自动气象站
自动气象站
自动气象站(AWS)是一个自动化的传统气象站，无论是节省人力或测量偏远地区的气像资料。该系统通过Argos系统和全球电信系统差不多可以进行实时回报，或储存的数据作日后传送。自动气象站往往被放置在供电网络和通讯网络内。现在，太阳能电池板，风力涡轮机和移动电话技术使自动气象站能在供电网络和通讯网络外，透过无线型式传送资料。
气象站概述
气象站基本功能
自动气象站特点1.气象观测支架整体采用不锈钢工艺，具有良好的防腐蚀性，可长期运行于各种恶劣的室外环境，安装支架高度包括2m、3.5m、6m、10m，能够根据不同规范安装气象传感器。
2.拥有强大的组网能力，可通过局域网或无线网进行网络化数据监测，局域网可通过Modem、光纤网、路由器等进行组配，无线网可根据通讯距离分为短距离无线传输、中距离无线传输、长距离无线传输三种无线传输方式，一般情况采用GPRS或GSM两种传输方式，主要适合于异地城市之间数据的收发。
（1） GPRS通讯方式利用中国移动提供高速无线IP或X.25服务进行数据传输，适合于大流量的气象数据发送，传输稳定可靠，组网简单，方便于对气象数据采集密度大的用户使用，通讯费用按流量计费；
（2） GSM通讯方式利用短信方式进行数据的透明传输, 只要移动网络信号覆盖的地区都可以进行数字传输, 不受地理环境的限制，方便于对气象数据采集时间间教隔长的用户使用，同时也可根据用户使用需要将当前环境的气象参数按照指定的间隔时间，发送到用户设定的手机号码上，通讯费用按中国移动短信服务资费计算。
3.自动气象站管理软件在WINDOWS98以上环境即可运行，实时显示各路数据，每隔10秒更新一次，小时整点数据自动存储（存储时间可以设定），与打印机相连自动打印存储数据，数据存储量达一年以上，数据存储格式为EXCEL标准格式可供其它软件调用。
4.自动气象站数据采集器采用高性能微处理器为主控CPU，大容量数据存储器，可连续存储数据8000条以上，同时可外接大容量数据采集卡实现海量数据存储，适合于野外无人状态下长期监测。工业控制标准化设计，便携式防振结构，大屏幕汉字图形液晶显示屏，轻触薄膜按键。适合在恶劣工业环境使用。具有停电保护功能，当交流电停电后，由充电电池供电，可维持48小时以上。
5.系统具有多种供电方式，交直流两用或配太阳能电池供电，太阳能电池功率达15瓦，在满电状态下可保证气象站连续7天不间断供电。
6.可靠的三防设计，防护级别达到IP65级，完善的防雷击、抗干扰等保护措施。
7.可以配套多种户内户外型显示屏。
8.工作环境：温度：-50～80℃，湿度：100%，抗风等级：≤75m/s。
自动气象站概况
现场PH自动气象站，用于对风向、风速、雨量、气温、相对湿度、气压、太阳辐射、土壤温度、土壤湿度等多个气象要素进行全天候现场监测。现场自动气象站是自动气象站系统的一个重要组成部分，具有手机气象短信功能，可以通过多种通讯方法（有线、数传电台、GPRS移动通讯等）与气象中心计算机进行通讯，将气象数据传输到气象中心计算机气象数据库中，用于统计分析和处理。
普惠自动气象站由气象传感器、微电脑气象数据采集仪、电源系统、轻型百叶箱、野外防护箱和不锈钢支架等部分构成。PH风速风向等传感器为气象专用传感器，具有高精度高可靠性的特点。微电脑气象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、气象数据定时存储、参数设定、友好的人机界面和标准通信功能。广泛应用于气象、环保、机场、农林、水文、军事、仓储、科学研究等领域。
自动气象站参数规范
实时监测风速、风向、雨量、温度、湿度、气压、太阳辐射、土壤温度、土壤湿度等九要素气象参数
微电脑气象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、定时存储、参数设定、参数和气象历史数据掉电保护等功能
汉字液晶键盘人机界面，人机界面友好。
手机气象短信功能。
标准RS232/485通讯功能，支持MODBUS通讯协议，可以通过有线、移动无线GPRS和无线数传电台等多种通讯方式与气象计算机组成气象监测系统。
电源系统有市电、直流和太阳能系统多种方式。
采用全不锈钢支架和野外防护箱，外形美观、耐腐蚀、抗干扰。
自动气象站-硬件
自动气象站有多种类型，其结构基本相同，主要由传感器、采集器、系统电源、通信接口及外围设备（计算机、打印机）等组成。
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：
气压——振筒式气压传感器、膜盒式电容气压传感器
气温——铂电阻温度传感器
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——超声测距蒸发量传感器
辐射——热电堆式辐射传感器
地温——铂电阻地温传感器日照——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。
系统特点
可靠运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。完善的防雷击、抗干扰等保护措施。
硬件和软件均采用模块组合式开放性设计，可灵活组合使用。
气象传感器可根据需要选配。
通讯方式可根据需要选配。
电源系统可根据需要选配。
自动气象站监测软件
自动气象站软件界面友好，可通过表格或曲线视图对数据进行分析，（有线，无线）多种通讯方式，动态组网，可支持百台以上监测站点并发通讯；在Windows2000以上系统环境即可运行。
通讯系统
（1）RS232有线，通讯距离0—10m
（2）RS485有线，通讯距离0—1000m
（3）无线微波电台，通讯距离0—500m
（4）移动无线GPRS，通讯距离不限（有附加的GPRS流量费用）
