自動氣象站

自動氣象站(PH)是一個自動化的傳統氣象站，無論是節省人力或測量偏遠地區的氣像資料。該系統通過Argos系統和全球電信系統差不多可以進行實時回報，或儲存的數據作日後傳送。自動氣象站往往被放置在供電網路和通訊網路內。現在，太陽能電池板，風力渦輪機和行動電話技術使自動氣象站能在供電網路和通訊網路外，透過無線型式傳送資料。

利用無線電遙測技術將本地區的氣象參量數據自動發往中心氣象台的無人氣象站。自動氣象站一般設置於條件惡劣、無法建立人工氣象觀測站的地區。自動氣象站能搜集和提供氣象參量信息(如氣溫、氣壓、濕度、風力、風向、雨量等），積累各地區的氣象資料，並通過無線電發射機自動地定時發往相距數百公里的中心氣象台。中心氣象台收到氣象信息后可進行實時顯示，也可記錄和存儲下來供以後進行氣象分析和氣象預報之用。自動氣象站一般是用各種感測器對大氣壓力、溫度、相對濕度、風向、平均風速、最大風速、累計雨量和降水現象等參量進行自動測量，並將測量結果變換成電信號，再由無線電發射機發往中心氣象台。自動氣象站為了節省電源功率，無線電發射機不是連續工作的。它只是在收到中心氣象台發出的開機指令后才開始工作，發送氣象參量信息。與人工氣象站不同的是，自動氣象站不能報告雲的種類和雲量。此外，降水測量是對雪顯得有點問題，因為量器必需在每次測量時清空。對於目前的技術所限，那些接觸不到感測器的天文現像，例如霧，仍然要人手監測。

自動氣象站有多種類型，其結構基本相同，主要由感測器、採集器、系統電源、通信介面及外圍設備（計算機、印表機）等組成。

1、感測器

能感受被測氣象要素的變化並按一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換器組成。

自動氣象站常用的感測器有：

氣壓——振筒式氣壓感測器、膜盒式電容氣壓感測器

氣溫——鉑電阻溫度感測器

濕度——濕敏電容濕度感測器

風向——單翼風向感測器

風速——風杯風速感測器

雨量——翻斗式雨量感測器

蒸發——超聲測距蒸發量感測器

輻射——熱電堆式輻射感測器

地溫——鉑電阻地溫感測器

日照——直接輻射表、雙金屬片日照感測器

2、數據採集器

數據採集器是自動氣象站的核心，其主要功能是數據採樣、數據處理、數據存儲及數據傳輸，其主要技術性能為：

數據採樣速率及演演算法規定；

採集器的電源能保證採集器至少七天正常工作，數據存儲器至少能存儲三天的每分鐘氣壓、氣溫、相對濕度、1分鐘平均風向和風速、降水量和下表列各項目的每小時正點觀測數據，能在計算機中形成規定的數據文件。

各個自動氣象站的配置可以不盡相同，但通常包括以下內容：

全天候數據記錄器，可充電電池和遙測裝置（可選）

氣象感測器

太陽能電池板或風力發電機組

桅杆

外殼

自動氣象站的外殼通常是全天候玻璃纖維，ABS樹脂或不鏽鋼。

ABS塑料外殼的特點是重量輕，價格便宜。ABS塑料外殼是常用自動氣象站外殼，但相比起玻璃纖維或不鏽鋼就顯得不太安全和堅固。

玻璃纖維外殼的特點在於耐防化學或水的腐蝕。

不鏽鋼外殼是最佳選擇，而且通常是316s/s或304s/s。不鏽鋼外殼具耐腐蝕及化學性。這些機箱也昂貴，同樣大小的費用可以是玻璃纖維外殼一倍以上。

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並聯穩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

