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1、傳感器

能感受被測氣象要素的變化并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置,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：

氣壓——膜盒式電容氣壓傳感器

氣溫——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——翻斗式雨量傳感器

蒸發(fā)——稱重式蒸發(fā)量傳感器

輻射——熱電堆式輻射傳感器

地溫——鉑電阻地溫傳感器

日照——自動追蹤器直接輻射表、雙金屬片日照傳感器

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)采樣、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)傳輸,其主要技術(shù)性能為：

數(shù)據(jù)采樣速率及算法規(guī)定；

采集器的電源能保證采集器至少七天正常工作,數(shù)據(jù)存儲器至少能存儲三天的每分鐘氣壓、氣溫、相對濕度、1分鐘平均風(fēng)向和風(fēng)速、降水量和下表列各項目的每小時正點觀測數(shù)據(jù),能在計算機中形成規(guī)定的數(shù)據(jù)文件。

2、風(fēng)向：測量原理超聲波,0～360°（±1°）

3、空氣溫度：測量原理二極管結(jié)電壓法,-40℃～85℃（±0.3℃）

4、空氣濕度：測量原理電容式,0～100%RH（±2%RH）

5、大氣壓力：測量原理壓阻式,300hPa～1100hPa（±0.02hPa）

6、光照：測量原理光電效應(yīng),0-100Klx（±3%）

7、光學(xué)雨量：測量原理光電式,0～4mm/min（±4%）；

8、采集器供電接口：GX-12-3P插頭,輸入電壓5V,帶RS232輸出Json數(shù)據(jù)格式,采集器供電：DC5V±0.5V峰值電流1A,

9、傳感器modbus、485接口：GX-12-4P插頭,輸出供電電壓12V/1A,設(shè)備配置接口：GX-12-4P插頭,輸入電壓5V

10、太陽能供電、配置鉛酸電池,可選配30W 20AH/50W 40AH/100W 100AH.充電控制器：150W,MppT自動功率點跟蹤,效率提高20%

11、數(shù)據(jù)上傳間隔：30s-65535s可調(diào)

12、7寸安卓觸屏,屏幕尺寸：1024*600 RGB LCD

氣象傳感器

數(shù)據(jù)采集器

無程無線傳輸模塊

太陽能電池板或蓄電池

支架

機箱

上位機監(jiān)控系統(tǒng)

太陽能電池板

自動氣象站的主要動力來源,通常是一個或多個太陽能電池板并聯(lián)穩(wěn)壓器和一個或多個充電池。一般而言,太陽能電池板的輸出是其最佳的只有每天5個小時。因此安裝角度和位置是至關(guān)重要的。在北半球的太陽能電池板將被安裝成面向南,南半球的則面向北。安裝的角度則各有不同,但安裝的角度絕不應(yīng)為5度,是因為會使灰塵積聚而令電力輸出下降。

在陽光充沛的情況下,12伏直流電太陽能電池板的輸出值為：

5瓦 = 400mA/hr

10瓦 = 800mA/hr

20瓦 = 1.6A/hr

40瓦 = 3.3A/hr

支架

自動氣象站使用的標準桅桿高度為1.8米,3米,6米和10米。亦有其它尺寸,但通常這些大小已被視作標準。

1.8支架是用于測量影響人類的參數(shù)。桅桿高度為參照頭部高度。

3米支架是用于測量影響農(nóng)作物的參數(shù)（如小麥,甘蔗等）。桅桿高度為參照農(nóng)作物的頂端。

10米支架是用于測量避免受樹木影響的數(shù)據(jù),如樹木,建筑物或其他障礙物。通常這種自動氣象站是測量風(fēng)速和風(fēng)向。

30米支架是用于測量參數(shù)分層數(shù)據(jù)模型。在2米,3米,10米和30米各個分層中測量風(fēng),濕度和溫度。其他傳感器則安裝在2米或以下的高度。

有線傳輸自動氣象站

儀器的感應(yīng)部分與接收處理部分相隔幾十米到1千米之內(nèi),其間用有線通信電路傳輸。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)處理接口電路及觀測員通過鍵盤輸入的信號,并將處理結(jié)果輸出顯示、打印、存盤,也可通過接口送到信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。這種自動站早期用于實時查詢氣象資料,現(xiàn)在逐漸取代氣象站日常主要觀測工作。

無線傳輸氣象站

又稱無人氣象站。它包括測量系統(tǒng)、程序控制和無線發(fā)模通訊模塊、電源三部分組成。氣象要素轉(zhuǎn)換成電信號的方式常見有機械編碼式和低頻調(diào)制式兩種,前者多使用機械位移的感應(yīng)元件,使指針在碼盤上位移而發(fā)出不同的電碼；后者多使用電參量輸出感應(yīng)元件,使它產(chǎn)生一個低頻變化的信號,然后將此信號載于射頻上發(fā)射。無人氣象站通常能連續(xù)工作一年左右,每天定時觀測4─24次�？稍�1000公里之外的控制中心指令或接收它拍發(fā)的電報,也可利用衛(wèi)星收集和轉(zhuǎn)發(fā)它拍發(fā)的資料。該站通常安置在沙漠、高山、海洋(漂浮式或固定式)等人煙稀少的地區(qū),用于填補地面氣象觀測網(wǎng)的空白處。

長期自動氣象站

長期自動氣象站是一種僅僅用于收集資料的氣象站。它的資料不對發(fā)送,由工作人員定期取回。2005年中國珠峰綜合科考隊的科學(xué)家們在珠峰海拔6520米的東絨布冰川埡口,成功搭建起了一套長期自動氣象觀測站,這是目前世界上海拔最高的自動氣象觀測站。這個自動氣象觀測站分為兩層,能夠每10分鐘獲取一次大氣溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等數(shù)據(jù),其中的雪探測儀設(shè)備還可以每10分鐘獲得一次雪深的數(shù)據(jù),超聲探測儀可以獲得三維的風(fēng)速風(fēng)向和二氧化碳通量等第一手數(shù)據(jù)。

在配有計算機的自動氣象站,實時將氣象要素值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上。在定時觀測時刻,還將氣象要素值存入規(guī)定格式的定時數(shù)據(jù)文件中。根據(jù)業(yè)務(wù)需要實現(xiàn)各種氣象報告的編發(fā),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)自動站的遠程監(jiān)控。

按業(yè)務(wù)需求通過計算機輸入人工觀測數(shù)據(jù)。

按照海平面氣壓計算公式自動計算海平面氣壓；按照附錄1濕度參量的計算公式計算水汽壓、相對濕度、露點溫度以及所需的各種統(tǒng)計量。

編發(fā)各類氣象報告。

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

編制各類氣象報表。

實現(xiàn)通訊組網(wǎng)和運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控