（5）气象短信，通讯距离不限。用户可根据现场情况自由选择通讯方式。
安装配件
（1）主体材料，不锈钢。
（2）安装/结构，柱杆。高度可根据实际情况设计。（3）安装箱体，户外。
（4）避雷保护，MSP-1避雷针和MGP-1地线装置。
测量参数
要素 测量范围 分辨力 准确度 单位
地温 -50--80 0.1 0.3 ℃
气温 -50--50 0.1 0.2 ℃
相对湿度 0--100 1 3 %
风速 0--70 0.1 （0.3+0.03V） m/s
风向 0--360 2.5 5 度
气压 450--1060 0.1 0.3 hpa
降水量 0--999.9 0.1 0.2 mm
总辐射 0--1500 1 0.5 w/m2
应用范围
可用于气象，工业，农业，水文水利，环保，高速公路，机场和港口等
自动气象站是由电子设备或计算机控制的自动进行气象观测和资料收集传输的气象站，一般由传感器、变换器、数据处理装置、资料发送装置、电源等部分组成。变换器是将传感器感应的气象参数转换成电信号（比如电压、电流、频率等 ）；数据处理装置则将对这些电信号进行处理，再转换成对应的气象要素值。经过处理的气象要素数据按规定的格式编排，经资料发送装置用有线或无线方式传给用户，或存贮在介质上，由用户定期回收。电源是为气象站正常工作提供动力的 ，在野外通常使用太阳能电池。整个系统由一部微机自动管理。
自动气象站观测项目通常为气压、气温、相对湿度、风向、风速、雨量等基本气象要素，经扩充后还可测量其它
要素。
自动气象站是一种能自动地观测和存储气象观测数据的设备，主要由传感器、采集器、通讯接口、系统电源等组成,随着气象要素值的变化，各传感器的感应元件输出的电量产生变化，这种变化量被CPU实时控制的数据采集器所采集，经过线性化和定量化处理，实现工程量到要素量的转换，再对数据进行筛选，得出各个气象要素值。自动气象站观测项目主要包括气压、 温度、湿度、风向、风速、雨量等要素，经扩充后还可测量其它要素，数据采集频率较高，每分钟采集并存储一组观测数据。自动气象站根据对自动气象站人工干预情况也可将自动气象站分为有人自动站和无人自动站。自动气象站网由一个中心站和若干自动气象站通过通信电路组成的。
按照城区大约间隔5公里、郊区10-15公里的建设原则，北京市气象局现已建成多要素自动气象站177个(有人自动站20个, 无人自动站157个)，并在市局建立中心站组网，实时收集、监控、分发自动气象站观测数据，自动站网已覆盖北京市全地域，能够实时、准确地获取北京地区的气象要素数据，较好地满足了日常业务需要，也为更好地为奥运会和首都人民做好气象服务打下了坚实的基础。
自动气象站是由电子设备或计算机控制的自动进行气象观测和资料收集传输的气象站，通常有以下两种形式：
（1）有线遥测自动气象站：仪器的感应部分与接收处理部分相隔几十米到几公里，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。
（2） 无线遥测气象站：又称无人气象站。它包括测量系统、程序控制和编码发射系统、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。
自动气象站-配置
各个自动气象站的配置可以不尽相同，但通常包括以下内容：
全天候数据记录器，可充电电池和遥测装置（可选）
气象传感器
太阳能电池板或风力发电机组
桅杆
外壳
自动气象站的外壳通常是全天候玻璃纤维，ABS树脂或不锈钢。
ABS塑料外壳的特点是重量轻，价格便宜。ABS塑料外壳是常用自动气象站外壳，但相比起玻璃纤维或不锈钢就显得不太安全和坚固。
玻璃纤维外壳的特点在于耐防化学或水的腐蚀。
不锈钢外壳是最佳选择，而且通常是316s/s或304s/s。不锈钢外壳具耐腐蚀及化学性。这些机箱也昂贵，同样大小的费用可以是玻璃纤维外壳一倍以上。
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
桅杆
自动气象站使用的标准桅杆高度为2米，3米，10米和30米。亦有其它尺寸，但通常这些大小已被视作标准。
2米（6.6英尺）桅杆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（9.8英尺）桅杆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（32.8英尺）桅杆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（98.4英尺）桅杆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。
自动气象站-分类
自动气象站（JLC-QX1）
自动气象站是由电子设备或计算机控制的自动进行气象观测和资料收集传输的气象站，通常有以下三种形式：
有线遥测自动气象站
仪器的感应部分与接收处理部分相隔几十米到几公里，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。
无线遥测气象站
又称无人气象站。它包括测量系统、程序控制和编码发射系统、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。
自动气象站-结构
体系结构
自动气象站由硬件和系统软件组成，硬件包括传感器、采集器、通讯接口、系统电源、计算机等，系统软件有采集软件和地面测报业务软件。为了实现组网和远程监控，还须配置远程监控软件，将自动气象站与中心站联接形成自动气象观测系统。现用自动气象站主要采用集散式和总线式两种体系结构。集散式是通过以CPU为核心的采集器集中采集和处理分散配置的各个传感器信号；总线式则是通过总线挂接各种功能模块（板）来采集和处理分散配置的各个传感器信号。