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。     

汉滨区国家基本气象站雷电防护设计

根据汉滨区国家基本气象站的实际状况,针对气象站观测室内部的设备和通信设施等弱电系统,从屏蔽、接地、综合布线、等电位连接和过电压保护等方面进行防雷电感应设计;对室外观测场各观测仪器设备,从防直击雷保护和防雷击电磁脉冲等方面提出具体、针对性的防护设计。     

基于ZigBee协议地面气象观测原型站无线传输系统设计

为满足地面气象自动化实时监测需求,适应气象观测向集约化、标准化和智能化的方向发展,中国气象局气象探测中心在北京观象台建设了代表未来地面气象观测自动化发展的业务原型站,设计了基于ZigBee无线传输系统。该系统采用当今成熟稳定的电子测量、数据传输和控制技术,具有高可靠性、高准确性、易维护、易扩展等特点,支持地面气象数据对象字典协议格式,地面自动观测数据实时数据通过ZigBee无线传输模块发送到ZigBee协调器,地面综合观测业务软件(ISOS)通过综合集成硬件控制器完成观测数据采集,从而实现地面自动观测数据的质控和应用。     

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.     

南极中山站天气气候和环境概述

1中山气象站 南极中山气象站建于1989年,海拔高度14．9m,是我国在南极开展气象考察的重要站点之一,目前已初具规模,地面观测系统、发报和通讯系统基本实现了遥测和自动化,每天通过澳大利亚戴维斯站将气象资料传人世界天气监视网。气象站利用气象资料无线短波接收系统,接收南极地区的天气图、气象报以及站区附近地区冰情图、NOAA卫星的AVHRR与TOVS数字及图像资料,为站区天气预报和海冰冰情分析提供现场图像和资料服务。     

太阳黑子与气温变化的关系

一位美国气象学家对北美100个气象站所取得的大量气象观测资料作了详细地分析,并将观测资料和有关太阳活动特征的天文物理资料进行了比较,结果发现了其中55个气象站记录下来的气温与太阳黑子活动的11年周期有明确的相关关系.特别是从分布在美洲大陆东北部51个气     

降水、烟雾滴沙尘等现象自动识别系统研制

该项目是国家科技部科研院所技术开发研究专项资金项目,其研究目标是:基于高性能的数字摄隐系统对天气现象的实时监测,结合先进的计算机图像识别、处理和分析技术,实现对雨、雪和冰雹等降水现象以及雾、烟幕和沙尘等视程障碍现象的自动识别,开发基于数字摄像技术的主要天气现象自动观测系统,为气象站目测要素的自动化观测提供先进有效的技术手段,促进我国在气象站自动化观测技术方面的研究进程.本项目执行以来,主要开展了下述工作:     

基于云服务的“视频+”微型气象站系统设计与实现

根据满足业务需求、智能化、微型化和低功耗等设计原则,设计了一种由采集与通信端、云服务器和移动应用程序三部分组成的“视频+”微型气象站系统。系统实现了天气现象与视程障碍现象等视频实时监测,以及气温、湿度、气压、风向、风速、雨量等气象要素观测功能。微型气象站输出数据格式、通信交互指令与业务运行的六要素区域自动气象站一致,性能指标达到《便捷式自动气象观测仪分级技术规范（试行）》定义的乙类标准。移动应用程序具备气象实况数据及视频图像可视化、设备运行监控与短信告警等功能。“视频+”微型气象站已批量生产,且在中国气象局秦岭国家综合气象观测专项试验外场完成野外观测试验,并在宝鸡、延安等地投入气象观测和服务。     

基于ZigBee与GPRS的低压多回路综合监测系统设计

设计了一种低压多回路综合监测系统,它包括用于采集现场数据的传感器以及具有ZigBee通信功能的数据采集节点.数据采集节点能够通过传感器获取现场数据信息.数据采集节点通过ZigBee通信网络与数据网关连接,数据网关通过数据线与便携PC连接,便携PC能够对获取的数据信息进行存储和处理.该系统有如下优点：可同时对多个回路的电参量和开关状态实时监测,方便对电网潜在问题进行分析排查,具有很好的可靠性和实时性,具有很强的便携性,下层数据采集网络采用ZigBee架构,采集点数量多,可轻松增加节点数量,无需布线,便于现场多回路监测装置的快速部署搭建.     

自动气象站连续遭雷击的原因分析及解决办法

珠海某自动气象观测站连续2年遭受雷击,经分析发现,气象站遭受雷击的原因如下:1)该站因地处丘陵坡地顶部,地势高、周边空旷且场内有高耸的测风杆、铁塔等突出物,增加了地闪发生的可能性;2)气象站存在着防直击雷、防雷电波侵入和防雷击电磁脉冲措施不完善等雷击隐患。根据以上原因排查隐患情况,提出观测场采用独立接闪、独立接地的方式防直击雷,并通过将观测场内的设备与工作室采取共用接地、屏蔽、等电位连接、安装SPD、综合布线等方式实现对整个自动气象站场室的综合雷电防御。     

