向、平均風(fēng)速、最大風(fēng)速、自動測量累積的降雨量和降水現(xiàn)象，并將測量結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過無線電發(fā)射機發(fā)送到中央氣象臺。為了省電，自動氣象站的無線電發(fā)射機不連續(xù)工作。它只在收到中央氣象臺的開機指令后才開始工作，發(fā)送氣象參數(shù)信息。與人工氣象站不同，自動氣象站不能報告云的類型和數(shù)量。另外，降水測量對于雪來說有點問題，因為每次測量都要清空儀表。由于目前技術(shù)的限制，像霧這種沒有暴露在傳感器下的天文現(xiàn)象，仍然需要人工監(jiān)測。

圖）自動氣象站

自動氣象站的種類很多，結(jié)構(gòu)基本相同，主要由傳感器組成、采集器、系統(tǒng)電源、通信接口和外圍設(shè)備（計算機、打印機）等組成。

1、傳感器

能感知待測氣象要素變化并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的裝置或設(shè)備，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：

空氣壓力——振動氣缸空氣壓力傳感器、膜盒電容式氣壓傳感器

溫度——鉑電阻溫度傳感器

濕度——濕敏電容濕度傳感器

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——翻斗雨量傳感器

蒸發(fā)——超聲波測距蒸發(fā)傳感器

輻射——熱電堆輻射傳感器

地溫——鉑電阻地溫傳感器

日照——直接輻射測量儀、雙金屬日照傳感器

2、數(shù)據(jù)采集器

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)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸，其主要技術(shù)性能如下：

數(shù)據(jù)采樣率和算法規(guī)則；

采集器的電源可以保證采集器正常工作至少七天，數(shù)據(jù)存儲器可以存儲至少三天的每分鐘氣壓、氣溫、相對濕度、1分鐘平均風(fēng)向和風(fēng)速、下表所列的各項降水和每小時正點觀測數(shù)據(jù)可以在計算機中形成指定的數(shù)據(jù)文件。

圖）PH現(xiàn)場自動氣象站

每個自動氣象站的配置可以不同，但通常包括以下內(nèi)容：

全天候數(shù)據(jù)記錄器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)力渦輪機

桅桿

外殼

自動氣象站的外殼通常是全天候玻璃纖維ABS樹脂或不銹鋼。

ABS塑料外殼的特點是重量輕，價格低。自動氣象站常用ABS塑料外殼，但與玻璃纖維或不銹鋼相比不夠安全堅固。

玻璃纖維外殼的特點是耐化學(xué)腐蝕或水腐蝕。

不銹鋼外殼是最好的選擇，一般是316s/s或304s/s。不銹鋼外殼，耐腐蝕，耐化學(xué)腐蝕。這些箱子也很貴，同樣大小的成本可以是玻璃纖維箱子的兩倍以上。

太陽能電池板

自動氣象站的主要電源通常是一個或多個太陽能電池板并聯(lián)調(diào)節(jié)器和一個或多個充電電池。一般來說，太陽能電池板的產(chǎn)量是最好的，每天只有5個小時。因此，安裝角度和位置非常重要。北半球的太陽能電池板將朝南安裝，而南半球的將朝北安裝。安裝角度不同，但安裝角度千萬不要5度，因為灰塵會堆積，功率輸出會下降。

在陽光充足的情況下，12伏DC太陽能電池板的輸出值為：

5瓦 = 400毫安/hr

10瓦 = 800毫安/hr

20瓦 = 1.6A/hr

40W 3356= 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。還有其他尺寸，但通常都以這些尺寸為標(biāo)準(zhǔn)。

2米（6.6英尺）桅桿用于測量影響人類的參數(shù)。桅桿高度是參考頭高度。

3米（9.8英尺）桅桿用于測量影響作物的參數(shù)（如小麥，甘蔗等）桅桿高度是參考作物的頂部。

10米（32.8英尺）桅桿用于測量不受樹木影響的數(shù)據(jù)，如樹木建筑物或其他障礙物。通常，這個自動氣象站測量風(fēng)速和風(fēng)向。

30米（98.4英尺）Mast是用于測量參數(shù)的分層數(shù)據(jù)模型。測量2m3m10m30m各層的風(fēng)濕度和溫度。其他傳感器安裝在2米或更低的高度。

圖）自動氣象站（LVCJY-01）

自動氣象站是指由電子設(shè)備或計算機控制，進行自動氣象觀測和數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)臍庀笳舅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，期間通過有線通信電路進行傳輸。由氣象傳感器、接口電路、微機系統(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。微機系統(tǒng)是它的心臟，負責(zé)處理接口電路和觀測器通過鍵盤輸入的信號，并輸出和顯示處理結(jié)果、打印、保存，也可以通過接口發(fā)送到信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。這種自動站早期用于實時查詢氣象數(shù)據(jù)，現(xiàn)在逐漸取代了氣象臺的日常主要觀測工作。

