地面自动气象观测设备运行状态信息检测技术

摘 要：通过地面自动气象观测设施运转状态信息检测技术，分析了检测点的设计，比如设施划分级别；检测信息设计的详细分类。接着对检测信息的编码设计进行了阐述，如结构单元编码，针对状态结构中的每个子组成的单元编码。最后对状态文件设计进行了简单的概述，如文件的名称和内容。

关键词：地面自动气象观测；设备运行状态；信息检测技术

一、关于检测点的设计分析

1.设施划分级别

设施划分级别是开展仪器设备运行状态监管的基本工作，经过细化仪器设施的结构，方便开展基本零部件或者重要零部件的运营状态检测点设计，给往后进行远程监测提供一个可靠的信息。根据两代站作为代表性的地面自动气象观测设施可以划分成观测、收集、外围设施以及软件设备，而观测一般由气压观测、湿度观测、云能天、雨量观测、地温观测、蒸发观测、辐射等观测模块组成。收集一般由多个分采集器以及主要的采集器组成，外围设施一般有通讯传输、终端业务、软件设施、附属设施、供电体系等。软件设施通常包含了两個部分：一则是嵌入式软件设施，二则是业务软件设施。观测模块一般是连接到采集系统之上、具备可以插拔式的设计，而且具备一定状态自检性能的集合体，其是由有关电子链路、设施运转微型诊断体系、显示体系等组合而成的。

2.针对检测信息设计的具体分析

一般而言，检测信息设计就是在设施划分级别的基础上把监控点进行划分，然后对每一个可以监控的点开始进行详细且具体的状态规定设计。第一，关于主要的采集器。根据主板温度、电源以及交流供电等与方便携带的CF卡、全世界定位系统、CAN总线、数字转化器等检测点开始进行设计。第二，关于分采集器。其是由气候分采集器、地温分采集机器、湿度采集器这几部分组合而成。根据主板温度等物理参数和电路板、通讯电缆、接口等检测点开展设计工作。第三、关于温湿度观测模式，其传感器状态监测参数一般是由工作的电压、电流、信号线、电压等等组合成的。另外，但湿敏电容发生问题或者长时间在高温或者高湿度的情况下，湿度值一直显示100%并且一直保持不变，造成观测没有效果，而且还需要对湿敏电容状态开展检测工作。第四，关于气压观测，当前自动气象通常都使用功能的是气压传感器，其是由芬兰某公司生产的PTB220智能全补偿数字气压传感器，这种类型的传感器供电电压时在20到30伏，电流平均值一般比20mA还要小，经过检测供电电流和电压等能够充分了解到传感器的工作状态。第五，关于风观测，一般是根据型号电压和电流等显示传感器的工作状态。第六，关于雨量观测，当前的自动气象雨量传感器通常是采用双翻斗雨量筒。当降雨量达到0.1毫米的时候，经过计算翻斗翻动，磁钢对干簧管进行扫描，让干簧接点由于磁化然后闭合一次，输出一个电路导通脉冲，就等于0.1毫米的雨量，而雨量的脉冲信号经过滤波以及整形以后被计算器计数，那么CPU每到1分就会读取这个计数器的内容来获取降雨量的值。第七，关于地温观测，地温通常由地表的温度、草面的温度、深浅层地温、雪面地温等组合而成的。第八关于能见度感测，当今两代站能见度使用前向散射仪器，一般是根据采集器和外围设施等组合而成的。第九，供电体系，通常是根据防雷、蓄电池模块、充电器等组合而成的。第十，关于软件，一般是由业务软件以及嵌入式软件构成的。

二、关于检测信息的编码设计分析

1.每组成结构单元编码分析

通常来说，状态结构的编码使用的是ZXX表示的，这个Z是指状态变量；XX是指各个状态结构类的名称，就像ZMC，这是表示的采集器。因为地面气象要素传输的数据文件格式中针对温度、湿度等因素数据段分别设置了标识符，地面自动气象观测设施结构类的编码首要和已有业务地面数据文件格式里面对应的字段标识符一致，就像温湿观测编码是ZTH一样。而状态结构类的编码一般不会高于三位英文字母。

2.针对状态结构中每个子组成的单元编码分析

这种类型的状态名称使用功能的英文字母是大写加上数字来显示的。其中大写的英文字母代表的是各个状态名的名称，且不同的状态结构类的同样类型的状态名使用的是一样的英文字母表示。举个例子，主要采集器的供电电压与天气分采集器的供电电压都是使用的PV，而数字除去标识状态名之外，还是用与区分很多个传感器的各个状态名，就像地温传感器总共是10个。此外，如果状态名代表的是自动站各个组成单元的综合性状态的时候，那么编码一般使用S为后缀。当状态名的编码为2位的时候，可以使用功能空格补齐位数。

三、关于状态文件设计分析

1.关于文件的名称

由于地面自动气象观测设施每一次定时所形成的上传文件，所以使用的是定长的文件等级方法通过ASCII字符输入每一个记录，登记末尾使用回车换行来完结。每一个要素的值高位不能够填补空格的时候，则文件的名称就可以定义为：Z-SURF1IIyyyyMMddhhmmssREQUFTM.XT。在这个文件成名的定义里面，Z代表的文件是交换资料，而SURF代表的是地面观测，I代表的是其后字段代码是侧站区域的站号，IIiii是表示测站区域的站号，yyyyMMddhhmmss则表示的是文件生成的时间，R表示的是文件是状态信息，EQU代表的是设施种类标识，FTM代表的是定时观测信息资料，TXT则代表的是文本文件。

2.文件的内容概述

地面自动观测设施运转的状态文件编排根据研究当中的设施运转状态监测信息以及编码规则，与此同时，应当把长Z文件格式当做参照物，其具体的设计是：文件划分成3行，以供是16段。这3行信息是：基础参数行，有感测海拔高度、设施种类、台站区域的站号、经纬度总共五组，每一个组采用一个半角空格开分割。自动站各个设施状态监测标识行，有主要的采集器、天气分采集器、温湿度、风观测、雨量观测、地温观测等13种组合而成的状态检测标识。

四、结语

开展地面自动气象观测设施研制的时候，进行状态检测点设计以此来提供参照物。同时这种工作可以给别的气象观测设施运转状态检测性能设计以及状态文件编排提取基本的模板。可是不管是设施划分界别的标准、检测的规定，还是状态文件格式，在详细规定之中和实际业务运用过程中依然有很多可以改善的地方，因而还需要随业务的改进而不断进行调节。

参考文献：

[1]李雁，周青，李峰.地面自动气象观测设备运行状态信息检测技术[J].气象科技，2015，06：1030-1039.

[2]景亚来.地面气象观测设备运行状态检测技术[J].现代农业科技，2016，15：235+238.

作者简介：袁玥 （1986-5-24） ，女，汉族， 吉林省桦甸市人 ，本科 ，助理工程师，从事气象综合业务工作。