多功能自動氣象站的發(fā)展

時間：2020-01-13作者：富奧通科技（北京）有限公司瀏覽：1007

自動氣象站的發(fā)展

1.自動氣象站的發(fā)展

1.1國外自動氣象站

自二十世紀(jì)八十年代以來，芬蘭、美國、日本等許多的地面氣象觀測網(wǎng)中就已普遍采用了自動氣象站。與國產(chǎn)自動氣象站相比，國外的自動氣象站和氣象傳感器具有如下特點：

(1)氣象傳感器技術(shù)先進。產(chǎn)品的性和穩(wěn)定性優(yōu)越，氣象要素傳感器多樣化，除基本的六要素傳感器外，土壤和水的溫度、太陽輻射、土壤濕度、能見度、云等要素的傳感器已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)。

(2)使用靈活多變。用戶可根據(jù)不同的需求增減傳感器的種類和數(shù)量，實際操作簡便。

(3)良好的防護措施。國外自動氣象站在防雷、防蝕等方面較國內(nèi)完善，適用于各種復(fù)雜環(huán)境，而且在裝備使用的機動性、操作的便捷性、維修的快捷性等方面都做得較好。

(4)地方性特點較強。盡管國外自動氣象站和傳感器性能優(yōu)越，但進口自動氣象站都是針對當(dāng)?shù)氐木唧w情況設(shè)計，在中國長期運行時出現(xiàn)了水土不服，其硬件和軟件的表現(xiàn)都不盡如人意。

1.2國內(nèi)自動氣象站




我國自動氣象站建設(shè)起步時間落后于發(fā)達20年左右，于20世紀(jì)八十年代才提出要建設(shè)自動氣象站的構(gòu)想。1999年7月我國引進芬蘭的5套自動氣象站投入業(yè)務(wù)運行，這是我國將自動氣象站作為正式觀測資料使用，它標(biāo)志著我國地面氣象觀測進入了一個新的里程。1999年我國開始建設(shè)自行生產(chǎn)的批自動氣象站，并已于2000年1月起正式投入業(yè)務(wù)運行。隨后，我國加快了自動氣象站建設(shè)速度，2000-2001年用三峽項目資金在四川、重慶、湖南等地建了32個自動站；2002年新建了582個自動站；2003年底，全國氣象部門累計有1606個自動氣象站(含中尺度站)投入運行。2004年底，全國氣象部門累計有3548個

自動氣象站(含中尺度站)投人運行。2005年以后進人普及階段，2005年建成3290個自動氣象站，自籌資金建設(shè)自動站的比例大大增加，自動站網(wǎng)加密速度。 自動氣象站在我國已運行多年，為氣象觀測提供了寶貴的氣象數(shù)據(jù)，增加了氣象工作者的觀測經(jīng)驗，為我國的氣象觀測事業(yè)做出了的成就。但是也發(fā)現(xiàn)許多問題，傳統(tǒng)自動氣象站的結(jié)構(gòu)為集中式，數(shù)據(jù)采集器與具體的傳感器匹配，系統(tǒng)開放性不高，各采集器間的兼容性不強，不適用于氣象傳感器的替換或增加。盡管國產(chǎn)的自動氣象站發(fā)展，生產(chǎn)和投入運行都在迅猛發(fā)展，但由于技術(shù)水平較低，很多硬件設(shè)備都依靠進口滿足，距世界先進水平還有一定的差距。由此可見，要進一步提升我國地面氣象觀測的自動化水平，需要對自動氣象站進行改造和升級換代，而認清自動氣象站的重要性、國內(nèi)外自動氣象站的發(fā)展現(xiàn)狀及前景，是我們對自動氣象站改革的基礎(chǔ)。

但是發(fā)展的同時，也存在著相應(yīng)的問題。國產(chǎn)自動氣象站受技術(shù)水平和生產(chǎn)工藝的限制，所采用的氣象傳感器主要依賴進口，而且觀測項目多限于傳統(tǒng)的溫度、氣壓、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向和降水量等6要素，云、能見度、降水現(xiàn)象等氣象要素尚未納人自動氣象站的觀測項目。此外，國產(chǎn)自動氣象站所采用的數(shù)據(jù)采集器大多與相應(yīng)的自動氣象站配套使用，當(dāng)需擴展自動氣象站觀測功能，增加新的氣象要素傳感器時，不能直接進行升級。

