基于GPRS的远程气象观测数据实时采集传输系统及其应用

通过对远程自动气象站数据实时采集传输通讯方式的比较，提出基于通用分组无线业务（GPRS）的远程自动气象站数据实时采集和传输系统的技术方案，以小数据流方式，实现野外自动气象站观测数据的实时采集、传输和对观测设备运行的监控，达到节约经费，提高数据传输时效的目的，并将此系统成功地用于苏通长江公路大桥施工期气象环境监测与预警系统中。     

基于无线传感器网络的气象数据采集系统设计

针对现有的气象监测系统在测量定位、测量点数据传输方面的不足,结合S3C44B0X嵌入式微处理器高速的特点,设计了基于无线传感器网络的气象数据采集系统。在无线传感器网络设计中采用改进的DV-Hop无线传感器定位算法,用仿真软件仿真验证了该算法的有效性。该系统可保证气象观测数据的准确性、可靠性。     

基于ZigBee技术的无线气象数据采集系统的设计与实现

随着各类新型气象观测要素的增加,自动气象观测场线缆的数量也随之增加,从而提高了系统的故障率;由于大部分观测场都采用地下布线,使得后期维护或维修十分不便。文章设计了一套基于ZigBee技术的无线气象数据采集系统,介绍了系统的总体设计方案和ZigBee模块的硬件电路,同时对协调节点ZigBee网络组建、数据接收及传输到服务器端环节进行了软件设计;最后对采集系统进行了对比观测,观测结果显示：系统能稳定地将各传感器的数据实时、准确地传输到服务器端,实现了气象数据在ZigBee无线网中的采集。     

Rotronic Hygrolab多路温湿度数据采集器本地化应用开发

Rotronic Hygrolab多路温湿度采集器(瑞士生产)的随机采集软件功能有限,无法满足业务现代化需求。通过获取和分析该设备的数据通讯传输格式,开发出适用于业务需求,具有自动汇总计算采集数据和打印输出功能的应用程序。开发和设计思路对类似进口设备的后期应用开发具有一定的借鉴和参考。     

河南省乡镇雨量站使用的网络技术

介绍河南省GPRS雨量网使用的网络技术以及软件编程实现.该网络突破传统自动气象网络信息采集和传输等方面的弱点,结合移动无线传输和Internet技术,使用GPRS数据终端,实现雨量监测的自动化、无线化.采用VC++编程建立数据库,通过Winsock方式监听数据信息并进行处理.     

基于无线传感器网络的气象数据采集系统设

针对现有的气象监测系统在测量定位、测量点数据传输方面的不足,结合Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ嵌
入式微处理器高速的特点,设计了基于无线传感器网络的气象数据采集系统。在无线传感器网络
设计中采用改进的ＤＶ－Ｈｏｐ无线传感器定位算法,用仿真软件仿真验证了该算法的有效性。该系
统可保证气象观测数据的准确性、可靠性。

     

基于51单片机的气象数据无线传输系统的设计开发

针对自动气象站探测数据短距离无线传输的需要,设计了一套气象数据无线传输系统。系统由发送器、接收器组成,基于51单片机和NRF905无线射频控制芯片开发。该系统对不同型号自动气象站具有良好的自适应能力。实现了气象数据的无线传输、显示和存储。经测试系统在环境适应性和传输能力方面均达到了设计要求,系统运行稳定、可靠。本文从工作原理,系统构成,硬件设计、单片机程序设计及系统测试几个方面对传输器开发方法进行了详细介绍。     

新一代中尺度自动气象站网络监测系统

介绍了新一代监测系统的通讯方式、系统构成和软件实现.该系统采用CAWS系列自动气象站作为研究对象,通讯方式采用以无线为主有线为辅的新型通讯传输,利用3层C/S结构和B/S结构相结合的方式实现功能设计;通过基于SQL Server 2000关系型数据库的二次开发,新一代中尺度自动气象站网络监测系统利用自动气象站采集的数据资料进行了各种气象观测方法以及数据应用的研究,是综合地面观测、分析、预测预警、网络发布等功能为一体的新一代监测系统.     

