自动气象站原理与测量方法

• 我国自动气象站研制工作始于20世纪50年代后期，
至今已有40年代的历史。70年代初研制出5台无 人自动气象站。90年代后期，我国第一批自动气 象站设计定型，并获准在业务中使用。截至2003 年，全国有1000多个台站使用了自动气象站，并 实现了组网。国产的自动站在质量、性能、适应 恶劣气候的能力方面与发达国家生产的自动气象 站有较大差距，主要受科学技术水平和经济因素 的制约。
4.自动气象站的基本要求
➢主要功能要求：
1、自动采集各类气象要素的观测数据，经处理后 发送至终端设备。
2、按照规定公式自动计算海平面气压、水汽压、 相对湿度、露点温度等，以及所需的各种统计 数据。
3、按照业务需求，编发各类气象报文，编制各类 气象报表（数据文件）和发送实时观测数据。
wk.baidu.com主要技术性能指标
第一章 概述
• 1、自动站的涵义 • 顾名思义，它是一个能自动采集、处理、
存储和传输地面气象信息的设备（装置）， 其功能类似一个自动气象站，但它还不能 完全代替一个观测员的人工观测。
• 自动气象观测系统，在网络系统中，自动
气象站也称子站，将许多子站和一个中心 站用通讯网络连接起来，形成自动气象观 测系统。从狭义上说是指自动气象站，从 广义上说是指自动气象站网。
• 自动气象站的组成一般由传感器、数据采
集器、微机、系统电源、通讯接口等组成。
• 传感器将气象参数转换成数据采集器所需
的模拟量、数字、频率等，以便进行测量， 数据采集器将传感器送来的参量按设定的 要求进行处理。经过处理的气象资料用有 线或无线方式传输给用户，或存储起来。
2、使用自动站的目的
• 如果需要将观测数据远距离发送，可在
设定程序控制下，通过发送设备定时进 行观测数据的传输，也可通过收发送设 备进行应答式数据收集和传输。
• 若配有数据存储卡（模块），可按设定
时次将观测数据存入其中，定期收回处 理。
自动站组成框图
2、工作原理
• 各个传感器的感应元件随着气象要素值的变化，
使得相应传感器输出的电信号产生变化，这种变 化由CPU实时控制的数据采集器所采集，进行线 性化和定标处理，实现工程量到气象要素量的转 换；对数据进行质量控制，通过预处理后，得出 各个气象要素的实测值。（比如温度，它采集到 的是一个模拟量，是一个低压信号，与温度是一 一对应的关系，那么在采集器里面经过定标处理 后就转化成实时的气象温度值了）
象站，配有终端设备。目前在业务上使用的就是 这类自动气象站。
• 无人值守的自动气象站是一种全自动的自动气象
站，只含有能实现自动测量的气象要素，要素的 多少根据用户的需要而定，可以定时或非定时的 采集数据，直接远距离传输给用户，也可以把此 数据存储在本站存储器内，定时回收处理。
6.国内、国外自动气象站发展概 况
• 第一代自动气象站：20世纪50年代末，有前苏联
研制的M36型自动气象站，美国研制的AMOS— III型自动气象站。缺点：观测要素少、结构简单、 准确度低。
• 第二代自动气象站：60年代中期，能适应较严酷
的气候条件，缺点：未能解决存储和传输问题， 无法形成完整的自动观测系统。
• 第三代自动气象站：70年代初，大量采用集成
• 随着大量自动气象站建设投入使用，提升了我
国地面气象观测站网的时空密度，对增强监测、 警报、预测能力，为科学研究、科学试验、天 气预报、气候预测、人工影响天气、城市环境 气象和气象灾害决策服务等方面，提供了更准 确、更及时、更有效的地面气象观测资料。
3.自动观测与人工观测的差异
• 仪器原理差异 • 时空差异 • 样本差异 • 时次差异
电路，实现了软件模块化、硬件积木化，单片 微处理器的应用使其具有较强的数据处理、记 录和传输能力，并逐步投入业务使用。
• 成熟的自动气象站：进入90年代以来，自动气
象站在许多发达国家得到了迅速发展，建成了 业务性自动观测网。如美国的（ASOS）、日本 的（AMEDAS）、芬兰的（MILOS）和法国的 （MISTRAL）自动化观测系统等。
自动气象站的主要技术性能指标：测量要素 及其测量范围，数据采样率，数据处理方法， 准确度，数据存储能力，数据传输方式等。
5.自动气象站的种类
• 自动气象站有不同的分类方法，按提供数
据的时效性，通常分成实时自动气象站和 非实时自动气象站两类。世界气象组织仪 器和观测方法委员会（CIMO）把自动气 象站分成提供实时资料的实时自动气象站 和记录资料供非实时分析用的非实时自动 气象站两类。
• 使用自动气象站可以提高观测站网的均一
程度和资料的时空密度，提高我国大气探 测的现代化水平，减少人工观测引起的误 差，从而提高地面观测资料的可靠性，减 轻观测人员的劳动强度。
• 在现有台站建设自动气象站，可以提高现有气
象台站观测资料的时间密度；在野外建设自动 气象站，可以提高观测资料的空间密度，如目 前大量建设的区域气象观测站。
• 如果配上微机终端可实时按设定的菜单将
气象要素值显示在计算机屏幕上，并按规 定的格式存储在计算机的硬盘上。在定时 观测的时刻，数据采集器将采集到的数据 传到计算机里经过微机处理后。还将气象 要素值存入规定格式的定时数据文件中。 同时可按规定，生成各种气象报告；对观 测资料进一步加工处理后，生成全月数据 文件，利用配备的打印机可打印输出气象 记录报表。
第二章 结构及工作原理
• 1、组成 • 自动站的种类很多，但不管是哪一种，其组成与
原理大致是相同的。自动气象站由硬件和系统软 件组成，硬件包括传感器、采集器、通讯接口、 系统电源、计算机等，系统软件有采集软件和地 面测报业务软件。为了实现组网和远程监控，还 须配置远程监控软件，将自动气象站与中心站联 接形成自动气象观测系统。
• 实时自动气象站：能按规定的时间实时
提供气象观测数据的自动气象站。
• 非实时自动气象站：只能定时记录和存
储观测数据，但不能实时提供气象观测 数据的自动气象站。
• 根据对自动气象站人工干预情况也可将自动气象
站分为有人值守的自动气象站和无人值守的自动 气象站。
• 有人值守的自动气象站是一种人机结合的自动气