1.3自動氣象站的發(fā)展方向與趨勢

目前國內(nèi)的自動氣象站基本能滿足氣象業(yè)務(wù)的需要和環(huán)境的要求，但也存在著較大不足和缺陷。因此，我們認清自動氣象站的發(fā)展趨勢，通過不斷的努力，縮小技術(shù)上的差距，滿足不斷提高的氣象觀測需求，為提高我國氣象觀測事業(yè)的整體水平做出貢獻。

(1)結(jié)構(gòu)由集中式向分布式發(fā)展。自動氣象站應(yīng)最大程度地自動運行以減少維護費用和人力資源，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計要充分注意模塊化和擴展性。若有額外的傳感器需要加人，只需要將新的傳感器插人自動氣象站而不需要改變已經(jīng)存在的硬件結(jié)構(gòu)。并且任何硬件模塊都應(yīng)是可升級的，以適應(yīng)儀器將來的擴展。目前，我國所使用的自動氣象站都屬于集中式，結(jié)構(gòu)封閉；國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的傳感器獨立性不強，互換性差；為了集中式自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每次維修或更換傳感器都要重新校準(zhǔn)標(biāo)定，且整機進行，使得校標(biāo)過程過于復(fù)雜。對于這些弊端，基于總線制分布式或網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)的自動氣象站可以很好地解決，成為自動氣象站發(fā)展的趨勢之一。

(2)傳感器技術(shù)的不斷進步以及氣象要素傳感器種類不斷增多。目前由于國產(chǎn)傳感器在度、穩(wěn)定性、性等方面與進口傳感器有一定差距，因此國內(nèi)自動氣象站有部分傳感器需要進口，所以國內(nèi)廠家應(yīng)吸收國外先進經(jīng)驗，改進生產(chǎn)工藝，突破關(guān)鍵技術(shù)，生產(chǎn)符合自動氣象站觀測要求的氣象傳感器，提高氣象傳感器的國產(chǎn)化水平。另外，由于社會需求的不斷增加，要求觀測項目與之同步增加，這需要更多的氣象要素傳感器應(yīng)用到自動氣象站中，例如：測云傳感器、能見度傳感器、天氣現(xiàn)象傳感器等等。

(3)采集器技術(shù)的變革。數(shù)據(jù)采集器主要完成多個被測參數(shù)的輸入、數(shù)字化處理、數(shù)據(jù)的采集存儲、數(shù)據(jù)交換、常規(guī)故障診斷等功能，直接關(guān)系到數(shù)據(jù)的傳輸和處理，是自動氣象站數(shù)據(jù)采集部分的。目前的數(shù)據(jù)采集器大多都是與相應(yīng)的自動氣象站配套使用，不同傳感器的數(shù)量、型號對應(yīng)不同的傳感器接口，當(dāng)需要擴充自動氣象站觀測功能，增加新的氣象要素傳感器時，不能直接進行升級，對其進行更換，從而造成重復(fù)建設(shè)和資源浪費。因此，應(yīng)當(dāng)使數(shù)據(jù)采集器能實現(xiàn)要素傳感器的隨意增減和熱插拔，從而能根據(jù)用戶的不同需求靈活增減要素傳感器。改進和完善數(shù)據(jù)采集器，對于提高自動氣象站的擴展性和通用性具有重要意義，同時也是上自動氣象站在擴展觀測要素、提高系統(tǒng)開放性方面的趨勢之一。

(4)行業(yè)的規(guī)范化。未來的自動氣象站應(yīng)有更強大的兼容性，所以需要制定相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范。其中應(yīng)該包括自動氣象站的分布規(guī)范、采集器設(shè)計規(guī)范、數(shù)據(jù)格式與傳輸規(guī)范以及觀測方法的規(guī)范等等。這些規(guī)范可以幫助企業(yè)和研究機構(gòu)有針對性的開展研究和工藝控制，更好地促進自動氣象站技術(shù)發(fā)展。


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