無線遙測氣象站

又稱無人氣象站。它包括測量系統(tǒng)、程序控制和編碼傳輸系統(tǒng)、電源三部分組成。將氣象要素轉(zhuǎn)換成電信號的常用方法有兩種機械編碼和低頻調(diào)制前者多采用機械式位移傳感元件，使指針在碼盤上移動，發(fā)出不同的電代碼；后者主要利用電參數(shù)輸出傳感元件產(chǎn)生低頻信號，然后通過射頻傳輸。無人氣象站一般可以連續(xù)工作一年左右，每天定時觀測424次。你可以從1000公里外的控制中心指揮或接收它發(fā)來的電報，還可以用衛(wèi)星收集和轉(zhuǎn)發(fā)它發(fā)來的信息。該站通常位于沙漠中、高山、海洋(漂浮式或固定式)如人煙稀少的地區(qū)，用來填補地面氣象觀測網(wǎng)絡(luò)的空白。

長期自動氣象站

長期自動氣象站是一種僅用于收集數(shù)據(jù)的氣象站。它的信息發(fā)送不正確，定期被工作人員檢索。2005年，中國珠峰綜合科考隊的科學(xué)家在東絨布冰川山口成功建立了長期自動氣象觀測站，這是目前世界上最高的自動氣象觀測站。這個自動氣象觀測站分兩層，每10分鐘可以獲取一次大氣溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等數(shù)據(jù)，其中積雪探測儀設(shè)備還可以每10分鐘獲取一次積雪深度的數(shù)據(jù)，超聲波探測儀可以獲取三維風(fēng)速風(fēng)向二氧化碳通量等第一手數(shù)據(jù)。

技術(shù)參數(shù)

圖）安裝四元素自動氣象站

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、電腦等系統(tǒng)軟件包括采集軟件和地面預(yù)報業(yè)務(wù)軟件。為了實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和遠程監(jiān)控，必須配置遠程監(jiān)控軟件，將自動氣象站與中心站連接起來，形成自動氣象觀測系統(tǒng)。

目前，自動氣象站主要采用分布式和總線式架構(gòu)。分布式是通過基于CPU的收集器集中收集和處理分散的傳感器信號；總線類型是通過總線掛接各種功能模塊（板）以收集和處理分布的各種傳感器的信號。

圖）自動氣象站

自動氣象站傳感器輸出的電量隨著氣象要素值的變化而變化，由CPU控制的數(shù)據(jù)采集器實時采集經(jīng)過線性化和量化，實現(xiàn)工程量到元素量的轉(zhuǎn)換，然后對數(shù)據(jù)進行過濾，得到各種氣象元素值，并以一定的格式存儲在采集器中。

在裝有計算機的自動氣象站中，氣象要素的數(shù)值實時顯示在計算機屏幕上，并按規(guī)定的格式存儲在計算機的硬盤中。在常規(guī)觀測時，氣象要素值也以特定格式存儲在常規(guī)數(shù)據(jù)文件中。根據(jù)業(yè)務(wù)需要，編發(fā)各種氣象報表，形成各種氣象記錄報表和氣象數(shù)據(jù)文件。

通過對自動站運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)了自動站的遠程監(jiān)控。

2022年4月20日19時左右，14名探險隊員克服8級大風(fēng)，在零下20攝氏度的低溫缺氧環(huán)境下，成功建立了海拔8300米的極高海拔自動氣象站，創(chuàng)下了我國自動氣象站目前建立的最高海拔紀(jì)錄。

圖）安裝雙元素自動氣象站

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、全部或部分氣象要素，如地面溫度。

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，通過計算機輸入人工觀測數(shù)據(jù)。

根據(jù)海平面氣壓計算公式自動計算海平面氣壓；根據(jù)附錄1中濕度參數(shù)的計算公式計算水蒸氣壓力、相對濕度、露點溫度和所需的各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

匯編和分發(fā)各種氣象報告。

根據(jù)地面氣象觀測數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格格式形成觀測數(shù)據(jù)文件。

編寫各種氣象報告。

實現(xiàn)了對通信網(wǎng)絡(luò)和運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控

TRM-GPS1手持網(wǎng)絡(luò)氣象站不僅是氣象站，還是手機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器衛(wèi)星定位器。有了它，你可以掌握地球上任何地方的氣候信息。這是我們的國家專利產(chǎn)品TRM-GPS1手持網(wǎng)絡(luò)氣象站。由于具有無線網(wǎng)絡(luò)功能，內(nèi)容無限豐富，是目前國內(nèi)最先進的手持網(wǎng)絡(luò)測量儀器。智能手機技術(shù)的嵌入使其管理功能更加強大是迄今為止其他測量儀器無可比擬的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于氣象農(nóng)業(yè)林業(yè)水利環(huán)保太陽能等領(lǐng)域，是業(yè)內(nèi)理想的網(wǎng)絡(luò)測量儀器。

TRM-GPS1手持式氣象站