桅杆

自動氣象站使用的標準桅杆高度為2米，3米，10米和30米。亦有其它尺寸，但通常這些大小已被視作標準。

2米（6.6英尺）桅杆是用於測量影響人類的參數。桅杆高度為參照頭部高度。

3米（9.8英尺）桅杆是用於測量影響農作物的參數（如小麥，甘蔗等）。桅杆高度為參照農作物的頂端。

10米（32.8英尺）桅杆是用於測量避免受樹木影響的數據，如樹木，建築物或其他障礙物。通常這種自動氣象站是測量風速和風向。

30米（98.4英尺）桅杆是用於測量參數分層數據模型。在2米，3米，10米和30米各個分層中測量風，濕度和溫度。其他感測器則安裝在2米或以下的高度。

自動氣象站是由電子設備或計算機控制的自動進行氣象觀測和資料收集傳輸的氣象站，通常有以下三種形式：

有線遙測自動氣象站

儀器的感應部分與接收處理部分相隔幾十米到幾公里，其間用有線通信電路傳輸。由氣象感測器、介面電路、微機系統、通訊介面等組成。感測器將氣象信息轉換成電信號由介面電路輸出。微機系統是它的心臟，負責處理介面電路及觀測員通過鍵盤輸入的信號，並將處理結果輸出顯示、列印、存檔，也可通過介面送到信息網路服務系統。這種自動站早期用於實時查詢氣象資料，現在逐漸取代氣象站日常主要觀測工作。

無線遙測氣象站

又稱無人氣象站。它包括測量系統、程序控制和編碼發射系統、電源三部分組成。氣象要素轉換成電信號的方式常見有機械編碼式和低頻調製式兩種，前者多使用機械位移的感應元件，使指針在碼盤上位移而發出不同的電碼；後者多使用電參量輸出感應元件，使它產生一個低頻變化的信號，然後將此信號載於射頻上發射。無人氣象站通常能連續工作一年左右，每天定時觀測4─24次。可在1000公里之外的控制中心指令或接收它拍發的電報，也可利用衛星收集和轉發它拍發的資料。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，用於填補地面氣象觀測網的空白處。

長期自動氣象站

長期自動氣象站是一種僅僅用於收集資料的氣象站。它的資料不對發送，由工作人員定期取回。2005年中國珠峰綜合科考隊的科學家們在珠峰海拔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、風向、風速等數據，其中的雪探測儀設備還可以每10分鐘獲得一次雪深的數據，超聲探測儀可以獲得三維的風速風向和二氧化碳通量等第一手數據。

體系結構

自動氣象站由硬體和系統軟體組成，硬體包括感測器、採集器、通訊介面、系統電源、計算機等，系統軟體有採集軟體和地面測報業務軟體。為了實現組網和遠程監控，還須配置遠程監控軟體，將自動氣象站與中心站聯接形成自動氣象觀測系統。

現用自動氣象站主要採用集散式和匯流排式兩種體系結構。集散式是通過以CPU為核心的採集器集中採集和處理分散配置的各個感測器信號；匯流排式則是通過匯流排掛接各種功能模塊（板）來採集和處理分散配置的各個感測器信號。

隨著氣象要素值的變化，自動氣象站各感測器的感應元件輸出的電量產生變化，這種變化量被CPU實時控制的數據採集器所採集，經過線性化和定量化處理，實現工程量到要素量的轉換，再對數據進行篩選，得出各個氣象要素值，並按一定的格式存儲在採集器中。

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，並按規定的格式存儲在計算機的硬碟上。在定時觀測時刻，還將氣象要素值存入規定格式的定時數據文件中。根據業務需要實現各種氣象報告的編髮，形成各種氣象記錄報表和氣象數據文件。

通過對自動站運行狀態數據的分析，實現自動站的遠程監控。

自動採集氣壓、溫度、濕度、風向、風速、雨量、蒸發量、日照、輻射、地溫等全部或部分氣象要素。

按業務需求通過計算機輸入人工觀測數據。

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計量。

編髮各類氣象報告。

按地面氣象觀測數據文件和記錄簿表格式形成觀測數據文件。

編製各類氣象報表。

實現通訊組網和運行狀態的遠程監控

TRM-GPS1型手持網路氣象站，它既是氣象站，又是手機，又是網路伺服器，又是衛星定位儀。擁有它就可以掌握地球任意位置的氣候信息。這就是我們推出的國家專利產品TRM-GPS1型手持網路氣象站。由於它具有無線網路功能，因此其內容無限豐富，是目前國內最先進的手持網路測量儀器。智能手機技術的嵌入，讓其管理功能更加強大，是目前為止其它測量儀器無以倫比的產品，可廣泛應用於氣象，農業，林業，水利，環保，太陽能等等各個領域，是行業內理想的網路測量儀器。

[1] 中國氣象局 http://english.cma.gov.cn/qxzt/2008_323/gcyzw/t20080321_229274.phtml

[2] 武漢新普惠科技有限公司 http://www.whxph.com

[3] 首都科技網 http://www.bast.net.cn/kjxx/kjdt/2008/3/27/162441.shtml