室外氣象站如何實現氣象觀測的全面自動化

2020-12-05 千家智客

導讀

與以往的人工觀測相比,自動化氣象觀測的觀測能力較人工觀測提高4至8倍,其中雲觀測站點數約提高3倍,自動化氣象觀測所帶來的數據傳輸頻次與效率的大幅提升,讓氣象預報更精準的同時為人類活動帶來環境保障。

近年來,由於全球變暖導致的不規則天氣讓人們的生活越來越離不開氣象預報,而氣象預報所依賴的氣象觀測是氣象工作的基礎。這其中地面氣象觀測是其重要組成部分,為天氣預報、氣候分析、科學研究等人類活動提供了重要基礎。據有關資料顯示,4月1日起我國地面氣象觀測自動化改革從全國試運行正式切換調整為業務運行,這一舉措標誌著我國地面氣象觀測將與自動化牢牢結合,以往耗費人力、物力與時間的氣象觀測員工作將成為歷史。 
 

       早在2018年,我國就已經開始進行全國地面氣象觀測自動化改革,並順利開展了歷試點運行和全國業務試運行,取得了良好的效果。2019年6月15日起,全國地面氣象觀測項目優化調整為39項,其中中國氣象局統一布局的觀測項目包括氣溫、氣壓、溼度、降水、能見度、地面溫度、雪、雨夾雪、冰雹、霾、雷暴等32項,各省氣象局根據當地氣候特徵和預報服務需求可自定雨凇、霧凇、電線積冰、積雪、雪深、最大冰雹的最大直徑和平均重量等7項觀測項目。今年3月18日,中國氣象局印發《關於全國地面氣象觀測自動化改革正式業務運行的通知》更是進一步推動了自動化氣象觀測的歷史進程。   


       目前我國地面氣象觀測儀器包括氣溫測量儀器、空氣溼度測量儀器、氣壓測量儀器、風向風速測量儀器、降水測量儀器以及雲和能見度測量儀器等。自動化氣象觀測實現的基礎在於電測氣象傳感器的發展以及數據採集系統在這些儀器中的應用。以降水測量儀器為例,常用的降水測量儀器主要為虹吸式雨量計和翻鬥式雨量計。傳統的虹吸式雨量計雖然也有自動記錄功能,但需要定時更換記錄紙,無法脫離人工操作。自動虹吸式雨量計以壓力傳感器代替浮子裝置測量雨量,用數據採集系統代替了自記筆和記錄紙對測量結果的記錄,完成了全自動測量以及測量結果的數位化。   

 

      室外氣象站設計帶有1路ModBus-RTU主站接口,能接入空氣溫溼度、風速、風向、PM2.5、PM10、大氣壓力、光照、紫外線、氧氣等485型變送器(可自由搭配多種測量要素);外接1路翻鬥式雨量計RS-05B,能夠採集總雨量、瞬時雨量、日雨量和當前雨量。


       室外氣象站以GPRS通訊技術為基礎,實現數據自動上傳。室外氣象站帶有1路多功能GPRS通信接口,先將移動或聯通的手機卡插入卡槽,再把GPRS天線放在防水箱外,保證通訊信號不被屏蔽。當氣象站工作後,通過GPRS信號定時(1S~10000S/次可設)向監控中心雲平臺發送氣象實時數據,實現數據實時顯示、數據超限告警、遠程監控、數據存儲下載等功能。


       雲平臺具有顯示存儲數據的功能,它將實時信息以以數字、曲線的方式在界面顯示,將所有接收的信息在平臺存儲2年,支持用戶查看、下載、列印各氣象要素的監測歷史數據,


       通過雲平臺或氣象監控主機都可設定各監控點的溫度、雨量、溼度、風速、風向、氣壓、太陽輻射等氣象要素的報警限值。無論哪一個監測點出現數據異常,監控主機和雲平臺都會在第一時間內給管理人以電話、簡訊、平臺、郵件等形式發送告警信息。


       自動氣象站多用於室外氣象監測,為保設備長期使用,氣象站的觀測託架整體選用烤瓷工藝,能夠很好的防水、防腐蝕,可在各種嚴酷的室外環境中使用。


       自動氣象站使用範圍比較廣,安裝在校內方便學生課堂使用,有的用于田間大鵬,為農業種植提供天氣數據,還有很多自動氣象站安裝在人跡少較偏遠的地方。仁科研發生產太陽能供電系統、市電供電系統,及是否帶有防水箱等不同類型的自動氣象站。


       現在通過自動氣象站我們可提前預知未來7天或更久的天氣預報,尤其時在農業中,有助於農民可根據情況變化提前安排好種植計劃。隨著人們的天氣的關注,未來自動氣象站的應用將會越來越廣泛。

       我國地面氣象觀測進入自動化新時代,在宏觀角度推動了氣象業務向多樣性發展,行業延申至裝備保障、設備維護維修、核查標校檢測、數據處理分析、質量管理等多方面。這多虧無數氣象人的不懈努力,才讓地面氣象觀測擁有自動化的光明未來。

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