1、传感器
能感受被测气象要素的变化并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,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:
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——翻斗式雨量传感器
蒸发——称重式蒸发量传感器
辐射——热电堆式辐射传感器
地温——铂电阻地温传感器
日照——自动追踪器直接辐射表、双金属片日照传感器
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样、数据处理、数据存储及数据传输,其主要技术性能为:
数据采样速率及算法规定;
采集器的电源能保证采集器至少七天正常工作,数据存储器至少能存储三天的每分钟气压、气温、相对湿度、1分钟平均风向和风速、降水量和下表列各项目的每小时正点观测数据,能在计算机中形成规定的数据文件。
2、风向:测量原理超声波,0~360°(±1°)
3、空气温度:测量原理二极管结电压法,-40℃~85℃(±0.3℃)
4、空气湿度:测量原理电容式,0~100%RH(±2%RH)
5、大气压力:测量原理压阻式,300hPa~1100hPa(±0.02hPa)
6、光照:测量原理光电效应,0-100Klx(±3%)
7、光学雨量:测量原理光电式,0~4mm/min(±4%);
8、采集器供电接口:GX-12-3P插头,输入电压5V,带RS232输出Json数据格式,采集器供电:DC5V±0.5V峰值电流1A,
9、传感器modbus、485接口:GX-12-4P插头,输出供电电压12V/1A,设备配置接口:GX-12-4P插头,输入电压5V
10、太阳能供电、配置铅酸电池,可选配30W 20AH/50W 40AH/100W 100AH.充电控制器:150W,MppT自动功率点跟踪,效率提高20%
11、数据上传间隔:30s-65535s可调
12、7寸安卓触屏,屏幕尺寸:1024*600 RGB LCD
气象传感器
数据采集器
无程无线传输模块
太阳能电池板或蓄电池
机箱
上位机监控系统
太阳能电池板
自动气象站的主要动力来源,通常是一个或多个太阳能电池板并联稳压器和一个或多个充电池。一般而言,太阳能电池板的输出是其最佳的只有每天5个小时。因此安装角度和位置是至关重要的。在北半球的太阳能电池板将被安装成面向南,南半球的则面向北。安装的角度则各有不同,但安装的角度绝不应为5度,是因为会使灰尘积聚而令电力输出下降。
在阳光充沛的情况下,12伏直流电太阳能电池板的输出值为:
5瓦 = 400mA/hr
10瓦 = 800mA/hr
20瓦 = 1.6A/hr
40瓦 = 3.3A/hr
支架
自动气象站使用的标准桅杆高度为1.8米,3米,6米和10米。亦有其它尺寸,但通常这些大小已被视作标准。
1.8支架是用于测量影响人类的参数。桅杆高度为参照头部高度。
3米支架是用于测量影响农作物的参数(如小麦,甘蔗等)。桅杆高度为参照农作物的顶端。
10米支架是用于测量避免受树木影响的数据,如树木,建筑物或其他障碍物。通常这种自动气象站是测量风速和风向。
30米支架是用于测量参数分层数据模型。在2米,3米,10米和30米各个分层中测量风,湿度和温度。其他传感器则安装在2米或以下的高度。
有线传输自动气象站
仪器的感应部分与接收处理部分相隔几十米到1千米之内,其间用有线通信电路传输。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,负责处理接口电路及观测员通过键盘输入的信号,并将处理结果输出显示、打印、存盘,也可通过接口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资料,现在逐渐取代气象站日常主要观测工作。
无线传输气象站
又称无人气象站。它包括测量系统、程序控制和无线发模通讯模块、电源三部分组成。气象要素转换成电信号的方式常见有机械编码式和低频调制式两种,前者多使用机械位移的感应元件,使指针在码盘上位移而发出不同的电码;后者多使用电参量输出感应元件,使它产生一个低频变化的信号,然后将此信号载于射频上发射。无人气象站通常能连续工作一年左右,每天定时观测4─24次。可在1000公里之外的控制中心指令或接收它拍发的电报,也可利用卫星收集和转发它拍发的资料。该站通常安置在沙漠、高山、海洋(漂浮式或固定式)等人烟稀少的地区,用于填补地面气象观测网的空白处。
长期自动气象站
长期自动气象站是一种仅仅用于收集资料的气象站。它的资料不对发送,由工作人员定期取回。2005年中国珠峰综合科考队的科学家们在珠峰海拔6520米的东绒布冰川垭口,成功搭建起了一套长期自动气象观测站,这是目前世界上海拔最高的自动气象观测站。这个自动气象观测站分为两层,能够每10分钟获取一次大气温度、湿度、风向、风速等数据,其中的雪探测仪设备还可以每10分钟获得一次雪深的数据,超声探测仪可以获得三维的风速风向和二氧化碳通量等第一手数据。
在配有计算机的自动气象站,实时将气象要素值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上。在定时观测时刻,还将气象要素值存入规定格式的定时数据文件中。根据业务需要实现各种气象报告的编发,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,实现自动站的远程监控。
按业务需求通过计算机输入人工观测数据。
按照海平面气压计算公式自动计算海平面气压;按照附录1湿度参量的计算公式计算水汽压、相对湿度、露点温度以及所需的各种统计量。
编发各类气象报告。
按地面气象观测数据文件和记录簿表格式形成观测数据文件。
编制各类气象报表。
实现通讯组网和运行状态的远程监控