1. 概括

1.1 背景

随着时代的进步，人们对气象的重视与关注日益加深。近年来，绝大部分地面气象观测站转变为自动观测或半自动观测。毋庸置疑，随着气象事业的发展， 人工站将成为气象观测中消亡的模式，各种类型的自动气象站不断占领市场，将成为气象观测的主导与人工站相比，其优势日益明显。使用方便，测量精度高， 集成多项气象要素的可移动观测系统。该系统采用新型一体化结构设计，做工精良，可采集温度、湿度、风向、风速、太阳辐射、雨量、气压、光照度、土壤温度、土壤湿度、露点等多项信息并做公告和趋势分析，该系统分有线站和无线站两种形式，配合软件更可以实现网络远程数据传输和网络实时气象状况监测。

1.2 需求

1.2.1 气象观测概念层面分析

气象观测是气象观测的基础。地面气象观测是气象观测的重要组成部分。它是对地球表面一定范围内的气象状况及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定，为天气预报、气象信息、气候分析、科学研究和气象服务提供重要的依据。

人工观测和自动观测是地面气象观测的两种方式。所谓人工观测站，顾名思义，就是以人工观测方式进行气象观测的气象站。而自动气象站是一种能自动地观测和存储气象观测数据的设备。也即“由电子设备或计算机控制的自动进行气象观测和资料收集的气象站”。一个自动气象站，就是一个小的自动气象观测系统。另外还可由一个中心站和若干自动气象站通过通信电话组成自动气象站网。自动气象站网又可以组成大的自动观测系统。

由上所述，仅就二者的概念而言，自动气象站的优势就已初见端倪。

1.2.2 观测记录层面分析

（1） 地面观测记录的“三性”

我们知道，“由于近地面层的气象要素存在着空间分布的不均匀性和随时间变化的脉动性，因此地面观测记录必须具有代表性、准确性、比较性”，即“三性”。

所谓代表性指观测记录不仅要反映测点的气象状况，而且要反映测点周围一定范围内的平均气象状况。准确性是指观测记录要真实地反映实际气象状况。比较性即：不同地方的地面气象观测在同一时间观测的同一气象要素值，或同一个地面气象观测站在不同时间观测的同一气象要素值能进行比较，从而能分别表示出气象要素的地区分布特征和随时间变化的特点。

（2） 自动气象站与人工气象站功能分析比较

下面就结合近几年来运用自动气象站的实践，从气象资料的三性要求及其他方面具体分析一下自动气象站较人工气象站具有的优势。

l 地温：人工气象站有积雪移到雪面观测，实则雪面温度；洪水使地温表漂浮于水面即缺测。自动气象站始终是地面温度，不会因洪水导致缺测。

l 浅层地温：人工气象站有积雪时拨雪观测，被雪覆盖时间较长时缺测。自动气象站观测正常进行，不出现缺测。

l 观测时间：人工气象站各要素顺序观测、要素间数值有时刻间距，不是同一时刻值。自动气象站是同一时刻值。

l 观测次数：人工气象站三次、四次、七次、八次或二十四次定时观测。自动气象站均为二十四次定时观测。

l 数据量：人工气象站少。自动气象站多。

l 误差：人工气象站观测员有习惯误差；各要素观测时间不同，从而导致各要素值有误差。自动气象站避免了观测员的习惯误差及观测时间的不同而导致的误差。

l 普及方面：人工气象站不易普及，既受机器性能的限制，也有人生存条件的限制。自动气象站则易普及，只考虑仪器性能。

l 自记风：人工气象站风速感应器高于风向感应器约 500px。自动气象站风速风向感应器同高。

l 劳动量：人工气象站大。自动气象站小。

l 应急服务：人工气象站及时性受仪器性能限制，范围相对小。自动气象站及

时、范围广。

l 灵敏度：人工气象站低。自动气象站高。

l 实时监控程度：人工气象站人工巡视较难做到全面而自动气象站全面

1.2.3 优势总结

优势一：减轻了观测员的劳动量，收到了事半功倍的效果。

如人工站的目测项目气压、气温、地温、湿度、风向风速等原来都要人工读数查算，挑取极值，量降水；压、温、湿、风、雨量自记值作订正计算等，现在自动站都有数据直接传回主控微机，一目了然。

优势二：减少了误差，提高了资料的准确性。

（1） 避免了观测员的习惯误差。

（2） 自记风避免了原人工站仪器风向风速感应器不在同一高度而产生的偏差。

（3） 避免了人工站顺序读数导致的同一观测时间各要素不是同一时刻的值而产生的误差。

（4） 极值挑自分钟数据，避免了人工站最高最低温度表（气温、地温）读数的不准确（出现最高最低若干时间后才读数，数据或已回落）。

（5） 自动站 0 地温固定安装在地面，不像人工站有积雪时放置在雪面上，遇有洪水又导致缺测。其数据准确性大大提高。

小结：只有准确性高的资料才更具有代表性，其比较性才更有意义。优势三：易于普及

无人值守站不受是否适宜人类生存条件的限制，都可建站设点进行观测。优势四：应急服务前景广阔

分钟数据的实时采集、存储、使自动气象站具有了人工站力所不及的应急服务能力，使气象服务具有了前所未有的魅力。

优势五：定时观测次数增多，数据量增大。

原人工站每日三次、四次、七次、八次、二十四次的定时观测站都变成了24 次定时观测，而且每分钟都能采集到一组数据。就拿基准站来说，数据量也

扩大了 60 倍，每日就有 24×601440 组数据。庞大的数据量为大气科学及其他科

学的研究提供了充分的依据。

优势六：实时监控，便于发现异常天气现象和仪器故障，能够积极应对各种突发事件，减少缺测，为防灾减灾提供了及时服务，这也是人工站所不及的。

优势七：自动站组网的建立，全国乃至全球一盘棋，各种气象要素全世界一目了然，风云变化弹指间便可知晓，极大地提高了天气预测预报的及时性、准确率。

2. 产品介绍

小型气象站由气象传感器、气象数据记录仪、电源系统、野外防护箱和不锈钢支架等部分构成。风速、风向、雨量、蒸发量等传感器为气象专用传感器，具有高精度高可靠性的特点。气象数据记录仪具有气象数据采集、气象数据定时存储、参数设定、友好的软件人机界面和标准通信功能。

气象传感器：

传感器部分的主要作用是用来监测气象要素信息，传感器本身分为很多种， 每种传感器对应一种气象要素的监测，但是传感器的是可以根据用户的实际使用需求选择的，并不是固定的。

数据采集器和传输模块：

采集器和传输模块主要的作用是用于气象要素数据的采集和传输，采集器主要的作用是将气象要素进行收集，收集后通过无线的传输方式经数据传送至后台电脑端。

气象站支架：

小型气象站支架部分主要作用就是用来放置各种气象要素传感器，以及太阳能电板、采集器和传输模块部分。

太阳能电板和蓄电池部分：

这两个部分主要的作用就是用来提供电力支撑，因为小型气象站需要一天24 小时工作，如果市电停电了，那么蓄电池就能及时供电，保证小型气象站的正常工作。

后台电脑端：

后台电脑端主要作用是数据的展现和存储，后台电脑端可以直观地展现各种气象要素数据，包括温度、湿度、风向、风速、雨量、气压、光照度等气象要素数据可以在电脑端以曲线图的方式展现。