基于WSN的温湿度节点研制

针对农业气象监测中,温湿度、露点等测量仪器布线困难、移动性差的难题,研制了一种基于WSN的温湿度计节点。采用高精度温湿度传感器SHT75、CC2530无线处理器、SD2003A时钟芯片以及GPS模块TU-30等电路构成了高精度温湿度测量节点,完成了各功能模块外围电路的设计。采用Zigbee协议进行组网,节点执行温湿度检测程序后,将数据无线发送到网络中。本节点可作为网络节点部署在农田、温室大棚、粮仓或者养殖场的不同位置,与其他气象网络节点共同构成为农服务监测系统,实现温度、湿度等要素的测量。     

河南省飞机增雨空地信息传输系统建设及应用

基于飞机增雨作业过程中空地信息实时传输需求,河南省建设了飞机增雨空地信息传输系统。该系统将北斗卫星系统的通讯功能和GPS卫星系统的定位功能相结合,将作业飞机上采集到的GPS定位信息、温湿度数据及作业信息等通过北斗卫星通讯系统进行传输,并经过计算机处理在GIS电子地图上显示,从而实现了地面作业指挥人员对飞机作业情况及空中水汽情况的实时监控;通过飞行航迹、雷达及MICAPS数据等在系统平台上的叠加显示,使得地面指挥人员能够根据实际情况判断最佳催化高度和区域,并将作业指令实时发送给机上作业人员,实现了作业实时指挥,对减少飞机增雨作业盲目性、提高作业效果具有重要意义。整个系统稳定可靠、使用方便,并且不受时间、距离、地形地域影响,能够实现大范围、多架作业飞机的实时调度指挥,是飞机增雨中一种理想的信息传输系统。     

飞机人工增雨空地传输网络系统

利用陕西省人工影响天气中心和西安精博科技有限公司共同研制的飞机增雨空地传输系统,于2002～2003年在增雨飞机上进行了25架次的试验。该系统的结构特点是：采用无线和有线相结合的传输模式,克服了短波通信中信号不稳定的现象,达到了语音和数据传输基本正常。经对2003年9月19日增雨飞机上接收的温度、湿度、飞行高度、飞机轨迹图与地面实时接收的上述数据对比分析,发现在同一时间所传输的数据与飞机上的数据基本吻合,地面指挥人员能及时了解到增雨飞机的各种情况。该飞机增雨空地传输系统能实现地面指挥人员与空中作业人员的实时通话和数据传输,实际运行情况良好。     

基于虚拟仪器技术的自动气象站数据采集与处理系统

在XYZ06型地面遥测气象仪的基础上,基于虚拟仪器技术研制了一套气象要素自动采集与处理系统,替代了该气象仪的数据采集器和数据预处理器的功能,可进行温度、湿度的采集、处理、显示、保存和发送.插入该气象仪终端计算机的数据采集卡ACL-8216能与气象仪的观测业务软件通讯,通讯命令字及其意义可实时显示于屏幕上.该虚拟气象数据采集器可方便地应用于自动气象站的教学实践,并可大大降低实验的设备费用.     

无线铂电阻温度传感器测试系统

为实现对铂电阻温度传感器的自动测试,设计了基于ZigBee的铂电阻的测试系统.多个高精度微型铂电阻测试节点组网后把测试数据通过汇聚节点传输到计算机.在Windows的开发平台下,利用Delphi7.0+SQL Server2000技术进行软件研发,实现了铂电阻数据的自动采集、处理、传输、管理、性能评判等功能为一体的自动化测试系统,解决了传统测试系统需要大量布线的问题,提高了铂电阻温度传感器测试效率.     

极轨卫星高层通道在GRAPES同化系统中的应用

针对GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)模式三维变分系统高层背景场温湿廓线外推方案的局限性,提出以气候垂直廓线重新构造高层温湿垂直结构,以减小外推方案的偏差。首先采用一维变分同化系统,展开模拟实验:分析目前模式中使用的外推方案误差及其对反演结果的影响,利用高层大气气候廓线构造垂直结构并分析同化偏差。最后,运用GRAPES全球分析预报系统进行同化实验并分析改进程度。结果显示:模拟研究表明采用高层背景场温湿廓线外推方案与实际观测相比最大偏差在1 h Pa附近可达数十度以上,不仅影响平流层,而且对对流层也有影响;用气候温度数据修正GRAPES高层温度数据,可以减少50%以上的偏差,证明了用气候值高层数据优化现行GRAPES模式中同化系统高层插值方案的可行性。全球GRAPES三维变分同化试验结果显示,改进方案不仅显著的改善平流层分析质量,对对流层中高层也有改进。     

