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室外气象站如何实现气象观测的全面自动化



       近年来,由于全球变暖导致的不规则天气让人们的生活越来越离不开气象预报,而气象预报所依赖的气象观测是气象工作的基础。这其中地面气象观测是其重要组成部分,为天气预报、气候分析、科学研究等人类活动提供了重要基础。据有关资料显示,4月1日起我国地面气象观测自动化改革从全国试运行正式切换调整为业务运行,这一举措标志着我国地面气象观测将与自动化牢牢结合,以往耗费人力、物力与时间的气象观测员工作将成为历史。 
 

 仁科室外气象站气象监测系统图
 
       与以往的人工观测相比,自动化气象观测的观测能力明显略胜一筹。观测频次较人工观测提高4至8倍,其中云观测站点数约提高3倍,数据量较人工观测约增加10倍,弥补了原有人工观测数据的不足。与此同时,观测数据传输用时由分钟级提高至秒级,传输频次从5分钟提升至1分钟。自动化气象观测所带来的数据传输频次与效率的大幅提升,让气象预报更精准的同时为人类活动带来环境保障。   
 
       早在2018年,我国就已经开始进行全国地面气象观测自动化改革,并顺利开展了历试点运行和全国业务试运行,取得了良好的效果。2019年6月15日起,全国地面气象观测项目优化调整为39项,其中中国气象局统一布局的观测项目包括气温、气压、湿度、降水、能见度、地面温度、雪、雨夹雪、冰雹、霾、雷暴等32项,各省气象局根据当地气候特征和预报服务需求可自定雨凇、雾凇、电线积冰、积雪、雪深、最大冰雹的最大直径和平均重量等7项观测项目。今年3月18日,中国气象局印发《关于全国地面气象观测自动化改革正式业务运行的通知》更是进一步推动了自动化气象观测的历史进程。   

       目前我国地面气象观测仪器包括气温测量仪器、空气湿度测量仪器、气压测量仪器、风向风速测量仪器、降水测量仪器以及云和能见度测量仪器等。自动化气象观测实现的基础在于电测气象传感器的发展以及数据采集系统在这些仪器中的应用。以降水测量仪器为例,常用的降水测量仪器主要为虹吸式雨量计和翻斗式雨量计。传统的虹吸式雨量计虽然也有自动记录功能,但需要定时更换记录纸,无法脱离人工操作。自动虹吸式雨量计以压力传感器代替浮子装置测量雨量,用数据采集系统代替了自记笔和记录纸对测量结果的记录,完成了全自动测量以及测量结果的数字化。   
 
室外气象站产品图
 
       建大仁科室外气象站RS-QXZ-3设计带有1路ModBus-RTU主站接口,能接入我公司生产的空气温湿度、风速、风向、PM2.5、PM10、大气压力、光照、紫外线、氧气等485型变送器(可自由搭配多种测量要素);外接1路翻斗式雨量计RS-05B,能够采集总雨量、瞬时雨量、日雨量和当前雨量。

       室外气象站以GPRS通讯技术为基础,实现数据自动上传。室外气象站带有1路多功能GPRS通信接口,先将移动或联通的手机卡插入卡槽,再把GPRS天线放在防水箱外,保证通讯信号不被屏蔽。当气象站工作后,通过GPRS信号定时(1S~10000S/次可设)向监控中心云平台发送气象实时数据,实现数据实时显示、数据超限告警、远程监控、数据存储下载等功能。

       我国地面气象观测进入自动化新时代,在宏观角度推动了气象业务向多样性发展,行业延申至装备保障、设备维护维修、核查标校检测、数据处理分析、质量管理等多方面。这多亏无数气象人的不懈努力,才让地面气象观测拥有自动化的光明未来。
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