導(dǎo)語：自動化氣象設(shè)備校準系統(tǒng)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：文章主要研究地市級移動校準系統(tǒng)的自動控制技術(shù)，通過RS232轉(zhuǎn)WIFI通信模塊，實現(xiàn)了對地市級移動校準系統(tǒng)標準器和標準設(shè)備的自動控制，從而實現(xiàn)自動氣象站設(shè)備的自動校準和核查，使校準核查工作更加規(guī)范，為自動氣象站的數(shù)據(jù)準確性提供了有力的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：自動氣象站；自動化；校準系統(tǒng)；裝備保障

自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的準確性已經(jīng)引起各級氣象部門的高度重視，按照中國氣象局要求，每年都要開展計量檢定。從2012~2017年，中國氣象局利用山洪建設(shè)等項目為全國300多個地市氣象局配備了移動校準系統(tǒng)，為全國各地市開展自動氣象站的現(xiàn)場校準和核查提供了條件。地市級移動校準系統(tǒng)都是一些獨立的標準器具和設(shè)備，技術(shù)人員使用起來比較麻煩，操作上也很不規(guī)范。2015年，中國氣象局綜合觀測司下發(fā)了《區(qū)域自動氣象站現(xiàn)場核查方法（試行）》，為自動氣象站現(xiàn)場核查提供了技術(shù)指導(dǎo)。伴隨著氣象觀測設(shè)備自動化的成熟與普及，目前中國氣象局正提出實現(xiàn)裝備保障的信息化和自動化想法，如果能依據(jù)中國氣象局下發(fā)的核查方法，通過一個集成的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對自動氣象站現(xiàn)場核查標準和設(shè)備的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)自動氣象站溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、雨量傳感器以及采集器的現(xiàn)場校準和核查的自動化管理，具有十分重要的意義。

1系統(tǒng)技術(shù)路線

本項目主要研究地市級移動校準系統(tǒng)的自動控制技術(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對地市級移動校準系統(tǒng)的標準設(shè)備進行控制，按照規(guī)定的業(yè)務(wù)流程實現(xiàn)自動氣象站的檢定和核查。通過主控電腦和分控器無線連接，自動控制各要素的校準或核查設(shè)備，實現(xiàn)區(qū)域自動氣象站實驗室檢定和現(xiàn)場核查的自動化操作，從而完成檢定和核查的自動化管理與數(shù)據(jù)交互。地市級移動校準維修系統(tǒng)具備溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、雨量傳感器及采集器的校準或核查設(shè)備，各設(shè)備均具有RS232通信接口，要實現(xiàn)系統(tǒng)集成關(guān)鍵是要掌握各種標準設(shè)備和標準器的通信技術(shù)，通過控制器（RS232轉(zhuǎn)無線WIFI模塊）實現(xiàn)主控單元與各要素計量檢定單元之間的無線自適應(yīng)組網(wǎng)，從而實現(xiàn)主控單元對各校準和核查設(shè)備的自動控制，完成各要素的自動校準和核查。系統(tǒng)包括主控單元、采集器現(xiàn)場校準設(shè)備、溫度計量核查設(shè)備、濕度計量核查設(shè)備、雨量計量校準設(shè)備、風(fēng)計量核查設(shè)備，系統(tǒng)之間通過控制器進行連接。各標準設(shè)備和標準器通過工作臺進行組合，使之形成一個統(tǒng)一的整體，方便對標準設(shè)備和標準器的管理。主控單元上的控制軟件能實時控制校準設(shè)備實現(xiàn)校準和核查的環(huán)境條件，如進行溫度校準（核查）時參加檢定規(guī)程或核查規(guī)范控制干體爐調(diào)節(jié)到所需要的校準溫度點，按要求讀取標準器和傳感器的溫度數(shù)據(jù)，通過自動比對來實現(xiàn)對溫度傳感器的校準和核查。

