冬季区域自动气象站供电保障措施分析

李柄锐

摘 要 区域自动气象站安装在野外，由于受市电条件限制，普遍采用太阳能供电，此种供电方式受天气和环境影响较大，尤其在冬季表现更为明显，因电压不足导致区域自动气象站经常断电，本文按照供电系统组成、工作原理、影响因素顺序进行介绍，最后对实际工作中所采取的措施分析归纳，以提高冬季区域自动气象站的运行稳定性，供相关人员参考。

关键词 冬季;自动气象站;供电保障;措施分析

区域自动气象站网的形成，实现了气象多要素连续动态实时监测，显著提高了气象监测时空精度，大大增强了灾害性天气监测预警能力，使天气预报更加精细化，决策服务更加科学化，气象防灾减灾能力显著提高，同时，对区域自动气象站运行质量也提出了很高的要求。怀化市地处南方山区，阴雨寡照天气多，发生长时间长，尤其是冬季更为明显，光照少，引起自动气象站太阳能板发电不足而停机故障，导致气象数据缺测，因此，采取有效措施，保障电能供应，成为冬季区域自动气象站保障工作的重要内容。

1区域自动气象站供电系统简介

①供电系统组成。区域自动气象站电源部分由一块太阳能板和一块蓄电池构成，而这两部分构成了自动站的电源系统。②工作原理。白天有光照时，太阳能板为采集器供电（传感器通过采集器供电），并同时为蓄电池充电，而在夜晚或无光照时则是蓄电池为采集器供电。太阳能板主要部分为半导体材料，它经过光线照射后发生光电效应产生电流，由于材料和光线所具有的属性和局限性，其生成的电流也是具有波动性的曲线，如果将所生成的电流直接充入蓄电池内或直接给采集器供电，则容易造成蓄电池、采集器和传感器的損坏，严重缩短了它们的使用寿命。因此，必须把电流先送PV控制器，采用一系列专用芯片电路对其进行数字化调节，并加入多级充放电保护，确保电池的运行安全和使用寿命。对采集器供电时，也是让蓄电池的电流先流入太阳能控制器，经过它的调节后，再把电流送入采集器。PV控制器的重要性，归纳起来有三个方面：一是为了稳定放电电流;二是为了保证蓄电池不被过放电;三是可对采集器和蓄电池进行一系列的监测保护。

2影响区域自动气象站供电因素分析

结合区域自动气象站供电系统组成和工作原理，影响供电因素有：①天气。天空无云遮挡的晴天太阳辐射强，发电效率越高，天空有云遮挡的天气太阳辐射弱，发电效率会降低。②季节。众所周知，地球围绕太阳的公转，伴随着太阳直射点南北移动，地表每一地点都出现白天时长和季节的变化。从春分到夏至，太阳直射点从赤道向北半球移动，太阳高度角逐渐增大，北半球的日照时间逐渐增长，地表接受的太阳辐射能增多，太阳能发电量也在逐渐增加;从秋分至冬至，太阳直射点向南半球移动，北半球太阳高度角逐渐减小，日照时间缩短，太阳能发电量也在逐渐减小，我国地处北半球，夏季日照时间长，是太阳能发电量最多的一个季节，冬季日照时间短，是太阳能发电量最少的一个季节。③环境方面。因选址不当部分区域自动气象站太阳能板，受周边建筑物、树木等障碍物遮挡，或者受污染，光照不足，影响发电效率。④温度方面。蓄电池最佳工作温度为15℃～25℃，在此温度范围内，蓄电池能保持最佳工作状态，向采集器提供源源不断的、可靠的直流电源。当环境温度高于25℃时，电池容量高于额定容量;当环境温度低于25℃时，电池容量低于额定容量[1]。

3冬季区域自动气象站供电保障措施

①加强监控。利用地面气象观测监控管理平台（SMOS）监测区域自动气象站采集器主板电压，每天8、12、15、17时定时监控并记录电压数据。②蓄电池电压预测。结合电压监控记录和天气预报，对蓄电池电压下降情况做出预测，及时通知保障人员把电压较低站点的蓄电池更换为电量充足的蓄电池。③电压订正。部分区域自动气象站电压采集元器件因老化性能衰减，致使监控管理平台显示的电压与实际电压有误差，为避免电压误判需要进行电压订正，现场量取数据采集器上的电压值，然后与监控管理平台显示的电压值相减得出误差值，往后，只需把监控管理平台显示的电压值加上误差值，就可得到正确的电压值。④更新蓄电池。对内阻增大、容量减小的蓄电池进行及时维护或更新，增加蓄电量，延长其供电时间。⑤改善环境。对受树木等障碍物遮挡的站点进行清理，改善环境，增加太阳能板发电量，对易受污染站点的太阳能板经常清洁，提高太阳能板发电效率。

4结束语

影响区域自动气象站供电因素，不仅仅是单方面的，往往是多重因素叠加，不同的季节对应不同的天气，如冬季怀化市经常出现连续阴雨低温天气，加之不良的站点环境等多重因素的影响，太阳能板发电不足，蓄电池电量入不敷出，为防止蓄电池不被过放电，PV控制器启动断电保护功能，造成区域自动气象站采集器无电而停止工作，因此，冬季停电故障，为全市区域自动站高发的故障现象，通过采取上述非工程措施，既解决了供电问题又节约了经费。

参考文献

[1] 刘庆生.温度对蓄电池的影响[J].湖北电力，2009，33（4）：45-46.