探究自動氣象站現場校準方法

高毅超 陳靜宜 葉洛

摘要 近年來，我國氣象計量工作水平不斷提高，自動氣象站的校準工作顯得尤為重要。當前，自動氣象站在現場校準工作開展過程中主要采用人工操作的方式進行，實際工作效率不高。針對自動氣象站的校準工作展開討論，分析自動氣象站在執行現場校準過程中常見的相關問題，并在此基礎上提出了一些對應的優化措施，旨在通過云技術的應用，提升自動氣象站現場校準的效果。

關鍵詞 自動氣象站;現場校準;云技術;物聯網

中圖分類號：P415.12 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2021）12–0057–02

近年來，隨著我國科技水平的不斷提高，自動檢測化技術水平也有了飛速的發展。基于氣象觀測的自動化技術條件不斷提升，對應的氣象觀測數據相比傳統的操作方式有著更高的準確性。因此，為從根本上提高自動數據觀測的精確度，自動氣象站需要定期展開校準工作，從而促進相關工作的順利開展。此外，在氣象計量檢查的過程中，相關技術人員需要充分結合時代發展的要求，明確自動氣象站工作的基本技術原理，并在此基礎上了解各個行業的發展需求，全面擴大自動氣象站信息監測的覆蓋面。

1 自動氣象站校準方法簡介

當前，大部分數據實驗室在開展相應校準工作的過程中，需要通過數據匹配的方式尋找有效的氣象站校準方法，工作室需要充分討論實際環境下的鑒定條件，利用當前較為先進的數據采集設備，搜集現場的具體信息數據，以此作為自動氣象站正常運行的保障。相關工作人員需要全面地調整自動氣象站的移動系統，從而提升自動氣象站系統工作的穩定性。自動氣象站在執行移動計量的過程中，一般會包含不同類型的設備，并且相關的設備中均具有一定的通信功能，因此，在實際應用中，操作人員需要精確記錄歷史數據，并且進行計量與核對，最大程度地提高當地數據庫的真實性與穩定性[1]。

在校準工作開展過程中，大部分情況下均以數據錄入為主。近年來，我國開始對各個市級自動氣象站的校準系統進行維護與更新，通過加裝通訊設置接口的方式，提高無線通信功能的穩定性。因此，在應用過程中，觀測現場會全面控制整個校準過程，其中，分散的設備主要包括校準傳感器、數據觀測系統等，這部分數據主要保存在本地數據庫，而沒有上傳至云端實現共享存儲。自動氣象站在現場檢測的過程中，可以核查自動氣象站的多種要素，由于系統在設計過程中呈現出一體化的發展模式，因此，在開展相關工作的過程當中，可以對多種要素進行系統化的核查[2]。基于多模塊的無線通信技術在具體應用的過程中，需要檢測現場各種設備的運行狀態，自動氣象站還需要進行系統性的核查，在檢查的過程中并不包括對環境設備進行控制。

現階段，氣象行業在整體發展的過程中，最為有效的計量解決方法就是實驗室校準和現場校準充分結合。隨著我國多地已開始建設傳感器實驗室，自動氣象站現場校準技術得到了廣泛的應用。由于并沒有針對業務進行統一管理，以至于在展開相關審核工作的過程中，并不能對數據進行現場校準。為解決自動氣象站無法開展批量任務的問題，需要對管理模式的統一性進行設置。

2 硬件系統設計

2.1 基于云技術的移動計量網絡設計

為有效保障自動氣象站計量的效率，需要對現場進行自動化校準，核對相關的數據信息，針對證書的相關內容進行信息化管理。在云端技術的基礎上設計對應的新型網絡，系統在整體建設包括云平臺建設、建立地級市的移動校準系統，通過移動網絡建立云端服務器，實現異步通信或同步通信。

2.2 移動校準系統物聯網架構

現階段，氣象行業在整體發展的過程中普遍使用自動氣象站，應用現場總線布局的方式。傳感器和分采集器在具體應用的過程中，一般通過總線和其他設備連接。校準項目還需要應用其他的輔助設備，將不同的設備通過同一種通信方式連接，以便實現統一化管理。通過應用物聯網的架構，可以使得標準設備和輔助設備有效連接。在此基礎上，還需要應用無線協議轉換器。在應用無線AP組網的過程中，通過物聯網可以有效控制輔助設備線。此外，還需要應用被測傳感設備。傳感器實驗室的補充設備用于自動氣象站的現場校準，以實現各項設備的綜合采集。

2.2.1 地溫傳感器的現場校準 在使用綜合設備的過程中，會選擇精密度較高的數字溫度計作為溫度標準設備，利用溫度標準設備對控制點進行全面管理。在校準的過程中，會應用低溫傳感器對傳感設備進行批量校準，應用自動氣象站采集設備調整轉換器[3]。針對多種溫度的傳感器設備進行自動讀取，從而獲得上位機會，通過協議內容有效地讀取轉換設備的數據，從而可以設定更加精準的數字精密溫度標準值。在構建協議的過程中，需要了解不同設備的運行特點，按照協議的具體內容進行轉換。

2.2.2 雨量傳感器的現場校準 在現場校準的過程中，常見的雨量傳感器為HY-AJS2型雨量校準儀。內部所設置的標準器通常情況下是一個標準的容量瓶，因此，在開展相關工作的過程當中，需要選擇與之相匹配的校準儀通信方式。雨量傳感器在接收相應信號的過程中，信號傳輸的過程就等于進行標準調試，完成一系列的操作之后才可以被發送至上位機。