2系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)采用先進成熟無線通信技術(shù)，配備高精度、高可靠性、高穩(wěn)定性的測量設(shè)備與一體化控制管理軟件，實現(xiàn)了自動氣象站溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、雨量傳感器的現(xiàn)場計量核查校準的自動化管理。各計量檢定設(shè)備通過無線通信控制器完成各要素計量檢定單元與主控單元的自適應(yīng)組網(wǎng)，實現(xiàn)各要素現(xiàn)場計量檢定的無線控制。根據(jù)標準的計量檢定流程對各要素傳感器以及采集器進行現(xiàn)場核查校準，并完成結(jié)果判定，報表生成打印等操作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.1系統(tǒng)軟件設(shè)計。主控軟件功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。地市級移動校準維修系統(tǒng)在主控單元中配備了專業(yè)定制開發(fā)的移動計量核查校準控制系統(tǒng)軟件。該軟件通過模塊化的架構(gòu)設(shè)計，以多線程技術(shù)手段予以實現(xiàn)，配以簡潔明了的用戶交互界面。操作簡便快捷，幫助現(xiàn)場測試人員最快速地完成計量檢定測試工作。軟件主要功能包括：（1）溫度計量核查：系統(tǒng)設(shè)定溫度核查點為-20、0、50℃。用戶通過開始按鈕一鍵完成三個點的核查測試。（2）濕度計量核查：系統(tǒng)設(shè)定溫度核查點為10%、60%、95%。用戶通過開始按鈕一鍵完成三個點的核查測試。（3）氣壓計量核查：系統(tǒng)設(shè)定氣壓核查點為600、800、1050hPa。用戶通過開始按鈕一鍵完成三個點的核查測試。（4）雨量校準：用戶設(shè)定好流量以及流速后，通過開始測試按鈕完成雨量校準測試的流程。（5）風(fēng)速核查：系統(tǒng)設(shè)定風(fēng)速核查點為2、5、10、30m/s。用戶通過開始按鈕一鍵完成四個點的核查測試。（6）風(fēng)向核查：系統(tǒng)設(shè)定風(fēng)向核查點為0、121、239°。用戶通過開始按鈕一鍵完成三個點的核查測試。（7）啟動風(fēng)速核查：用戶調(diào)整好傳感器測量角度后，通過開始測試按鈕完成啟動風(fēng)速測試流程。（8）系統(tǒng)參數(shù)管理：系統(tǒng)參數(shù)管理主要包括系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)配置、本地的數(shù)據(jù)參數(shù)配置、遠程服務(wù)器參數(shù)配置等內(nèi)容，用戶可根據(jù)自身需求配置不同的參數(shù)，使系統(tǒng)滿足使用要求。（9）核查報表管理功能：用戶可根據(jù)核查類型或設(shè)備編號對核查報表進行查詢、查看、打印。2.2系統(tǒng)集控設(shè)備的設(shè)計。為了實現(xiàn)移動計量系統(tǒng)的自動控制，設(shè)計了通用型移動計量核查檢定控制器，該控制器內(nèi)置無線WIFI模塊、藍牙模塊，與主控單元自組網(wǎng)，快速連接。通過改變撥碼開關(guān)就可以實現(xiàn)對不同要素控制器的設(shè)置，簡便快捷。控制器內(nèi)部包括1路RJ45接口，2路RS232接口，1路無線WIFI，1路頻率采集端口，WIFI傳輸距離在空曠狀態(tài)下最大可達280m。WIFI天線可選擇板載或者外置。具有AP、STA、AT+STA三種模式?？刂破骺蓪崿F(xiàn)溫度、濕度、氣壓、雨量、示值風(fēng)速、啟動風(fēng)速、風(fēng)向及采集器校準儀8個單元與主控設(shè)備組網(wǎng)。在使用維護方面，硬件維護只需改變撥碼開關(guān)就可以實現(xiàn)不同要素控制器的設(shè)置，簡便快捷；從電路角度來講，模塊化的設(shè)計使得線路板的維修和維護變得更加簡單。軟件維護用戶可以通過控制器的串口對程序進行升級。設(shè)備通過撥碼開關(guān)選擇對應(yīng)的設(shè)備，比如撥碼到“溫度”檔時，USR_TCP_232_T、U6模塊和P2端口（標準RS232接口）被使能?？刂破魍ㄟ^U6加入主控器的WIFI網(wǎng)絡(luò)中，接收主控器發(fā)來的命令，并解析轉(zhuǎn)化成符合干體爐標準的協(xié)議通過USR_TCP232_T模塊發(fā)送給干體爐。待環(huán)境穩(wěn)定以后，通過P2的標準RS232接口獲取溫度標準表的標準溫度和被測溫度，并通過WIFI網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給主控器。2.3系統(tǒng)集成工作臺的設(shè)計。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的集成，設(shè)計了集成控制工作臺，方便對地移動校準系統(tǒng)的設(shè)備進行安裝和操作。工作臺采用模塊化設(shè)計，整體可拼接結(jié)構(gòu)，安裝搬運較為便捷；全鋼框架設(shè)計，保證設(shè)備穩(wěn)定性；機架底部采用重型可調(diào)平帶輪地腳（福馬腳輪），即輪子可以便于移動，地腳起到固定穩(wěn)固作用，同時可以兼顧機架調(diào)平功能。配套有商務(wù)臺式機與19.5寸寬屏高清顯示器內(nèi)嵌中間柜中；臺式機正面露出DVD盤倉位置以及開關(guān)、USB接口，臺式機后部接口接到預(yù)留有接口位置，可根據(jù)需要搭配不同模塊；同時預(yù)留接口設(shè)計有220VAC電源插座。

3先進性與創(chuàng)新性

該系統(tǒng)首次實現(xiàn)了對地市級移動校準設(shè)備的自動控制和集成，大大方便了技術(shù)人員對自動氣象站的校準操作。（1）完成了對地市級移動校準系統(tǒng)標準設(shè)備的通信技術(shù)研究，實現(xiàn)了對地市級移動校準系統(tǒng)設(shè)備的自動控制，提高了校準的自動化水平，實現(xiàn)了校準流程的規(guī)范化。（2）完成了自動校準軟件編制，校準過程不再需要人工干預(yù)，減少了人為的操作環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)可靠性更高。實現(xiàn)了與省級業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。（3）實現(xiàn)了室內(nèi)檢定與室外檢定的有機結(jié)合。根據(jù)自動站校準的特點，設(shè)計的自動化工作臺方便室內(nèi)檢定，設(shè)備又可直接拿到室外校準，方便了自動站校準工作的開展。

4結(jié)語

通過該系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)了對地市級移動校準系統(tǒng)的自動控制，保證了自動氣象站核查和校準工作無須人工干預(yù)，整個過程實現(xiàn)了標準化、規(guī)范化操作，對于提高自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的準確可靠，確保為自動氣象觀測在預(yù)測預(yù)報、災(zāi)害預(yù)警等方面發(fā)揮更加重要的作用。

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作者:李建宇 袁帥 單位:湖南省氣象技術(shù)裝備中心