自动气象站

自动气象站是一种能够自动观测和存储气象观测数据的设备，主要由传感器组成、采集器、通讯接口、系统电源等，随着气象要素的变化，每个传感器的传感元件的功率输出发生变化。自动气象站观测项目主要包括气压、温度、湿度、风向、风速、展开后，可以测量其他元素，比如降雨量数据采集频率高，每分钟采集存储一组观测数据。自动气象站根据人工干预方式也可分为有人自动站和无人自动站。自动气象站网络由一个中心站和若干个自动气象站通过通信线路组成。

自动气象站

图）自动气象站

自动气象站(PH)它是一个自动化的传统气象站，无论是节省人力还是测量偏远地区的气象数据。该系统几乎可以通过Argos系统和全球电信系统进行实时返回，或存储数据供以后传输。自动气象站通常放置在供电网络和通信网络中。现在，太阳能电池板风力涡轮机和移动电话技术使自动气象站能够在供电网络和通信网络之外无线传输数据。

图）自动气象站

利用无线电遥测技术，将这一地区的气象参数数据自动发送到中央气象台的无人气象站。自动气象站一般设置在恶劣条件下、无法建立人工气象观测站的地区。自动气象站可以收集和提供气象参数信息(如气温、气压、湿度、风力、风向、雨量等），积累各个地区的气象数据，通过无线电发射机自动发送到数百公里外的中央气象台。中央气象台收到气象信息后，可以实时显示，也可以记录存储，供以后的气象分析和预报使用。自动气象站通常使用各种传感器来测量大气压力、温度、相对湿度、风向、平均风速、最大风速、自动测量累积的降雨量和降水现象，并将测量结果转换成电信号，然后通过无线电发射机发送到中央气象台。为了省电，自动气象站的无线电发射机不连续工作。它只在收到中央气象台的开机指令后才开始工作，发送气象参数信息。与人工气象站不同，自动气象站不能报告云的类型和数量。另外，降水测量对于雪来说有点问题，因为每次测量都要清空仪表。由于目前技术的限制，像雾这种没有暴露在传感器下的天文现象，仍然需要人工监测。

图）自动气象站

自动气象站的种类很多，结构基本相同，主要由传感器组成、采集器、系统电源、通信接口和外围设备（计算机、打印机）等组成。

1、传感器

能感知待测气象要素变化并按一定规律转换成可用输出信号的装置或设备，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：

空气压力——振动气缸空气压力传感器、膜盒电容式气压传感器

温度——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——翻斗雨量传感器

蒸发——超声波测距蒸发传感器

辐射——热电堆辐射传感器

地温——铂电阻地温传感器

日照——直接辐射测量仪、双金属日照传感器

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集、数据处理、数据存储和数据传输，其主要技术性能如下：

数据采样率和算法规则；

采集器的电源可以保证采集器正常工作至少七天，数据存储器可以存储至少三天的每分钟气压、气温、相对湿度、1分钟平均风向和风速、下表所列的各项降水和每小时正点观测数据可以在计算机中形成指定的数据文件。

图）PH现场自动气象站

每个自动气象站的配置可以不同，但通常包括以下内容：

全天候数据记录器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涡轮机

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，价格低。自动气象站常用ABS塑料外壳，但与玻璃纤维或不锈钢相比不够安全坚固。

玻璃纤维外壳的特点是耐化学腐蚀或水腐蚀。

不锈钢外壳是最好的选择，一般是316s/s或304s/s。不锈钢外壳，耐腐蚀，耐化学腐蚀。这些箱子也很贵，同样大小的成本可以是玻璃纤维箱子的两倍以上。

太阳能电池板

自动气象站的主要电源通常是一个或多个太阳能电池板并联调节器和一个或多个充电电池。一般来说，太阳能电池板的产量是最好的，每天只有5个小时。因此，安装角度和位置非常重要。北半球的太阳能电池板将朝南安装，而南半球的将朝北安装。安装角度不同，但安装角度千万不要5度，因为灰尘会堆积，功率输出会下降。

