地面自動氣象觀測設備運行狀態信息檢測技術

■黃茜 周睿 龍志軍

（永順縣氣象局 湖南 湘西416700）

地面自動氣象觀測設備運行狀態信息檢測技術

■黃茜 周睿 龍志軍

（永順縣氣象局 湖南 湘西416700）

在21世紀下，科技的飛速發展極大地推動了氣象觀測技術與設備的發展，使得氣象觀測技術越來越先進，地面氣象觀測設備越來越多樣，功能越來越強大。本文圍繞地面自動氣象觀測設備，在梳理和明確其運行狀態檢測設計思路基礎上，從檢測點設計和檢測信息編碼設計兩方面對地面自動氣象觀測設備運行狀態的檢測設計展開探討。

地面自動氣象觀測設備運行狀態檢測設計

0 前言

氣象災害的發生往往會給人們帶來較為嚴重的影響和損失，且影響較為廣泛，以農業、航海、交通方面影響最為顯著，特別是最近兩年，伴隨全球環境污染的日益嚴重，氣候變化異常，氣象災害發生頻繁。為了減少氣象災害發生及其給人類帶來的損失損害，對地面自動氣象觀測設備運行狀態加強檢測尤為重要。

1 地面自動氣象觀測設備狀態檢測的設計思路

伴隨自動化技術、智能技術在地面氣象觀測事業中應用的不斷成熟，一些新的地面氣象觀測設備誕生了，這些氣象觀測設備與常規地面自動氣象觀測設備不同，是自動化程度更高，工作性能更優的一批新型現代化地面自動氣象觀測設備。如紅外地溫觀測設備、輻射觀測設備、云能天觀測設備、自動土壤水分觀測設備、梯度風能觀測設備等等[1]。其中，某些自動化地面氣象觀測設備已在一些地區的氣象觀測系統中運行較長時間，尚處于測試階段，發展階段。

根據這些新型地面自動氣象觀測設備的性能特點，結構組成，對于其運行狀態檢測的設計，應順應地面自動氣象站總體發展趨勢，以第二代地面自動氣象觀測站為研究核心。第二代地面自動氣象觀測站基于控制器區域網嵌入式技術和CAN現場總線技術，硬件部分采用主采集器、分采集器、傳感器、外部總線和外圍設備組合而成，軟件部分包括業務軟件和嵌入式軟件。因而地面自動氣象觀測設備運行狀態檢測的設計，應以業務需求為出發點，以維修維護為基本條件，首先對氣象觀測設備的結構進行梳理，以此為依據對設備進行分級分類，然后依據分類在主要觀測點處設置檢測點，進行運行狀態編碼設計，最后參照國家有關文件將地面自動氣象觀測設備運行狀態檢測所得信息編制成文件。

2 地面自動氣象觀測設備運行狀態的檢測設計

2.1 檢測點設計

根據上面介紹，以第二代為代表的地面自動氣象觀測設備應劃分為以下幾類：采集設備、外圍設備、觀測設備和軟件模塊。采集設備包括主采集器和若干個分采集器；外圍設備包括CAN總線、供電設備、通信設備、終端設備等；觀測設備包括風、雨、云觀測，蒸發觀測，紅外地溫觀測，氣壓觀測、溫濕度觀測及新增地面觀測模塊；軟件模塊包括各種業務軟件和嵌入式軟件。這四類氣象觀測設備之下的各構成模塊又由若干個可維修更換的元器件組成[2]。

在對地面自動氣象觀測設備分好類基礎上，開始確定運行狀態信息檢測點位置。主采集器檢測點的設置應包括主板溫度、主板電源、CAN總線、便攜式內存卡、全球定位系統、數模轉換器等十幾個檢測點。分采集器（氣候、地溫和溫濕三類分采集器）檢測點應包括主板溫度、供電類型、工作電壓、計數器模塊、數模轉換模塊、接口等二十幾個檢測點。不同檢測點的運行狀態檢測指標不盡相同，工作電壓電流的運行狀態有正常、偏高/偏低、未檢測、超上限/下限等幾種狀態；供電類型的運行狀態有交、直流兩種；采集器、通信裝置、收發裝置等的運行狀態有正常、故障等幾種狀態，傳感器、電纜的運行狀態主要有正常、損壞、接觸不良、偏高/低、超上限/下限等[3]。軟件部分的檢測點包括嵌入式軟件通信、參數設置，軟件運行狀態、嵌入式軟件時間同步性等，分正常、異常、錯誤、同步、不同步等幾種狀態。

2.2 檢測信息編碼設計

地面自動氣象觀測設備運行狀態檢測信息的編碼設計包括三部分，即狀態值、設備各組成結構單元和運行狀態名稱。對于地面自動氣象觀測設備運行狀態值的編碼可以用英文字母N和0到9的數字來表示。不同設備類型不同的運行狀態要分別進行統一編碼，例如傳感器、采集器等設備運行狀態為I類，這類設備的正常、故障和無檢查狀態分別用0、2、9表示，而無設備無配置則用N來表示。這幾個編碼在所有類型設備的運行狀態編碼中具有普遍適用性，均代表正常、故障和無檢查。而其余數字在不同類型設備中則分別表示其他不同的運行狀態。各組成結構單元的編碼采用NXX形式，XX為各結構名稱，而Z則代表狀態變量，如主分采集器的結構編碼分別為ZMC、ZCC，氣壓觀測的結構編碼為ZPP，能見度觀測的結構編碼為ZVV等。運行狀態名稱的編碼采用大寫的英文字母表示，不同結構下的同一種運行狀態可以采用相同的字母來表示，而對于同一結構不同運行狀態則采用數字來加以區分[4]。例如，8個地溫傳感器的工作電壓依次可以表示為PV1、PV2、PV3……。對于地面自動氣象觀測設備綜合運行狀態的編碼可以在各模塊編碼后加“S”后綴來表示，且運行狀態名稱的編碼必須要保證在三位，若不足三位可以用空格來補齊。

3 總結

綜上，在信息技術飛速發展，氣象觀測重要性日益突出的背景下，地面氣象觀測設備的自動化將會以較快的速度持續發展下去，地面自動氣象觀測設備運行狀態的檢測也將會得到快速的發展。所以在今后的研究和設計當中，應對地面自動氣象觀測設備運行狀態的檢測點進行合理設計，對運行狀態信息文件進行合理編碼，提高運行狀態檢測水準。

[1]汪波.用于地面氣象觀測的北斗衛星通信傳輸系統設計與實現[D].北京郵電大學,2012.

[2]翀裴 .綜合氣象觀測系統運行監控平臺（ASOM）設計[D].北京郵電大學,2012.

[3]張璇.全國區域自動氣象站運行監控系統研究與開發[D].電子科技大學,2015.

[4]李成偉.自動氣象觀測站數據采集器檢測儀設計與實現[D].西安電子科技大學,2010.

X3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-396-1