地面自動氣象觀測設備運行狀態信息檢測技術

摘 要：通過地面自動氣象觀測設施運轉狀態信息檢測技術，分析了檢測點的設計，比如設施劃分級別；檢測信息設計的詳細分類。接著對檢測信息的編碼設計進行了闡述，如結構單元編碼，針對狀態結構中的每個子組成的單元編碼。最后對狀態文件設計進行了簡單的概述，如文件的名稱和內容。

關鍵詞：地面自動氣象觀測；設備運行狀態；信息檢測技術

一、關于檢測點的設計分析

1.設施劃分級別

設施劃分級別是開展儀器設備運行狀態監管的基本工作，經過細化儀器設施的結構，方便開展基本零部件或者重要零部件的運營狀態檢測點設計，給往后進行遠程監測提供一個可靠的信息。根據兩代站作為代表性的地面自動氣象觀測設施可以劃分成觀測、收集、外圍設施以及軟件設備，而觀測一般由氣壓觀測、濕度觀測、云能天、雨量觀測、地溫觀測、蒸發觀測、輻射等觀測模塊組成。收集一般由多個分采集器以及主要的采集器組成，外圍設施一般有通訊傳輸、終端業務、軟件設施、附屬設施、供電體系等。軟件設施通常包含了兩個部分：一則是嵌入式軟件設施，二則是業務軟件設施。觀測模塊一般是連接到采集系統之上、具備可以插拔式的設計，而且具備一定狀態自檢性能的集合體，其是由有關電子鏈路、設施運轉微型診斷體系、顯示體系等組合而成的。

2.針對檢測信息設計的具體分析

一般而言，檢測信息設計就是在設施劃分級別的基礎上把監控點進行劃分，然后對每一個可以監控的點開始進行詳細且具體的狀態規定設計。第一，關于主要的采集器。根據主板溫度、電源以及交流供電等與方便攜帶的CF卡、全世界定位系統、CAN總線、數字轉化器等檢測點開始進行設計。第二，關于分采集器。其是由氣候分采集器、地溫分采集機器、濕度采集器這幾部分組合而成。根據主板溫度等物理參數和電路板、通訊電纜、接口等檢測點開展設計工作。第三、關于溫濕度觀測模式，其傳感器狀態監測參數一般是由工作的電壓、電流、信號線、電壓等等組合成的。另外，但濕敏電容發生問題或者長時間在高溫或者高濕度的情況下，濕度值一直顯示100%并且一直保持不變，造成觀測沒有效果，而且還需要對濕敏電容狀態開展檢測工作。第四，關于氣壓觀測，當前自動氣象通常都使用功能的是氣壓傳感器，其是由芬蘭某公司生產的PTB220智能全補償數字氣壓傳感器，這種類型的傳感器供電電壓時在20到30伏，電流平均值一般比20mA還要小，經過檢測供電電流和電壓等能夠充分了解到傳感器的工作狀態。第五，關于風觀測，一般是根據型號電壓和電流等顯示傳感器的工作狀態。第六，關于雨量觀測，當前的自動氣象雨量傳感器通常是采用雙翻斗雨量筒。當降雨量達到0.1毫米的時候，經過計算翻斗翻動，磁鋼對干簧管進行掃描，讓干簧接點由于磁化然后閉合一次，輸出一個電路導通脈沖，就等于0.1毫米的雨量，而雨量的脈沖信號經過濾波以及整形以后被計算器計數，那么CPU每到1分就會讀取這個計數器的內容來獲取降雨量的值。第七，關于地溫觀測，地溫通常由地表的溫度、草面的溫度、深淺層地溫、雪面地溫等組合而成的。第八關于能見度感測，當今兩代站能見度使用前向散射儀器，一般是根據采集器和外圍設施等組合而成的。第九，供電體系，通常是根據防雷、蓄電池模塊、充電器等組合而成的。第十，關于軟件，一般是由業務軟件以及嵌入式軟件構成的。

二、關于檢測信息的編碼設計分析

1.每組成結構單元編碼分析

通常來說，狀態結構的編碼使用的是ZXX表示的，這個Z是指狀態變量；XX是指各個狀態結構類的名稱，就像ZMC，這是表示的采集器。因為地面氣象要素傳輸的數據文件格式中針對溫度、濕度等因素數據段分別設置了標識符，地面自動氣象觀測設施結構類的編碼首要和已有業務地面數據文件格式里面對應的字段標識符一致，就像溫濕觀測編碼是ZTH一樣。而狀態結構類的編碼一般不會高于三位英文字母。

2.針對狀態結構中每個子組成的單元編碼分析

這種類型的狀態名稱使用功能的英文字母是大寫加上數字來顯示的。其中大寫的英文字母代表的是各個狀態名的名稱，且不同的狀態結構類的同樣類型的狀態名使用的是一樣的英文字母表示。舉個例子，主要采集器的供電電壓與天氣分采集器的供電電壓都是使用的PV，而數字除去標識狀態名之外，還是用與區分很多個傳感器的各個狀態名，就像地溫傳感器總共是10個。此外，如果狀態名代表的是自動站各個組成單元的綜合性狀態的時候，那么編碼一般使用S為后綴。當狀態名的編碼為2位的時候，可以使用功能空格補齊位數。

三、關于狀態文件設計分析

1.關于文件的名稱

由于地面自動氣象觀測設施每一次定時所形成的上傳文件，所以使用的是定長的文件等級方法通過ASCII字符輸入每一個記錄，登記末尾使用回車換行來完結。每一個要素的值高位不能夠填補空格的時候，則文件的名稱就可以定義為：Z-SURF1IIyyyyMMddhhmmssREQUFTM.XT。在這個文件成名的定義里面，Z代表的文件是交換資料，而SURF代表的是地面觀測，I代表的是其后字段代碼是側站區域的站號，IIiii是表示測站區域的站號，yyyyMMddhhmmss則表示的是文件生成的時間，R表示的是文件是狀態信息，EQU代表的是設施種類標識，FTM代表的是定時觀測信息資料，TXT則代表的是文本文件。

2.文件的內容概述

地面自動觀測設施運轉的狀態文件編排根據研究當中的設施運轉狀態監測信息以及編碼規則，與此同時，應當把長Z文件格式當做參照物，其具體的設計是：文件劃分成3行，以供是16段。這3行信息是：基礎參數行，有感測海拔高度、設施種類、臺站區域的站號、經緯度總共五組，每一個組采用一個半角空格開分割。自動站各個設施狀態監測標識行，有主要的采集器、天氣分采集器、溫濕度、風觀測、雨量觀測、地溫觀測等13種組合而成的狀態檢測標識。

四、結語

開展地面自動氣象觀測設施研制的時候，進行狀態檢測點設計以此來提供參照物。同時這種工作可以給別的氣象觀測設施運轉狀態檢測性能設計以及狀態文件編排提取基本的模板。可是不管是設施劃分界別的標準、檢測的規定，還是狀態文件格式，在詳細規定之中和實際業務運用過程中依然有很多可以改善的地方，因而還需要隨業務的改進而不斷進行調節。

參考文獻：

[1]李雁，周青，李峰.地面自動氣象觀測設備運行狀態信息檢測技術[J].氣象科技，2015，06：1030-1039.

[2]景亞來.地面氣象觀測設備運行狀態檢測技術[J].現代農業科技，2016，15：235+238.

作者簡介：袁玥 （1986-5-24） ，女，漢族， 吉林省樺甸市人 ，本科 ，助理工程師，從事氣象綜合業務工作。