L波段电子探空仪相对湿度误差研究及其应用

为了提高高空大气探测数据准确度, 我国从2002年1月开始推广使用L波段雷达-电子探空仪探测系统, 用携带碳湿敏元件的数字式电子探空仪代替用肠膜测湿元件的59型探空仪进行相对湿度探测。但大量的实测探空资料表明:相对湿度探空曲线仍然存在较大误差。利用能测到-30℃低温的高精度湿度校准设备在-30~30℃试验温度范围内对碳湿敏元件进行大量静态测试, 在进一步了解碳湿敏电阻校准线随温度变化的特征基础上, 结合实际探空资料, 修正工厂的相对湿度订正原理和公式, 从而可以提高碳湿敏电阻在高湿端的测量准确度, 提高判断云层垂直位置的准确性, 进而提高L波段探空仪温度测量的精度。     

L波段雷达-电子探空仪系统对比观测分析

利用酒泉高空站L波段雷达-GTS1电子探空仪系统与“59-701”系统1个月的同步观测资料,对该站使用L波段探空系统后高空探测资料变化情况进行分析评估。通过直接对比、与国家气象中心数值预报6 h初估场比较和相关性检验分析,得到各规定等压面上位势高度、温度、湿度、风向、风速等的偏差和均一性检验结果。结果表明,酒泉站使用L波段雷达系统后,温度、高度、风向、风速记录平均而言未产生跳变,对流层上层湿度记录离散性小,新老系统的相对湿度差随高度增加而增加,记录准确率有明显的改善。在温度较低的对流层上层,59型探空仪测定的相对湿度偏高,GTS1型电子探空仪测定的湿度数据更接近国际上比较先进的探空仪。     

L波段与59 701探空系统观测资料差异评估

利用四川在59-701探空系统向L波段雷达GTS1型电子探空仪系统转变时,就4个高空台站开展了两套系统对比观测的资料进行了差异评估。结果表明:太原厂59型探空仪所测的温度、位势高度比上海厂59型探空仪所测偏高。100 hPa高度以下温度、位势高度观测数据没有明显的跳变,但以上高度换型带来的变化较明显;两套系统所测湿度差异较大,近地面差值最小,差值随高度升高而增大;L波段系统所测湿度基本是低于59-701系统所测湿度。两套系统所测平均风向、平均风速差异较小。直接差异各要素差异的峰值均较大。各要素差值的离散情况随高度的变化各异,总体离散程度最大的是位势高度,其次依次是风向、湿度、露点、风速、温度。两套系统所测要素的差值变化趋势虽然普遍没有太大差异,但湿度、风向和风速的差值变化还是表现出与地理位置、季节和施放时间有关。两套系统在观测所使用设备、原理、精度、订正、观测方法、对比时的放球时间等的不同,都会引起测量值出现差异。     

温湿统计平衡约束关系对GRAPES全球湿度分析的作用

为改进GRAPES全球三维变分同化系统(GRAPES-3DVar)的湿度分析,借鉴Hólm等(2002)的思想,在背景误差协方差结构中引入湿度与温度的统计平衡约束关系。通过扣除湿度变化中与温度有关的平衡部分获取非平衡拟相对湿度,并引入非线性对称变换对其做标准化处理,将处理后的变量作为新的湿度控制变量。统计结果表明,温湿统计平衡约束主要出现在中高纬度对流层中层相对湿度大于80%的区域,与大尺度抬升凝结加热有关;新的湿度控制变量能满足无偏、高斯分布特征。单点理想观测试验结果表明,新的湿度分析具备了流依赖特征,并能有效地抑制负水汽与超饱和水汽的出现。同化循环与预报试验结果表明,新方案给出的湿度分析的偏差和均方根误差均有所减小。而针对降水预报的检验结果表明,引入新方案后的0.1-10 mm降水预报,在ETS评分没有显著降低的情况下,BIAS评分更靠近1,降水空报有所减缓。然而60-84 h的25 mm以上的降水漏报现象更为明显,表明湿度同化分析方案还有改进空间。通过引入温湿统计平衡约束关系,完善了GRAPES-3DVar分析框架,为全球湿度分析的持续改进奠定了坚实基础。      

基于近地面温湿度观测的露霜综合判别技术

为了探讨露霜观测的综合判别技术,2014年在中国气象局大气探测试验基地建立了近地面温湿度观测系统,利用近地面温湿度、自动气象站以及露霜的人工记录和图像自动记录数据,研究露霜综合判别技术。初步确定草温与近地面露点温度之差为露霜形成的主要判别因子。当草温与近地面露点温度差小于某一阈值时发生结露结霜天气现象,且这个阈值与日最低气温有关。资料分析显示,利用综合指标判别露霜得出结果与实测结果对应较好,一致率达到84.5%。近地面温湿度观测对露霜有较好的指示作用。