气象应急车工作原理解析

气象应急车工作原理解析

摘要随着城市气象服务的发展，气象在人类的生活生产中扮演着越来越重要的作用。而近年来，各类气象突发灾害增加，如何更好地应对紧急情况下气象数据的监测是当下的一个重要难題。本文拟在介绍一款自动期限应急车的工作原理和数据传输方法。

关键词气象；应急；原理

前言

随着全球变暖，各种极端气候异常，日常生活对气象服务的需求越来越多，气象与生活的关系也越来密切。为更好地将气象服务于生活，通过气象应急车提供移动式的气象服务会是一个重要的途径。气象应急车上最重要的功能就是采集现场数据，并安全及时的传输到指挥中心，为指挥中心的决策提供数据依据。数据采集和传输的方法有很多，采取一个合适的方法可以更好的保障这块功能的稳定。

1 系统简介

气象要素采集和传输系统由要素采集器、综合处理器、数据发送模块、电源支持模块、数据显示终端和3G数据传输模块等组成。要素采集器由采集箱、移动式电源箱、电容式温湿度传感器、风向风速传感器、防辐射罩、通讯模块、通信电缆、雨量传感器电缆和风传感器等构成。温度传感器负责感应环境温度、气压传感器负责测量大气压强、雨量筒负责测量降水、风向标负责测量风向风速、湿度计负责感应空气的湿度。综合处理器是这套数据采集系统的核心，负责把各传感器等传输过来的电信信号处理成数据，统一编码并形成规范的报文，然后通过数据发送模块将数据通过无线方式传输出去。数据显示终端，一般来说就是一台迷你型的电脑，可以通过显示器实时查看采集系统的数据。传输模块跟数据发送模块类似，都是用来传输数据，差别在于数据发送模块是直接采用modem将原始数据传输到指挥中心的服务器，在服务器上有中心站软件解码然后形成数据报文。数据传输模块是在显示终端的电脑上，把生成好的报文文件通过网络直接传输到指挥中心的服务器，在服务器上不需要解码就可以直接读取内容[1]。

2 系统组成

2.1 系统概述

气象应急车上的车载自动站用的是ZQZ-CY型，可以测量风向、风速、温度、湿度、雨量和气压等要素。可以用笔记本电脑在现场读取数据。该自动站的整机是模块设计，能够迅速地安装和使用。

2.2 数据采集与传输

数据采集器是整个系统的核心，它包括接口与保护电路、主控单元、数据存储器、通信接口电路、实时时钟等部分。数据采集器以单片机为基础，通过其内置程序控制传感器采集频率，实现不同气象要素的数据采集、计算、存储和传输。

（1）风向传感器

风向变换器采用精密到点塑料电位器，电位器安装在柱作座内，尾翼转动的角度通过逐渐顶部的按键和连接器传送到电位器的接口上。

（2）风速传感器

风速变换器采用电磁感应原理，当安装在螺旋桨上的磁极旋转时，线圈中就会激发出交流脉冲信号。

（3）温度传感器

温度传感器的感应温度的元件为pt100铂电阻，在0°的时候电阻值为100Ω，温度每上升或者下降1°，电阻值增大或者减小约0.39Ω。采集器用四线测量方法测量pt100铂电阻，通过上述温度与电阻值的对应关系得出温度。

（4）湿度传感器

湿度传感器的感应元件为高分子湿度敏感电容，湿度传感器的输出信号为0-1v的直流电压，对应0-100的相对湿度。

（5）气压传感器

气压传感器为智能化传感器，通过RS-232串口传输气压数据，采集器直接从串口读取得到气压值即可。

2.3 数据采集工作原理

数据采集是数据来源的根本，温度采集器一般是放在应急车的车顶，用于实时感应室外温度。气压传感器也是安装在车顶，根据大气压强的变化来感应数据值。雨量筒是直接固定在车顶上，降水数据会直接被感应器转换成电子信号数据。风向标是用于测量风向风速的，按照要求在测量的时候风杆要升起3到5米才能更准确的测量当地的风向风速。湿度计一般采用湿敏电容或者是湿敏电阻来感应环境湿度的变化。综合处理器根据各自的感应器的电子信号强度编码成特定的数据报文，这些报文以无线的方式发送到服务器的中心站软件上[2]。

2.4 数据显示终端

气象应急车上配备有车载的电脑，所有的车载气象传感器检测到的数据可以

直接在车载的电脑显示器上实时显示出来。技术人员等只需要坐在车上就可以实时查看到周围环境的各种气象要素数据，为当地的指挥决策提供气象参考数据。

2.5 数据传输模块

数据传输模块是区别与GPRS数据传输的另一种数据传输模式，它可以直接传输车载自动站软件生成的报文到中心站服务器。

3 系统未来扩展方向

虽然这套气象应急车系统已经具备有数据采集和传输的功能，但要更进一步做好气象服务，还需要做些扩展。目前的数据采集系统是安装固定在应急车上，这会导致在某些特殊的地理位置，应急车无法到达，因此应急车的车载自动站也无法检测该位置的环境气象要素。应考虑准备一台轻便的数据采集系统，数据直接通过手持显示终端查看数据，也可以将数据直接传输到中心站数据服务器或者车载显示屏上。在数据传输上，目前的数据传输效率比较慢，如果能有更高效的数据传输通道，就可以更好地为现场决策提供依据[3]。

4 结束语

气象应急车在气象为生活服务中的作用越来越强大，气象要素的采集和传输是应急车功能的核心，保障好气象数据的采集和传输是气象应急车运行的基本保障。由于目前无线信号主要是覆盖在城区，而通常来说气象应急车都是开到郊区野外，这些地方信号会偏弱或者根本没有，这个时候数据的传输系统的将面临一个新的挑战。

参考文献

[1] 李香平.3G终端硬件技术与开发[M].北京：人民邮电出版社，2008：117.

[2] 冀常鹏，刘超，刘建辉.A VR单片机GSM/GPRS应用技术[M].北京：国防工业出版社，2011：59.

[3] Akesson S. GPRS，general packet radio service[J].IEEE International Conference on Universal Personal Communications，2002：1（3），640-643.

何敏（1983-），男，浙江开化人；毕业院校：北京航空航天大学，专业：计算机科学与技术，学历：本科，现就职单位：开化县气象局，研究方向：气象服务。