定义
气象站(Weather Station,温光水气等要素采集)是一种自动采集温度、湿度、气压、风速、风向、降水、光照、蒸发等气象要素的观测设备。根据配置可分为四要素、六要素、七要素等,数据通过物联网卡或有线网络实时上传至气象云平台,用于天气预报、灾害预警、农业决策、负荷预测等行业应用。
气象站需满足气象行业规范,传感器精度、采集频率、数据格式等有明确要求。观测站多部署在野外、高山、海岛等,物联网卡适用于无有线网络或移动部署场景。
技术特点
气象站采用各类传感器(铂电阻、电容式湿度、气压、风速风向仪、雨量计、日照计、蒸发皿等),数据经采集器汇总后按统一格式上传。采集频率通常为 1 分钟~1 小时。与探空、雷达、卫星等形成立体观测网。物联网卡需保障数据连续、可靠传输,避免缺测、迟报。
应用场景
气象站广泛应用于智慧农业、交通气象、新能源发电、人工影响天气、机场、港口等场景。农业气象站为精准灌溉提供蒸发量、降雨量数据;交通气象站为高速公路提供能见度、路面温度监测。达希物联为气象观测设备提供稳定、广覆盖的联网服务、专用 APN。
观测报文里的要素、节拍和缺测
自动气象站的技术含义是按约定节拍产出一组可核对的观测,而不是“有传感器在上传”。一份观测要写明站号、观测时间、每个要素的值、单位和质量标志。温度、湿度、气压、风、降水、光照是否都在这一份里,取决于这台站的配置;缺某一要素时应标成未装备或本时次缺测,不能省略字段让平台沿用上一时次。物联网卡负责把已经生成的报文送出,链路中断不改变站上已经完成的观测。补报时要带原来的观测时间,平台按观测时间入库,按到达时间只会把迟报记成新的时次。
节拍常见从一分钟到一小时,由资料用途决定,不由卡的在线心跳决定。降水是时段累计,风可以是时段平均加上极大值,温度往往是正点瞬时或时段平均。把这些量都叫成“当前值”存进同一列,灌溉和负荷估计会用错量。质量标志至少要能区分正常、可疑、缺测和人工订正。零和缺测不是一回事:无降水可以是零毫米,传感器未响应不能写成零毫米。六要素只说明常见的要素组合,具体站的采样高度和仪器型号仍要随站元数据一起维护。
野外站的供电、对时与补报
野外、高山和海岛站点使用蜂窝,是因为往往没有固定线路。能稳定出数的条件是:供电能撑过连续阴雨或低温,时钟在节拍边界之前已经对准,采集器在无网时按观测时间把报文存下来。太阳能不足时,应优先保证正点观测和存储,再考虑加密上传。模组若在低电量时重启并清空缓存,恢复网络后平台只能看到恢复之后的时次,中间整天被记成缺测。对时源可以来自卫星授时或网络,但观测时间应以站上时钟为准,网络时延不能改写已经打好的时标。
天线要伸出机箱和防盗笼。机箱本身的金属会让模组看起来偶尔附着,正点报文却经常失败。失败后的补报要有顺序和上限,避免一次恢复把数日报文瞬间推完,冲掉当前时次。与探空仪这类移动观测不同,地面站的位置应固定,站址变更要改元数据,不能只让定位漂移被平台自动采纳。农业上用降水和蒸发安排灌溉时,用的是某一时段的累计,晚到的补报若被丢弃,当天的决策会少掉一场已经发生的雨。
在线灯亮着但要素已经失真
雨量计漏斗堵塞、风杯冻住、辐射表罩上积灰,采集器和卡都正常,报文仍按时到达。值会长时间不变,或者降水停在零而邻近站已经有雨。只监视“今日有报文”发现不了这种情况。应检查要素是否超出物理范围、是否出现不合理的跳变、湿度和温度是否还能推出合理的露点。长时间恒定的非零风速、或者温度日变化消失,都值得发维护而不是继续供下游使用。
另一类错误出在单位和缺测编码。站上用摄氏度,平台按华氏度解析,数值仍“在线”但不能用。缺测被编码成一个很大的负数,绘图时被当成极端低温。更换传感器后不更新检定信息,旧的修正量会加到新仪器上。卡的流量在照片或远程桌面调试时被占满,正点短报文排不出去,维护人员因为远程还能看见桌面,就认为观测也在继续。观测报文和远程维护宜分开,至少保证正点资料先离开站点。