气象仪器检定自动化及数据共享平台的开发

石建峰

摘 要：目前气象部门使用的计量检定设备还处于传统阶段，把气象仪器检定自动化成了关注的话题，在改造上给出了各子系统的设计原理的程序步骤，采用串行通信技术实现检定数据的自动采取，并且建立检定数据库等。这个平台的建设，可以实现检定系统全面自动化，减轻了劳动力度，排除因为人为检查出现的误差，在减少时间的同时提高整个工作效率。

关键词：自动化；气象仪器；检定；平台

中图分类号：TH765 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）06-0028-02

气象仪器的检定是整个气象部门最基本的服务系统，可以保证气象技术装备检测到最精准的资料，可靠的量值传递是气象检测的一种保证。在气象现代化建设发展中，气象的计量检定系统建设遭到停懈，在计量方法上已经远远不能满足现气象现代化发展需求，不能满足越来越多的气象仪器检定的需要。为了提高检测工作的工作效率，避免因为认为而产生的误差，降低检测人员的劳动强度，并且提高检测的精准度已经准确度，对气象仪器、自动化的检测需求，要想解决目前的问题就必须要让自动气象站的方法规范、配置自动气象站的检定准则，研究出一个检定综合管理的平台，以适应自动化建设发展的需求，实现现代化计量、质量的管理与信息资源管理的体系。

1 传统地面气象观察仪器

1.1 气温检测仪器

我国采用了地面气象观测温度传感器之后，气温的检测实现了数字化的现实与自动化的观测。通过其把以往玻璃液体的温度检测表，在未来的几年内被淘汰掉。因为地面检测温度传感器具有很高的分辨度与稳定性，在一定的时期内曾经是往气温测量方向进行发展的[1]。目前很多地面气象自动观测以上都使用了四线的铂电阻，这种温度测量的方法可以说很满足气象组织的测量，其精准度也达到了需求状态，其中测量的误差不是很大，采用了较高的电路器把误差降到了最低。铂电阻温度传感器，可以在今后受到很大的推广，其稳定性很强，在未来气象检测组织内可以常见这种检测仪器。

1.2 空气湿度检测仪器

地面的空气湿度检测仪器主要运用有机膜湿敏电容、通风干湿表等。并且这些仪器以及做了检定投入到使用当中，电测通风赶湿表的误差程度较小为2%左右，其它的湿度检测仪器的误差为4%左右。对湿度传感器的验证下，百叶箱湿表测量的误差会随着外界的风速而进行变化，在没有风的情况下误差甚至可以达到20%左右，毛发的湿度表误差也是非常大的。通过分析研究所得出，毛发温度表在20°以下的时候，并不能反映湿度的变化数值了，通过实验调查的研究，可以明确的检测出湿度观测仪器都存在一定的误差，并且都需要进行一些改进。

铂电阻通风干湿法，在0°的市场上已经占有很大的地位了，可以取代其他温度仪器进行检测。与此同时与大自然相结合，把大自然的大气条件作为动态温度的标准进行研究，并且研究出了较为成功的通风干湿表。在0°上下不是很大的情况下，通风干湿表的测量精准度会有所下降，在0°以上使用的时候，可能会出现因为加水不当等，导致了测量误差较大。所以熟读测量仪器的研究非常重要，要掌握0°以上和0°以下的问题，制造出一个全天气湿度变化传感器[2]。目前有两种传感器已经收到了广大关注，湿敏电容传感器与氯化湿度传感器，这两个传感器已经在气象组织得到了广泛的应用，在湿度检测误差上有了很大的改进。不管是氯化传感器还是湿敏电容传感器，目前误差都在3%左右，只有在低温的情况下两种传感器的精准度高于铂电通风干湿表，所以，在较长的一段时期内，铂电通风干湿表、氯化传感器、湿敏电容传感器都会被广泛应用。

1.3 气压测量仪器

我国对于气压传感器的试验有很多年了，把数字气压表等取代了水银气压表。通过不同测压器的试验与应用，振筒气压仪器取代水银仪器是被人们所接收的，水银气压的误差与污染也随之被消除掉，水银气压测量仪器将成为过去式。在振筒气压仪器的使用中，比水银气压仪器的精准度有所提高，而实现了气压自动观测自动化，促进了自动气象观测仪器的发展进度，但也存在不稳定的现象，所以相关人员还在不断试验研究，用新的测量仪器取代振筒气压仪器检测。

