氣象儀器檢定自動化及數據共享平臺的開發

石建峰

摘 要：目前氣象部門使用的計量檢定設備還處于傳統階段，把氣象儀器檢定自動化成了關注的話題，在改造上給出了各子系統的設計原理的程序步驟，采用串行通信技術實現檢定數據的自動采取，并且建立檢定數據庫等。這個平臺的建設，可以實現檢定系統全面自動化，減輕了勞動力度，排除因為人為檢查出現的誤差，在減少時間的同時提高整個工作效率。

關鍵詞：自動化；氣象儀器；檢定；平臺

中圖分類號：TH765 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0028-02

氣象儀器的檢定是整個氣象部門最基本的服務系統，可以保證氣象技術裝備檢測到最精準的資料，可靠的量值傳遞是氣象檢測的一種保證。在氣象現代化建設發展中，氣象的計量檢定系統建設遭到停懈，在計量方法上已經遠遠不能滿足現氣象現代化發展需求，不能滿足越來越多的氣象儀器檢定的需要。為了提高檢測工作的工作效率，避免因為認為而產生的誤差，降低檢測人員的勞動強度，并且提高檢測的精準度已經準確度，對氣象儀器、自動化的檢測需求，要想解決目前的問題就必須要讓自動氣象站的方法規范、配置自動氣象站的檢定準則，研究出一個檢定綜合管理的平臺，以適應自動化建設發展的需求，實現現代化計量、質量的管理與信息資源管理的體系。

1 傳統地面氣象觀察儀器

1.1 氣溫檢測儀器

我國采用了地面氣象觀測溫度傳感器之后，氣溫的檢測實現了數字化的現實與自動化的觀測。通過其把以往玻璃液體的溫度檢測表，在未來的幾年內被淘汰掉。因為地面檢測溫度傳感器具有很高的分辨度與穩定性，在一定的時期內曾經是往氣溫測量方向進行發展的[1]。目前很多地面氣象自動觀測以上都使用了四線的鉑電阻，這種溫度測量的方法可以說很滿足氣象組織的測量，其精準度也達到了需求狀態，其中測量的誤差不是很大，采用了較高的電路器把誤差降到了最低。鉑電阻溫度傳感器，可以在今后受到很大的推廣，其穩定性很強，在未來氣象檢測組織內可以常見這種檢測儀器。

1.2 空氣濕度檢測儀器

地面的空氣濕度檢測儀器主要運用有機膜濕敏電容、通風干濕表等。并且這些儀器以及做了檢定投入到使用當中，電測通風趕濕表的誤差程度較小為2%左右，其它的濕度檢測儀器的誤差為4%左右。對濕度傳感器的驗證下，百葉箱濕表測量的誤差會隨著外界的風速而進行變化，在沒有風的情況下誤差甚至可以達到20%左右，毛發的濕度表誤差也是非常大的。通過分析研究所得出，毛發溫度表在20°以下的時候，并不能反映濕度的變化數值了，通過實驗調查的研究，可以明確的檢測出濕度觀測儀器都存在一定的誤差，并且都需要進行一些改進。

鉑電阻通風干濕法，在0°的市場上已經占有很大的地位了，可以取代其他溫度儀器進行檢測。與此同時與大自然相結合，把大自然的大氣條件作為動態溫度的標準進行研究，并且研究出了較為成功的通風干濕表。在0°上下不是很大的情況下，通風干濕表的測量精準度會有所下降，在0°以上使用的時候，可能會出現因為加水不當等，導致了測量誤差較大。所以熟讀測量儀器的研究非常重要，要掌握0°以上和0°以下的問題，制造出一個全天氣濕度變化傳感器[2]。目前有兩種傳感器已經收到了廣大關注，濕敏電容傳感器與氯化濕度傳感器，這兩個傳感器已經在氣象組織得到了廣泛的應用，在濕度檢測誤差上有了很大的改進。不管是氯化傳感器還是濕敏電容傳感器，目前誤差都在3%左右，只有在低溫的情況下兩種傳感器的精準度高于鉑電通風干濕表，所以，在較長的一段時期內，鉑電通風干濕表、氯化傳感器、濕敏電容傳感器都會被廣泛應用。

1.3 氣壓測量儀器

我國對于氣壓傳感器的試驗有很多年了，把數字氣壓表等取代了水銀氣壓表。通過不同測壓器的試驗與應用，振筒氣壓儀器取代水銀儀器是被人們所接收的，水銀氣壓的誤差與污染也隨之被消除掉，水銀氣壓測量儀器將成為過去式。在振筒氣壓儀器的使用中，比水銀氣壓儀器的精準度有所提高，而實現了氣壓自動觀測自動化，促進了自動氣象觀測儀器的發展進度，但也存在不穩定的現象，所以相關人員還在不斷試驗研究，用新的測量儀器取代振筒氣壓儀器檢測。

