自動(dòng)氣象站原理與測(cè)量方法(參考版)
2025-08-04 17:08本頁(yè)面
【正文】 組網(wǎng)和微機(jī)都是自動(dòng)站附屬的外圍設(shè)備。盡管自動(dòng)氣象站在技術(shù)上成熟了許多并且在氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)和其它部門得到單站使用和組網(wǎng)使用，但它仍然存在著不足之處，主要表現(xiàn)在：有些傳感器還不成熟，測(cè)量準(zhǔn)確度不高，如日照、蒸發(fā)、雨量等，有些氣象要素還沒(méi)有合適的傳感器，如能見(jiàn)度、天氣現(xiàn)象等，因此使用自動(dòng)氣象站后仍然要保留一部分人工觀測(cè)項(xiàng)目。 ? 中心站分為全國(guó)三級(jí)大氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)（國(guó)家 省級(jí) — 子站）和區(qū)域中心站網(wǎng)。主要功能有：自動(dòng)觀測(cè)各氣象要素、編制和存儲(chǔ)各類氣象報(bào)告和觀測(cè)數(shù)據(jù)文件、建立氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)現(xiàn)氣象觀測(cè)報(bào)告和觀測(cè)數(shù)據(jù)文件的自動(dòng)傳輸、調(diào)用、實(shí)時(shí)控制及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 ?降水量、日照時(shí)數(shù)、蒸發(fā)量、輻射均計(jì)算累計(jì)值。 。 ；若新計(jì)算的 Yn ＜ 0176。若新計(jì)算的 Yn ＞360176。 。 ；若 E＜ 180176。 ? 風(fēng)向過(guò)零處理采用以下算法： ? 計(jì)算 yn Yn1 =E ? 若 E180176。 ? 風(fēng)向、瞬時(shí)風(fēng)速以 1秒鐘為步長(zhǎng)，求 3秒鐘的滑動(dòng)平均值；以 1秒鐘為步長(zhǎng)，求 1分鐘和 2分鐘滑動(dòng)平均值；以 1分鐘為步長(zhǎng)，求 10分鐘滑動(dòng)平均風(fēng)速。降水量、日照和蒸發(fā)量的采樣速率為每分鐘 1次。 1分鐘平均值為瞬時(shí)值。 第六章 采樣與算法 ?采樣 ? （ 1）采樣順序：自動(dòng)站的數(shù)據(jù)采樣在采集器中完成，采樣順序：氣溫、濕度、降水量、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、地溫、輻射、日照、蒸發(fā)。我國(guó)現(xiàn)在城市、農(nóng)村、邊遠(yuǎn)地區(qū)用電的現(xiàn)狀參差不齊，后一種主電源適用范圍更寬一些 。 ? 主電源 系統(tǒng)主電源是指地面自動(dòng)氣象站的主要電源，它包括電池和檢測(cè)、控制電路部分。內(nèi)部電源主要靠電池供電。 ? 內(nèi)部電源 大部分自動(dòng)氣象站有內(nèi)部電源，給功耗很低的日期時(shí)鐘芯片供電，用以保證日期時(shí)間的連續(xù)。在無(wú)市電的地區(qū)，自動(dòng)氣象站可用電池供電，這時(shí)，可用輔助電源對(duì)電池充電。在有市電的地方，使用市電，并對(duì)備用電池浮充電，以備市電出現(xiàn)故障時(shí)使用。 ? （ 3）存儲(chǔ)、顯示和傳輸各氣象要素值； ? （ 4）大風(fēng)報(bào)警； ? （ 5）運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。 組成與工作原理 ?組成 主要有模擬接口適配電路，數(shù)字接口適配電路、 A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器控制電路、電源控制單元及通信等部分組成。當(dāng)采集器檢測(cè)出故障時(shí)，如出現(xiàn)某個(gè)測(cè)量通道測(cè)量值超差、電源電壓等故障時(shí)，采集器應(yīng)輸出相應(yīng)的報(bào)警信息。 ?