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自动气象站

来源:常见自然现象

自动气象站

      自动气象站是一种能自动地观测和存储气象观测数据的设备,主要由传感器、采集器、通讯接口、系统电源等组成,随着气象要素值的变化,各传感器的感应元件输出的电量产生变化,这种变化量被CPU实时控制的数据采集器所采集,经过线性化和定量化处理,实现工程量到要素量的转换,再对数据进行筛选,得出各个气象要素值。自动气象站观测项目主要包括气压、 温度、湿度、风向、风速、雨量等要素,经扩充后还可测量其它要素,数据采集频率较高,每分钟采集并存储一组观测数据。自动气象站根据对自动气象站人工干预情况也可将自动气象站分为有人自动站和无人自动站。自动气象站网由一个中心站和若干自动气象站通过通信电路组成的。

自动气象站-手持自动气象站

TRM-GPS1型手持网络气象站,它既是气象站,又是手机,又是网络服务器,又是卫星定位仪。拥有它就可以掌握地球任意位置的气候信息。这就是我们推出的国家专利产品TRM-GPS1型手持网络气象站。由于它具有无线网络功能,因此其内容无限丰富,是目前国内最先进的手持网络测量仪器。智能手机技术的嵌入,让其管理功能更加强大,是目前为止其它测量仪器无以伦比的产品,可广泛应用于气象,农业,林业,水利,环保,太阳能等等各个领域,是行业内理想的网络测量仪器。

TRM-GPS1手持气象站

自动气象站-主要功能

安装2要素自动气象站自动采集气压、温度、湿度、风向、风速、雨量、蒸发量、日照、辐射、地温等全部或部分气象要素。

按业务需求通过计算机输入人工观测数据。

按照海平面气压计算公式自动计算海平面气压;按照附录1湿度参量的计算公式计算水汽压、相对湿度、露点温度以及所需的各种统计量。

编发各类气象报告。

按地面气象观测数据文件和记录簿表格式形成观测数据文件。

编制各类气象报表。

实现通讯组网和运行状态的远程监控

自动气象站-工作原理

自动气象站随着气象要素值的变化,自动气象站各传感器的感应元件输出的电量产生变化,这种变化量被CPU实时控制的数据采集器所采集,经过线性化和定量化处理,实现工程量到要素量的转换,再对数据进行筛选,得出各个气象要素值,并按一定的格式存储在采集器中。

在配有计算机的自动气象站,实时将气象要素值显示在计算机屏幕上,并按规定的格式存储在计算机的硬盘上。在定时观测时刻,还将气象要素值存入规定格式的定时数据文件中。根据业务需要实现各种气象报告的编发,形成各种气象记录报表和气象数据文件。

通过对自动站运行状态数据的分析,实现自动站的远程监控。

自动气象站-结构

安装4要素自动气象站体系结构

自动气象站由硬件和系统软件组成,硬件包括传感器、采集器、通讯接口、系统电源、计算机等,系统软件有采集软件和地面测报业务软件。为了实现组网和远程监控,还须配置远程监控软件,将自动气象站与中心站联接形成自动气象观测系统。 现用自动气象站主要采用集散式和总线式两种体系结构。集散式是通过以CPU为核心的采集器集中采集和处理分散配置的各个传感器信号;总线式则是通过总线挂接各种功能模块(板)来采集和处理分散配置的各个传感器信号。

自动气象站-分类

自动气象站(LVCJY-01)自动气象站是由电子设备或计算机控制的自动进行气象观测和资料收集传输的气象站,通常有以下三种形式: 

有线遥测自动气象站

仪器的感应部分与接收处理部分相隔几十米到几公里,其间用有线通信电路传输。由气象传感器、接口电路、微机系统、通讯接口等组成。传感器将气象信息转换成电信号由接口电路输出。微机系统是它的心脏,负责处理接口电路及观测员通过键盘输入的信号,并将处理结果输出显示、打印、存盘,也可通过接口送到信息网络服务系统。这种自动站早期用于实时查询气象资料,现在逐渐取代气象站日常主要观测工作。

无线遥测气象站

又称无人气象站。它包括测量系统、程序控制和编码发射系统、电源三部分组成。气象要素转换成电信号的方式常见有机械编码式和低频调制式两种,前者多使用机械位移的感应元件,使指针在码盘上位移而发出不同的电码;后者多使用电参量输出感应元件,使它产生一个低频变化的信号,然后将此信号载于射频上发射。无人气象站通常能连续工作一年左右,每天定时观测4─24次。可在1000公里之外的控制中心指令或接收它拍发的电报,也可利用卫星收集和转发它拍发的资料。该站通常安置在沙漠、高山、海洋(漂浮式或固定式)等人烟稀少的地区,用于填补地面气象观测网的空白处。

长期自动气象站

长期自动气象站是一种仅仅用于收集资料的气象站。它的资料不对发送,由工作人员定期取回。2005年中国珠峰综合科考队的科学家们在珠峰海拔6520米的东绒布冰川垭口,成功搭建起了一套长期自动气象观测站,这是目前世界上海拔最高的自动气象观测站。这个自动气象观测站分为两层,能够每10分钟获取一次大气温度、湿度、风向、风速等数据,其中的雪探测仪设备还可以每10分钟获得一次雪深的数据,超声探测仪可以获得三维的风速风向和二氧化碳通量等第一手数据。