2.2.3 能見度儀的現場校準 能見度儀在進行現場校準的過程中，要選擇能見度與之相匹配的校準條件。操作人員需要了解系統的運行狀況，根據系統的運行情況對現場的各項設備進行自動校準，以便使用調試端子調整上位機的情況。應用調試端子的過程中，需要選擇上位機可以接收到的校準指令，在整體輸出的過程中還要考慮設備的可控范圍。

2.2.4 數據采集器的現場校準 傳感器校準在具體實施的過程中需要應用到實驗室，由于實驗室的各方面條件相對而言更加符合綜合檢測的相應標準，為進一步保障系統觀測性能，需要對不同的設備標準進行調整，根據數據的收集內容，可以對設定的標準進行調試，以更好地推動系統的運行。

隨著科學技術的快速發展，逐漸出現了便攜式的多功能氣象站檢測設備，這種檢測設備的出現為后續的檢查工作帶來了極大的便利。此外，物聯網的廣泛應用也進一步保障了系統的運行，通過無線通信協議可以有效地控制各個分機。在應用氣象站采集設備的過程當中，需要針對測量的通道設定標準信號。檢測設備在運行的過程中，需要對接口簽訂一定的協議，通過優化和調整協議內容，連接轉換設備和上位機。氣象檢測儀器在具體運行的過程中會向主設備發送指令，主機可以有效控制每一部分的分機，并且采集系統運行過程中出現的數據。氣象計量管理部門會維護每一個站臺的信息，根據校準計劃開展各項工作，建立云平臺，以便于可以對不同的校準系統發送信息[4]。省級的云平臺會接收地市級的系統信息，然后由計量管理部門審核相應的信息，最后由特定的管理部門審核簽發的證書。地方部門在開展相應工作的過程中，可以登錄云平臺下載相應的信息和內容。針對云平臺設定的校準參數，各系統在具體運行的過程中，需要調整項目內容，讀取標準器的相應內容，以便將這些數據傳輸至省級云平臺。

3 現場校準工作流程

在云技術的基礎上，自動氣象站在開展現場校準工作的過程中，可以科學、合理地劃分相應的內容，以更好地開展協同工作。操作人員需要調整校準系統，檢查云平臺發布的參數配置是否符合實際情況，結合實際內容對系統進行更新和調整。校準項目在實施的過程中會應用到標準設備，此外，還會應用到協議轉換設備，在選擇校準站點的過程中一般會采用上位機軟件，該軟件能夠自動記錄系統運行產生的數據，自動檢查系統在運行的過程中是否存在異常。在開展系統檢查工作時，如發現項目存在異常，應立即暫停運行。云平臺在整體建設的過程中，局部并不具備聯網的條件，這時就需要應用到氣象內網環境，以便重新上傳整體數據。現場的校準設備如果被任意更改，工作人員需要登錄平臺維護數據信息。相關的氣象計量管理部門也需要審核現場的數據，審核完成之后還需要頒發相應的標準證書，以便更好地開展后續工作。

4 結束語

氣象站在開展校準工作的過程中，需要針對特定的情況制定補充方案，確保能夠更好地開展新型自動氣象站計量檢定工作，提高計量鑒定工作的自動化和信息化水平。在建立移動計量系統的過程中，需要了解相應的實踐工作內容，針對校準項目引進相應的輔助設備，從根本上提高現場的校準工作效率和質量。校準工作在開展的過程中，大多數由上位機軟件控制，可以有效提高系統工作的自動化水平，同時降低工作人員的勞動強度。通過提高現場校準工作的規范化水平，可以實時傳輸數據，省級的云平臺也可以及時獲取相應的信息，進一步實現現場校準工作向信息化、智能化、現代化發展，有效推動校準工作的穩定開展。

參考文獻

[1] 邊澤強，沙奕卓，賀曉雷.自動氣象站移動計量檢定系統設計與實現[J].氣象水文海洋儀器，2011，28（4）：74-77.

[2] 張建敏，羅昶，王建森，等.省級氣象計量檢定業務自動化系統[J].應用氣象學報，2012，32（2）：251-256.

[3] 孫嫣，樣宗波，韓廣魯，等.移動氣象計量現場校準核查信息系統[J].電子測量與儀器學報，2017，31（10）：1633-1640.

[4] 黎志波，章維東，計博嚴.區域自動氣象站現場檢測系統設計與實現[J].氣象水文海洋儀器，2017，34（1）：41-44.

責任編輯：黃艷飛

Discussion on Field Calibration Method of Automatic Weather Station

GAO Yi-chao et al（Fuzhou Agrometeorol-ogical Experimental Station， Fuzhou， Fujian 350014）

Abstract In the overall process of meteorological measurement， the field calibration of automatic weather station is one of the important ways. At this stage， the technology in the specific application process depends on manual operation， and the whole work efficiency is relatively low. This paper analyzed and studied the field? calibration of automatic weather stations， discussed the existing problems， and formulated targeted solutions， hoping to effectively improve the field calibration level of automatic weather stations on the basis of cloud technology.

Key words Automatic weather station; Field calibration; Cloud technology; Internet of things