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低功耗智能气象监测系统技术参数

绿光气象站

2022/05/10

环境监测政策法规

低功耗智能气象监测系统技术参数
按照气象装备要求，智能气象监测系统应能实现风向、风速、气温、湿度、气压、雨量等基本气象要素的观测，并能根据需要扩展地温、辐射等其他气象要素的观测。因此，智能气象监测系统总体设计思路是首先必须在功能上满足观测需求，然后从便携站的应用场景人手，通过解决多个关键技术来达到便携、易架设、低功耗、多种通信方式的要求。首先对智能气象监测系统的总体逻辑结构进行了设计。
在逻辑结构中，数据采集器是智能气象监测系统的核心，它由处理器、时钟电路、数据存储器、接口、控制电路等部分构成，实现了对传感器数据的采集、处理、数据质量控制、存储，并提供RS一232智能气象监测系统逻辑结构框图口完成数据传输。采集器提供传感器接口，用于接入符合地面气象观测规范要求的气温、湿度、风、雨量、气压等气象要素传感器，整机观测性能符合气象业务观测要求。

为了达到便携性的目的，气象站从结构、材料、包装等多方面进行了设计。
1、紧凑型结构设计。智能气象监测系统采用电源系统与采集系统、通信系统一体式机箱结构设计。机箱中配置了1节容量为20Ah／12V的锂电池，电源系统选配接人一块10w太阳能板，在户外使用时还可以选配车载电源作为电源系统的补给。为了方便携带和安装，选用螺旋桨式一体风传感器。三角支架和风杆采用一体化可伸缩结构设计，风杆和三脚架的长度均小于160cm，但高可以观测300em高度的风向和风速，有效减小包装携带的、体积。
2、选用轻质材料。智能气象监测系统的机箱采用耐老化的塑料材质取代传统的铸铁、铸铝及不锈钢材料，有效减轻了采集箱的重量。支架等结构件均采用铝合金材料，并通过计算在满足强度要求的前提下，减小厚度和尺寸。蓄电池选取高能量密度的锂电池，与传统的铅酸电池相比，相同重量可以获得更多电量。按6要素配置的智能气象监测系统总重量可小于40kg。
智能气象监测系统不仅在测量性能方面满足气象业务观测需求，同时通过便携性设计、易架设性设计、低功耗设计和多种通信方式的设计，具有体积小、重量轻、架设方便、功耗低、通信方式灵活等特点，更适合于各种移动应用和应急应用场合，也可以作为常规自动气象站的应急备份。

智能气象监测系统的目的是用于移动应急气象观测，与常规自动气象站相比，所使用的数据采集系统应与常规自动气象站系统具有相同功能，可以进行数据采集、计算、质量控制、存储、传输，观测性能应能达到地面气象观测规范的要求，观测数据可以接人地面气象观测系统业务软件。同时，智能气象监测系统在设备重量、尺寸、安装建设时间、设备功耗、支持的通信方式等结构和功能需求上，更具有应急气象观测的特点，主要表现在以下四个方面：
1、便携性是智能气象监测系统显著的特点。便携站应配置专用的便携式包装箱，具有重量轻、尺寸小、便于携带、方便运输和人工背负等特点。一般来说，按6要素配置的整套设备尺寸不应超过160cm，总重量应不超过40kg，设备包装的总数量应不超过4个，单个包装应不超过15kg，在开展应急气象观测时方便单人携带。
2、易架设性。便携气象站甩于移动气象观测或应急气象观测，所以要求在现场容易架设和调整，过程中必须使用的工具要尽可能少，无需专用工具；连接电缆、接线工作要少。通过简单培训后，单个工作人员可在20min内完成架设，开始气象观测。
3、低功耗。便携气象站用于移动气象观测或应急气象观测，不能保证稳定的供电条件，通常只能采用蓄电池供电，或者采用太阳能、车载等备用供电方式，因此整套自动气象站系统必须具有非常低的功耗，可以在只使用20Ah蓄电池供电时，正常工作至少1周时间。
4、多种通信方式。根据不同的应用场景，应能提供不同的通信方式，如本地通信、GPRS通信、CDMA1X、ZigBee等；在公用移动通信网络不能提供服务时，应能支持卫星通信。

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