自檢功能 要求采集器在通電后或通過(guò)控制命令，進(jìn)行采集器自檢，并將自檢結(jié)果（采集器工作狀態(tài)）上報(bào)給上位機(jī)或在采集器的顯示器上顯示。 ? ②可讀取人工編報(bào)所需的定時(shí)數(shù)據(jù)有： ? 2分鐘平均風(fēng)向 ? 2分鐘平均風(fēng)速 ? 氣溫 ? 露點(diǎn)溫度 ? 本站氣壓 ? 海平面氣壓 ? 3小時(shí)變壓 ? 24小時(shí)變溫 ? 24小時(shí)內(nèi)最高氣溫 ? 24小時(shí)內(nèi)最低氣溫 ? 12小時(shí)內(nèi)最低氣溫 ? 1小時(shí)內(nèi)累計(jì)雨量 ? 3小時(shí)內(nèi)累計(jì)雨量 ? 6小時(shí)內(nèi)累計(jì)雨量 ? 24小時(shí)內(nèi)累計(jì)雨量 ? 1小時(shí)內(nèi)極大風(fēng)速的風(fēng)向 ? 1小時(shí)內(nèi)極大風(fēng)速 ? 6小時(shí)內(nèi)極大風(fēng)速的風(fēng)向 ? 6小時(shí)內(nèi)極大風(fēng)速 ?采集器時(shí)鐘 數(shù)據(jù)采集器的時(shí)鐘準(zhǔn)確度要求為：時(shí)鐘誤差不超過(guò)30秒 /月。 數(shù)據(jù)采集器的基本要求 : ?速率、算法 數(shù)據(jù)采樣速率及算法符合附表 1中的要求 ?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能 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(chǔ)器至少能存儲(chǔ)三天的每分鐘氣壓、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水量和下表列各項(xiàng)目的每小時(shí)正點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，能在計(jì)算機(jī)中形成規(guī)定的數(shù)據(jù)文件（詳見(jiàn) 《 地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格式 》 ）。（主要功能是數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)傳輸。水的溫度不同，傳播的速度有變化，因此有一個(gè)溫度補(bǔ)償，使超聲波傳感器的精度保證在 %內(nèi) (限于 050度的溫度 )，結(jié)冰就不能用了。 ? 測(cè)量原理 — 該傳感器由超聲波發(fā)生器和不銹鋼圓筒組成。這種翻斗雨量傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，小到中雨的測(cè)量值還是可以用的，另外平時(shí)的維護(hù)很重要，特別是每天的清潔，不要讓蟲子、數(shù)葉等落在漏斗里，阻擋了降水的下漏。 ? 翻斗式雨量傳感器的誤差 ? 理想情況下翻斗翻動(dòng)應(yīng)該很靈活，但實(shí)際工作中由于轉(zhuǎn)軸的摩擦力，如果加上斗上的沾水或泥沙的影響都會(huì)造成測(cè)定雨量的誤差。由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，經(jīng)轉(zhuǎn)換就可得到實(shí)際的風(fēng)速。 （ 2）風(fēng)速傳感器 ?工作原理 多齒光盤固定在風(fēng)杯軸上，光盤上面裝有發(fā)光二極管，下面裝有光敏三極管。 ?干濕球測(cè)濕的誤差 ?不同氣溫下，干球或濕球溫度誤差 ，引起相對(duì)濕度的誤差隨溫度的降低而增大，尤其在零下 30度以后，誤差就更大，在零上溫度隨溫度的增高，相對(duì)濕度的誤差在正負(fù) 1%，所以在臺(tái)站自動(dòng)站使用的都是濕敏傳感器，主要的就是避免干濕球傳感器在零下結(jié)冰時(shí)產(chǎn)生的過(guò)大誤差。但在高濕時(shí)誤差較大，尤其在高溫高濕環(huán)境中測(cè)量誤差更大。在相對(duì)濕度 80%以下測(cè)濕的精度在 3%左右。 ? 第（ 1）種
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