在阳光充足的情况下，12伏DC太阳能电池板的输出值为：

5瓦 = 400毫安/hr

10瓦 = 800毫安/hr

20瓦 = 1.6A/hr

40W 3356= 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。还有其他尺寸，但通常都以这些尺寸为标准。

2米（6.6英尺）桅杆用于测量影响人类的参数。桅杆高度是参考头高度。

3米（9.8英尺）桅杆用于测量影响作物的参数（如小麦，甘蔗等）桅杆高度是参考作物的顶部。

10米（32.8英尺）桅杆用于测量不受树木影响的数据，如树木建筑物或其他障碍物。通常，这个自动气象站测量风速和风向。

30米（98.4英尺）Mast是用于测量参数的分层数据模型。测量2m3m10m30m各层的风湿度和温度。其他传感器安装在2米或更低的高度。

图）自动气象站（LVCJY-01）

自动气象站是指由电子设备或计算机控制，进行自动气象观测和数据采集传输的气象站它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，期间通过有线通信电路进行传输。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，负责处理接口电路和观测器通过键盘输入的信号，并输出和显示处理结果、打印、保存，也可以通过接口发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数据，现在逐渐取代了气象台的日常主要观测工作。

无线遥测气象站

又称无人气象站。它包括测量系统、程序控制和编码传输系统、电源三部分组成。将气象要素转换成电信号的常用方法有两种机械编码和低频调制前者多采用机械式位移传感元件，使指针在码盘上移动，发出不同的电代码；后者主要利用电参数输出传感元件产生低频信号，然后通过射频传输。无人气象站一般可以连续工作一年左右，每天定时观测424次。你可以从1000公里外的控制中心指挥或接收它发来的电报，还可以用卫星收集和转发它发来的信息。该站通常位于沙漠中、高山、海洋(漂浮式或固定式)如人烟稀少的地区，用来填补地面气象观测网络的空白。

长期自动气象站

长期自动气象站是一种仅用于收集数据的气象站。它的信息发送不正确，定期被工作人员检索。2005年，中国珠峰综合科考队的科学家在东绒布冰川山口成功建立了长期自动气象观测站，这是目前世界上最高的自动气象观测站。这个自动气象观测站分两层，每10分钟可以获取一次大气温度、湿度、风向、风速等数据，其中积雪探测仪设备还可以每10分钟获取一次积雪深度的数据，超声波探测仪可以获取三维风速风向二氧化碳通量等第一手数据。

技术参数

图）安装四元素自动气象站

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、电脑等系统软件包括采集软件和地面预报业务软件。为了实现联网和远程监控，必须配置远程监控软件，将自动气象站与中心站连接起来，形成自动气象观测系统。

目前，自动气象站主要采用分布式和总线式架构。分布式是通过基于CPU的收集器集中收集和处理分散的传感器信号；总线类型是通过总线挂接各种功能模块（板）以收集和处理分布的各种传感器的信号。

图）自动气象站

自动气象站传感器输出的电量随着气象要素值的变化而变化，由CPU控制的数据采集器实时采集经过线性化和量化，实现工程量到元素量的转换，然后对数据进行过滤，得到各种气象元素值，并以一定的格式存储在采集器中。

在装有计算机的自动气象站中，气象要素的数值实时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中。在常规观测时，气象要素值也以特定格式存储在常规数据文件中。根据业务需要，编发各种气象报表，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，实现了自动站的远程监控。

2022年4月20日19时左右，14名探险队员克服8级大风，在零下20摄氏度的低温缺氧环境下，成功建立了海拔8300米的极高海拔自动气象站，创下了我国自动气象站目前建立的最高海拔纪录。

图）安装双元素自动气象站

自动采集气压、温度、湿度、风向、风速、雨量、蒸发量、日照、辐射、全部或部分气象要素，如地面温度。

根据业务需求，通过计算机输入人工观测数据。

根据海平面气压计算公式自动计算海平面气压；根据附录1中湿度参数的计算公式计算水蒸气压力、相对湿度、露点温度和所需的各种统计数据。

汇编和分发各种气象报告。

根据地面气象观测数据文件和记录簿表格格式形成观测数据文件。

编写各种气象报告。

实现了对通信网络和运行状态的远程监控

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