赤峰市气象保障实验室建设规划初探

刘健 贾东 刘颖

摘 要：本文以气象现代化进程为背景，从功能性和开放性的角度对实验室模块区域进行配置和布局，创建气象保障实验室的模型，并从维修、科研、人才、社会多角度进行效益分析，探索并论证其可行性。

关键词：实验室建设；开发；气象保障；气象现代化

1 现状分析

1.1 地面观测设备情况

赤峰市共辖12个旗县区， 全市共有15个国家地面气象站，其中国家基准气候站1个、国家基本气象站4个、国家一般气象站9个。单要素区域自动站98套，二要素区域自动站15套，四要素区域自动站128套，六要素区域自动站1套，校准站1套，沙尘暴监测站1个、大气成分监测站1个、土壤水分观测站9套、设施农业观测站16套。

1.2 高空观测设备情况

我市目前有新一代多普勒天气雷达一部，已经连续服务12年之久，为全区首部天气雷达，国家高空气象探测雷达1部，目前在松山区气象局。

1.3 现有维修环境及必要性

综上所述，这些观测设备分布在9万多平方公里的地域内，数量多、备件少、维护维修压力大，特别是传感器、采集器、主板等主要元件发生故障时，保障人员受条件和能力所限，一般是返厂维修更换，周期长、费用高；而且这些设备来自多个不同厂家，给保障工作带来了难度。现有实验环境分散，各个独立环境没有理想的实验温、湿条件、完备可靠的实验设备，场地对于实验维修及教学培训也显局促，亟需一个环境适宜、制度完善、设备健全的实验环境，以满足气象现代化发展的业务需要。

2 气象保障实验室建设的指导思想

气象保障实验室建设要遵循软、硬件并重的建设原则，在购置设备仪器的同时，建立一套完整可行的设备使用管理体系；遵循先进性与自身能力相适应的建设原则，注重购前的知识、能力和科研思路准备，根据自身的研究方向和可以达到的能力水准，确定申购设备的类型，而不是一味地追求先进性而脱离自身特点和基础；遵循前瞻性服从科学性的建设原则，所申购的设备，要事先充分论证其对于气象保障事业后续发展后劲的作用，培育新的增长点的可能性以及与原有基础的衔接。

3 气象保障实验室建设规划

3.1 实验室建设效果图

3.2 实验室整体描述

气象保障实验室的建设主要为满足赤峰市气象探测设备的维修、相关业务人员的交流培训以及作为硬件项目的研发平台的使用。以开放包容和可持续开发为发展理念，作为日常维修、培训、研发平台使用。为满足以上功能，实验室规划为7个主要模块区域，如图1 所示，分别为更衣区、登记区、实验工作区、实验讨论平台、交流拓展区、元器备件存储区、制板间。

3.3 实验室模型各部分具体描述

3.3.1 更衣区

該区域主要为保证实验室的无尘土化。

3.3.2 登记区

该区域主要为保证实验室的安全和规范，工作人员刷卡进出，实验室借入、借出设备亦须实时登记，登记簿由专人保管，以备查阅。

3.3.3 实验工作区

该区域即个人实验台，为本实验室核心之一，是维修及开发的主要平台，应配备计算机及全套检测设备和仪器（包括地面探测设备综合测试仪、信号源、示波器、稳压电源、数字万用表等等）。

3.3.4 实验讨论平台

该区域放置一面长桌，主要为方便进行讨论以及个别不适合在个人实验台进行维修或者需要多人协助共同维修的较大器件的测试及维修。此长桌需配有至少4个防静电手环。

3.3.5 交流拓展区

该区域（如图2所示）为本实验室另一主要核心部分，主要为开展实验室业务交流与培训使用。

交流与培训为本实验室的核心功能之一，本区除配备授课用白板、投影仪及折叠桌椅外，为提高培训效果，保证交流培训的全面性，交流拓展区计划建设赤峰气象系统小型模拟网络环境和大气探测装备模拟区。

（1）小型模拟网络环境。实验室需要在交流拓展区搭建一个可以模拟赤峰市气象系统全局网络环境的小型网络环境。它既是一个模拟网络环境，也可以作为现有网络的备份系统。需要博达72系列路由器1套（模拟市级），26系列路由器1套（模拟县级），交换机等。

（2）大气探测装备区。此区域集中了除雷达外赤峰市大气探测常见的绝大部分装备（包括CAWS3000新型站、CAWS600B型站、DYYZⅡ型站、多要素自动站、设施农业观测仪、固态降水观测仪、土壤水分观测仪等），使用服务器搭建中心站、数据库和客户终端，在小型模拟网络环境下，建立完整的“数据采集—数据处理”体系。数据流程如图3所示：

3.3.6 元器备件存储区

该区域主要为普通实验用元器件及备件库存使用。含存储铁柜两套，存储实验室常备件、各类电子元件及常用芯片以及交流拓展区的各类采集板等。

3.3.7 制板间

主要承担PCB制板工作，印刷、腐蚀电路板。位置宜独立，通风良好。制板间需配有瓶装腐蚀溶液，计算机，喷墨打印机，电路板快速制板系统，覆铜板等。

4 预期效益分析

气象保障实验室将能满足我局技术保障方面的测试、诊断、维修的实验需求，为培训市局专业保障业务人员、旗县保障团队成员创造条件。在研究开发科技项目方面，将为未来可能进行的硬件研发的纵向和横向科研课题提供保证，成为科研成果具现化的实验基地，为内蒙古气象现代化建设服务。

4.1 维修保障效益

维修保障方面，该实验室将基本满足我市地面和高空部分部件维修所需实验环境。目前的气象保障方案都是先诊断确认故障部分，然后用备件更换。更换后的备件由于技术、条件等等各种原因，邮回厂家或者报送区局的居多，虽然区局承担着一定的维修任务，但对于盟市局来说，如果在实验条件允许的情况下，能够自我完成损坏件的故障诊断甚至维修，不仅可以节约原来等待备件时间，更能提高我局保障技术人员的自身素质。

4.2 科研及人才效益

从科研角度，由于该实验室具备了最基本的电子实验功能，使得它目前可以承担普通小型硬件课题开发，如果未来有可能会进行的较大的硬件课题研发，相应实验设备也会随着项目投入逐渐补全，并进一步提升实验室的功能性，为气象科研服务。从人才角度，该实验室对人才建设的支撑作用尤为值得一提，对于初入职的电子类毕业生，若从事本专业工作，如高校一般的必要的实验环境尤不可缺，另外，硬件项目作为气象电子类专业人员进阶正研高工，行业默认的必经之路，及早搭建培养环境，对于高级人才的储备及培养，意义显著。

参考文献：

[1]黄家声主编.实验室设计与建设指南[M].北京：中国水利水电出版社，2011.