2 平臺建設的目標與內容

在原有的檢定基礎上進行平臺建設的目標，與新設備和設備的標準相結合，按照新的自動化程序進行，開發出檢定自動化采取系統與控制機通的應用軟件，可以對溫度、濕度、風速、雨天等進行檢查自動化管理。平臺建設的內容包括了溫度自動化檢測的子系統、濕度自動化檢測的子系統、風速自動化檢測的子系統以及雨量自動化檢測的子系統等，形成一個檢測業務管理系統。

3 系統設計思想與各子系統的實現

3.1 系統設計思想

自動氣象站的建設是數據采集器、數據處理器等為一體的自動觀測儀器，各個傳感器的都是電信號輸出，隨著時間的變化精準度也在變化，所以就必須要進行檢查和校準，平臺利用計算機進行自動采取測感器的數據，把各個檢查出的數據進行分析、誤差進行計算、進行結果判斷以及最后處理，生成最后的報表，再通過網絡向中心數據庫進行傳輸檢測并且存檔[3]。

3.2 溫度檢定子系統

溫度的傳感器裝置是采用了銀河試驗儀器廠生產的低溫槽，把標準的溫度表與檢測溫度的傳感器，一起放在溫度恒溫箱內，通過對溫度恒溫的控制來改變溫度的高低，并且可以利用采集器自動采取溫度點的標準性，以及被檢測溫度傳感器的測量數值，對兩個溫度值進行比較，通過對比完成最終的檢定結果。

3.3 濕度檢定子系統

溫度的傳感器裝置則采用了氣象海洋儀器的濕度檢定箱，把濕度的標準表與測量濕度的傳感儀器裝置在一起，防盜濕度檢定箱內，通過對濕度發生器的控制采取出濕度數值，和測傳感器的濕度數值，對兩個濕度值進行比較，得出濕度傳感器的精準數值，通過對比完成最終的檢定結果[4]。

3.4 風素檢定子系統

風速的傳感器檢定裝置是運用了回路風洞裝置，并且與大氣探測技術研發的風速傳感器相結合，通過對數字的變頻器的頻率來改變風洞裝置的轉動速度，把風速傳感器放置到風洞中，把傳感器的數值與數字表的數值進行比較，并且得出風速線性的方程，通過得出的風速線性的方程來判定是否合格，以此來完成最終的檢定結果。

3.5 雨量檢定子系統

雨量傳感器檢測裝置運用了氣象儀器廠所生產的雨量檢定箱，雨量檢定子系統的原理是運用了標準化的雨量發生器，通過雨量發生器對被測雨量傳感器的采集數據控制，并且把標準值與被測值相比較，得出的雨量傳感器比較準確，以此來完成最終的檢定結果[5]。

3.6 氣壓檢測子系統

氣壓的檢測裝置是航空儀器廠所成產的氣壓檢定箱，并且設置好檢定點，讀取其數字微壓表數值，當達到標準的檢測定點時，讀取的檢測氣壓傳感器數值，把標準氣壓數值以被測氣壓數值進行比較，通過這個標膠得出氣壓傳感器的標準數值，以此來完成最終的檢定結果。

4 結語

氣象檢測在不斷發展，從以前不夠成熟的技術轉變成日漸成熟的技術。氣象儀器檢定自動化與數據共享平臺，是對自動檢定技術與方法的嘗試，系統將檢定的過程物理內容轉換為數字形式，嚴格的按照自動傳感器技術的需求。運用面積側風的方法，只是比傳統的檢測辦法增加了一個光經緯儀，增加了兩個基本線路，能夠自動記錄功能數字式光學經緯儀的定型生產，充分利用現代通信技術，并且官學經緯儀器只需要一人進行操作，比傳統測風手段更加方便。綜上所述，面積側風方法不僅是光學經緯儀的傳統側風方法的改進，還是為了提高精度對流層風的參數應用途徑，所以很值得進行廣泛的推廣，充分發揮其價值。

參考文獻

[1]高爐東.自動氣象站自動化檢定系統設計與實現[D].電子科技大學，2012，12（24）.

[2]杜建蘋.氣象技術裝備自動化管理與全壽命跟蹤研究[D].北京郵電大學，2012，09（18）.

[3]沙峰，劉高飛，王曉蕾，王洋，吳展.軍用氣象計量軟件導出需求研究[J].氣象水文海洋儀器，2011，11（02）：12-15.

[4]楊志偉，劉軍，孫文博.氣象儀器計量檢定管理系統的設計與實現[J].吉林氣象，2010，12（03）：40-44.

[5]張艷艷，陳蘇婷.《氣象儀器》課程的教改探索與實驗[J].科技信息，2012，10（05）：240+179.