Как работает автоматическая метеостанция?

Автоматическая  метеостанция  — это устройство, которое может автоматически наблюдать и хранить данные метеорологических наблюдений, в основном состоящее из датчиков, коллекторов, интерфейсов связи, системного источника питания и т. д. Это высокоинтегрированное устройство для автоматического сбора, записи и передачи данных об атмосферных условиях. Оно способно контролировать и записывать широкий спектр метеорологических элементов в режиме реального времени без прямого вмешательства человека. Оно обеспечивает важную поддержку данных для прогнозирования погоды, климатических исследований, мониторинга окружающей среды, сельского хозяйства, водного хозяйства, транспорта, авиации, океана и других областей.

Принцип работы автоматической метеостанции охватывает множество аспектов, таких как функция автоматизации, сенсорная технология, обработка данных и т. д. Эти аспекты тесно взаимодействуют для реализации мониторинга в реальном времени и передачи данных метеорологических элементов, предоставляя пользователям своевременную и точную информацию о погоде. Ниже приводится подробное объяснение этих аспектов:

I. Обзор принципа работы автоматической метеостанции

Автоматическая метеостанция преобразует изменения соответствующих метеорологических элементов в соответствующие изменения электрических сигналов через датчики, и такие изменения фиксируются сборщиком данных, управляемым микроконтроллером, и линеаризуются и калибруются для реализации преобразования инженерных величин в элементарные величины. В то же время осуществляется контроль качества данных для обеспечения точности и надежности данных. После предварительной обработки выводится значение каждого метеорологического элемента в реальном времени и передается на центральную станцию или пользовательский терминал через коммуникационный модуль для получения и анализа пользователями.

Во-вторых, функция автоматизации автоматической метеостанции

1. Автоматическое наблюдение: автоматическая метеостанция может автоматически выполнять измерение и наблюдение за метеорологическими элементами без ручного вмешательства. Это значительно снижает нагрузку на наблюдателей и повышает эффективность наблюдения.

2. Запись и хранение данных: Автоматическая метеостанция оснащена функциями записи и хранения данных, которые могут непрерывно записывать данные наблюдений и сохранять их во внутренней памяти или на внешних устройствах. Пользователи могут в любое время запрашивать исторические данные для сравнения и анализа.

3. Передача данных и мониторинг в реальном времени: автоматические метеостанции обычно могут передавать данные наблюдений через проводные или беспроводные средства для реализации мониторинга в реальном времени и удаленного доступа. Это позволяет пользователям получать самую свежую информацию о погоде в любое время и в любом месте, а также быть в курсе изменений погоды.

В-третьих, сенсорная технология

Автоматические метеостанции используют различные датчики для измерения различных метеорологических элементов, таких как температура, влажность, атмосферное давление, скорость ветра, направление ветра, осадки и т. д. Эти датчики обычно характеризуются высокой точностью, высокой стабильностью и высокой надежностью и могут точно отражать изменения метеорологических элементов.

Датчики температуры: широко используемые платиновые резистивные датчики температуры, которые путем измерения изменений сопротивления отражают изменения температуры.

Датчики влажности: такие как чувствительный к влаге емкостный датчик влажности, который измеряет изменения значения емкости для отражения изменений влажности.

Датчик барометрического давления: например, датчик барометрического давления вибрационного цилиндрического типа или емкостный датчик барометрического давления мембранного типа, который посредством измерения изменений барометрического давления отражает изменения атмосферного давления.

Датчики скорости и направления ветра: датчики скорости ветра (например, датчик скорости ветра с чашкой) измеряют скорость вращения для определения скорости ветра; датчики направления ветра (например, датчик направления ветра с одним крылом) измеряют направление вращения для определения направления ветра.

Датчик дождя: например, датчик дождя в виде ведра, измеряющий количество переворачиваний ведра, чтобы отразить изменения в количестве осадков.

Датчики света и радиации: измеряют интенсивность солнечного излучения, что имеет решающее значение для сельскохозяйственных и климатических исследований.

Датчик видимости : используется для измерения видимости в атмосфере, т. е. ясности, с которой можно наблюдать объекты. Он оценивает видимость, определяя рассеяние или ослабление света, и обычно используется в мониторинге погоды, управлении движением и авиации. Эти датчики предоставляют данные в реальном времени для помощи в анализе окружающей среды и принятии решений.

В-четвертых, автоматическая обработка данных метеостанции

1. Выборка и обработка данных: сборщик данных выбирает и обрабатывает электрические сигналы, выходящие из датчиков, и преобразует их в распознаваемые значения метеорологических элементов. В то же время осуществляется контроль качества данных, исключая аномальные значения и ошибочные данные.

2. Хранение данных: обработанные данные о погодных элементах хранятся во внутренней памяти коллектора и могут быть скопированы и экспортированы в соответствии с определенным форматом и циклом.

3. Передача данных: данные о погодных элементах передаются на центральную станцию или пользовательский терминал через модуль связи. Метод передачи может быть проводным (например, оптоволокно, кабель и т. д.) или беспроводным (например, GPRS/3G/4G, Lorawan, спутниковая связь и т. д.).

4. Анализ и применение данных: программное обеспечение на центральной станции дополнительно анализирует эти данные для создания отчетов о погоде, карт и прогнозов для использования метеорологами, специалистами по сельскому хозяйству, авиацией, судоходством и другими отраслевыми пользователями.

V. Как помочь пользователям получить информацию о погоде

1. Отображение данных в реальном времени: пользователи могут просматривать данные и графики метеорологических элементов в реальном времени через экран компьютера или приложение мобильного телефона и другие терминалы, чтобы понимать текущие погодные условия.

2. Запрос исторических данных: пользователи могут запрашивать исторические данные, сравнивать и анализировать их, чтобы понять тенденции и закономерности погоды.

3. Прогноз погоды и предупреждения: на основе данных, предоставляемых автоматическими метеостанциями, метеорологические организации могут составлять прогнозы погоды и предупреждения и передавать их пользователям по различным каналам, чтобы помочь им принять меры предосторожности и преодоления последствий.

4. Анализ долгосрочных тенденций: данные, собранные за длительный период времени, помогают анализировать тенденции изменения климата, что имеет большую ценность для научных исследований, сельскохозяйственного планирования, городского планирования и т. д.

Принцип работы автоматической метеостанции представляет собой высокоинтегрированную систему, которая использует передовые сенсорные технологии, возможности сбора и обработки данных, а также коммуникационные технологии для реализации непрерывного и автоматического мониторинга атмосферных условий.