自动气象站-配置

PH现场自动气象站各个自动气象站的配置可以不尽相同,但通常包括以下内容:

全天候数据记录器,可充电电池和遥测装置(可选)

气象传感器

太阳能电池板或风力发电机组

桅杆

外壳

自动气象站的外壳通常是全天候玻璃纤维,ABS树脂或不锈钢。

ABS塑料外壳的特点是重量轻,价格便宜。ABS塑料外壳是常用自动气象站外壳,但相比起玻璃纤维或不锈钢就显得不太安全和坚固。

玻璃纤维外壳的特点在于耐防化学或水的腐蚀。

不锈钢外壳是最佳选择,而且通常是316s/s或304s/s。不锈钢外壳具耐腐蚀及化学性。这些机箱也昂贵,同样大小的费用可以是玻璃纤维外壳一倍以上。

太阳能电池板

自动气象站的主要动力来源,通常是一个或多个太阳能电池板并联稳压器和一个或多个充电池。一般而言,太阳能电池板的输出是其最佳的只有每天5个小时。因此安装角度和位置是至关重要的。在北半球的太阳能电池板将被安装成面向南,南半球的则面向北。安装的角度则各有不同,但安装的角度绝不应为5度,是因为会使灰尘积聚而令电力输出下降。

在阳光充沛的情况下,12伏直流电太阳能电池板的输出值为:

5瓦 = 400mA/hr

10瓦 = 800mA/hr

20瓦 = 1.6A/hr

40瓦 = 3.3A/hr

桅杆

自动气象站使用的标准桅杆高度为2米,3米,10米和30米。亦有其它尺寸,但通常这些大小已被视作标准。

2米(6.6英尺)桅杆是用于测量影响人类的参数。桅杆高度为参照头部高度。

3米(9.8英尺)桅杆是用于测量影响农作物的参数(如小麦,甘蔗等)。桅杆高度为参照农作物的顶端。

10米(32.8英尺)桅杆是用于测量避免受树木影响的数据,如树木,建筑物或其他障碍物。通常这种自动气象站是测量风速和风向。

30米(98.4英尺)桅杆是用于测量参数分层数据模型。在2米,3米,10米和30米各个分层中测量风,湿度和温度。其他传感器则安装在2米或以下的高度。

自动气象站-技术参数

要素

测量范围分辨力准确度单位地温 -50--800.1±0.3℃气温-50--500.1±0.2℃相对湿度0--1001±3%风速0--700.1±(0.3+0.03V)m/s风向0--3602.5±5度气压450--10600.1±0.3hpa降水量0--999.90.2±4%(室内静态测试,雨强为2mm/min)mm总辐射0--15001±0.5w/m2* 如有特殊要求,请联系技术部。027-87510227

自动气象站-硬件

自动气象站的配置自动气象站有多种类型,其结构基本相同,主要由传感器、采集器、系统电源、通信接口及外围设备(计算机、打印机)等组成。

1、传感器

能感受被测气象要素的变化并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换器组成。

自动气象站常用的传感器有:

气压――振筒式气压传感器、膜盒式电容气压传感器

气温――铂电阻温度传感器

湿度――湿敏电容湿度传感器

风向――单翼风向传感器

风速――风杯风速传感器

雨量――翻斗式雨量传感器

蒸发――超声测距蒸发量传感器

辐射――热电堆式辐射传感器

地温――铂电阻地温传感器

日照――直接辐射表、双金属片日照传感器

2、数据采集器

数据采集器是自动气象站的核心,其主要功能是数据采样、数据处理、数据存储及数据传输,其主要技术性能为:

数据采样速率及算法规定;

采集器的电源能保证采集器至少七天正常工作,数据存储器至少能存储三天的每分钟气压、气温、相对湿度、1分钟平均风向和风速、降水量和下表列各项目的每小时正点观测数据,能在计算机中形成规定的数据文件。

自动气象站-概况

自动气象站利用无线电遥测技术将本地区的气象参量数据自动发往中心气象台的无人气象站。自动气象站一般设置于条件恶劣、无法建立人工气象观测站的地区。自动气象站能搜集和提供气象参量信息(如气温、气压、湿度、风力、风向、雨量等),积累各地区的气象资料,并通过无线电发射机自动地定时发往相距数百公里的中心气象台。中心气象台收到气象信息后可进行实时显示,也可记录和存储下来供以后进行气象分析和气象预报之用。自动气象站一般是用各种传感器对大气压力、温度、相对湿度、风向、平均风速、最大风速、累计雨量和降水现象等参量进行自动测量,并将测量结果变换成电信号,再由无线电发射机发往中心气象台。自动气象站为了节省电源功率,无线电发射机不是连续工作的。它只是在收到中心气象台发出的开机指令后才开始工作,发送气象参量信息。与人工气象站不同的是,自动气象站不能报告云的种类和云量。此外,降水测量是对雪显得有点问题,因为量器必需在每次测量时清空。对于目前的技术所限,那些接触不到传感器的天文现像,例如雾,仍然要人手监测。