2 平台建设的目标与内容

在原有的检定基础上进行平台建设的目标，与新设备和设备的标准相结合，按照新的自动化程序进行，开发出检定自动化采取系统与控制机通的应用软件，可以对温度、湿度、风速、雨天等进行检查自动化管理。平台建设的内容包括了温度自动化检测的子系统、湿度自动化检测的子系统、风速自动化检测的子系统以及雨量自动化检测的子系统等，形成一个检测业务管理系统。

3 系统设计思想与各子系统的实现

3.1 系统设计思想

自动气象站的建设是数据采集器、数据处理器等为一体的自动观测仪器，各个传感器的都是電信号输出，随着时间的变化精准度也在变化，所以就必须要进行检查和校准，平台利用计算机进行自动采取测感器的数据，把各个检查出的数据进行分析、误差进行计算、进行结果判断以及最后处理，生成最后的报表，再通过网络向中心数据库进行传输检测并且存档[3]。

3.2 温度检定子系统

温度的传感器装置是采用了银河试验仪器厂生产的低温槽，把标准的温度表与检测温度的传感器，一起放在温度恒温箱内，通过对温度恒温的控制来改变温度的高低，并且可以利用采集器自动采取温度点的标准性，以及被检测温度传感器的测量数值，对两个温度值进行比较，通过对比完成最终的检定结果。

3.3 湿度检定子系统

温度的传感器装置则采用了气象海洋仪器的湿度检定箱，把湿度的标准表与测量湿度的传感仪器装置在一起，防盗湿度检定箱内，通过对湿度发生器的控制采取出湿度数值，和测传感器的湿度数值，对两个湿度值进行比较，得出湿度传感器的精准数值，通过对比完成最终的检定结果[4]。

3.4 风素检定子系统

风速的传感器检定装置是运用了回路风洞装置，并且与大气探测技术研发的风速传感器相结合，通过对数字的变频器的频率来改变风洞装置的转动速度，把风速传感器放置到风洞中，把传感器的数值与数字表的数值进行比较，并且得出风速线性的方程，通过得出的风速线性的方程来判定是否合格，以此来完成最终的检定结果。

3.5 雨量检定子系统

雨量传感器检测装置运用了气象仪器厂所生产的雨量检定箱，雨量检定子系统的原理是运用了标准化的雨量发生器，通过雨量发生器对被测雨量传感器的采集数据控制，并且把标准值与被测值相比较，得出的雨量传感器比较准确，以此来完成最终的检定结果[5]。

3.6 气压检测子系统

气压的检测装置是航空仪器厂所成产的气压检定箱，并且设置好检定点，读取其数字微压表数值，当达到标准的检测定点时，读取的检测气压传感器数值，把标准气压数值以被测气压数值进行比较，通过这个标胶得出气压传感器的标准数值，以此来完成最终的检定结果。

4 结语

气象检测在不断发展，从以前不够成熟的技术转变成日渐成熟的技术。气象仪器检定自动化与数据共享平台，是对自动检定技术与方法的尝试，系统将检定的过程物理内容转换为数字形式，严格的按照自动传感器技术的需求。运用面积侧风的方法，只是比传统的检测办法增加了一个光经纬仪，增加了两个基本线路，能够自动记录功能数字式光学经纬仪的定型生产，充分利用现代通信技术，并且官学经纬仪器只需要一人进行操作，比传统测风手段更加方便。综上所述，面积侧风方法不仅是光学经纬仪的传统侧风方法的改进，还是为了提高精度对流层风的参数应用途径，所以很值得进行广泛的推广，充分发挥其价值。

参考文献

[1]高炉东.自动气象站自动化检定系统设计与实现[D].电子科技大学，2012，12（24）.

[2]杜建苹.气象技术装备自动化管理与全寿命跟踪研究[D].北京邮电大学，2012，09（18）.

[3]沙峰，劉高飞，王晓蕾，王洋，吴展.军用气象计量软件导出需求研究[J].气象水文海洋仪器，2011，11（02）：12-15.

[4]杨志伟，刘军，孙文博.气象仪器计量检定管理系统的设计与实现[J].吉林气象，2010，12（03）：40-44.

[5]张艳艳，陈苏婷.《气象仪器》课程的教改探索与实验[J].科技信息，2012，10（05）：240+179.