基于WebGIS技术的精细化高速公路气象服务系统

根据交通气象服务的特点,研究开展高速公路交通气象服务的思路和技术方法。通过研究高速公路交通气象观测网组网原则及站点选择规则,建成交通气象观测网。采用降水、能见度、路面温度、大风等高影响气象因子,建立高速公路通行气象条件模型,根据基础地理数据、气象监测实况数据、精细化模式集成预报数据、灾情调查等数据,利用Flex Builder 4. 6为开发工具,设计开发了一套基于Web GIS技术的以精细化预报为核心的交通气象灾害监测预警服务系统。该系统实现了对高速公路的实况天气监测、精细化数值天气预报及灾害性天气预警三大功能,实现了全自动、智能化的精细化服务模式,为用户提供直观的服务信息,为公众交通出行提供了及时的气象服务。研发的公路交通气象服务系统已正式对外服务,并在春运期间为公众用户便捷、安全出行提供了保障。     

气象无线传感网观测节点的设计与实现

针对传统自动气象站对电力和通讯基础设施依赖性强,应用环境受到限制的问题,设计并实现了一种基于无线传感器网络的气象观测节点。气象观测节点的硬件系统以CC2530芯片为核心,使用锂电池供电,通过模拟和数字接口连接气象传感器,射频部分工作在2.4 GHz。软件系统以TinyOS操作系统为基础,开发了基于LEPS协议的多跳路由协议和气象传感器驱动程序。在野外环境中对气象观测节点的功耗、通信距离、传感器及组网性能进行了测试。测试结果表明,气象观测节点在没有电力和通信基础设施的环境中能够形成一个稳定的多跳自组织数据采集与传输网络,适合在高山、海岛、沙漠等艰苦地区进行部署和应用。     

湖北气象监测网络业务管理系统及其应用效果

为了提高省级综合气象观测业务的全面质量管理水平,整合气象信息资料传输管理、综合观测系统运行监控、自动站实时数据质量控制和短信报警等业务质量管理功能,设计开发了湖北省气象监测网络业务管理软件系统。目前,该系统已成为湖北省气象监测网络业务重要值班平台之一。系统投入业务运行以来,湖北省各类气象资料收集上传质量呈现上升并保持稳定的趋势,自动气象站实时资料经自动数据质量控制后数据质量有较大程度的提高。由于采用主流成熟技术开发,系统具有较好的可推广性。     

气象数据质量分析与评估

MDOS系统实现地面小时数据、分钟数据、日数据、日照、酸雨数据质量控制,观测数据经过本系统实现台站级、省级和国家级三级质量控制。文章分别从站点分布、下垫面环境、观测要素疑误及产生原因、数据可用率等多个方面进行了数据质量的统计、分析与评估,统计了2017年1—6月考核数据,数据可用率高达99.98%,数据质量总体呈优良水平,保证各个应用系统使用数据的及时性和正确性,为数值天气预报、资料同化与再分析、公共气象服务、特色气象服务产品提供更准确的高质量地面气象观测数据。     

区域气象观测资料分析应用系统

“区域气象观测资料分析应用系统”应用软件主要任务是把本地的区域气象站观测资料根据不同需要处理成不同的显示产品,方便分析和应用观测资料,用于日常业务。该软件提供完善的实时显示、历史资料查询与统计功能、数据质量监控。系统采用C/S结构,服务器端以SQL server作存储观测资料数据库,客户端用Visual Basic与MapX开发组件构建应用显示平台。系统具有要素空间分布等值线绘制等功能、天气雷达回波显示功能。该软件可以动态、及时地了解当地的雨情、气温、地面风大小。与雷达回波相结合,可以辅助预测未来短时间内降水影响的区域和影响程度、还可以辅助判断区域气象站地面降水数据的真实性;借助要素等值线功能观察某个气象要素分布梯度,辅助判断观测设备是否异常;可以设定报警阈值,用声音或动画图像报警;可以制作站点观测数据报表。该软件充分考虑因气象观测设备来自不同的生产企业而产生的数据格式不一致的问题。     

民用航空气象观测综述

介绍了民用航空气象观测这一全球大气监测网中的重要观测平台的发展历史，航空气象资料的特点及其在气象业务与大气科学研究中的应用现状，详细分析了航空气象资料的获取、优势、存在的局限和未来的改进方向。指出民用航空飞机观测这一常规大气探测手段具有广阔的应用前景，受到了气象部门和航空业的共同重视，航空气象资料对提高天气预报准确率和气象服务水平将起到积极的促进作用，在未来的数值天气预报业务和大气科学研究中占据越来越重要的地位。     

自动站数据质量控制中关联规则挖掘的应用

为进一步提高自动气象站数据的业务可用性,提出了基于关联规则挖掘技术的自动气象站数据质量控制算法,以相对湿度与风向、风速观测要素变化间的关联关系为例,总结了自动气象站相关观测项目间可能存在的关联规则,进而指导建立适合不同地域、不同气候特征的专家知识规则库,用以完善自动气象站数据质量控制系统,为天气预报和气象服务提供更加精准的气象观测数据。文章还对关联规则专家知识库的可靠性进行了验证,具备了一定的实用价值。     

甘肃省地面气象测报业务查询与演示系统

介绍了甘肃省地面气象测报业务查询与演示系统的设计思想、特点及功能。该系统为地面气象测报业务人员提供了一个业务技术规定快速查询平台。