南海石油平台海洋自动气象站选址安装

周嘉健，徐黄飞

(广东省气象探测数据中心，广州 510080)

0 引言

南海沿海各省在现代气象业务体系建设中加大了对海洋气象的投入，尤其是南海海洋气象综合观测业务取得了长足的发展，同时进行了一系列海洋气象方面的科研与试验工作。但海洋气象监测业务仍显薄弱，监测站点偏少、分布不均匀、监测设备老化等造成了海洋探测资料严重匮乏，该现象成为了相关部门当前和今后一段时间面临的挑战。海洋石油平台自动气象站的建设能提高南海海域海洋气象立体观测能力；改进和完善台风、风暴潮、大风和海雾等海洋气象灾害预报系统建设；推进海洋气象预警信息覆盖整个南海，构成一个覆盖全省的立体气象防灾减灾体系；大力提升海洋气象服务能力，提高对南海的灾害性天气的防护能力和提高预报预测准确率，同时增强防御和减轻气象灾害的服务能力。

1 海洋自动气象站介绍

由广东省气象计算机应用开发研究所研发的海洋石油平台自动气象站，基于CAN总线技术，具有数据采集、存储和传输功能，可连续观测气温、气压、湿度、风向、风速和降水量等气象要素；还可添加多种海洋观测要素传感器如海水温盐、潮位、波浪等数据处理功能，包括缺测检查、自动补收、校验、审核等[1，2]。

1.1 海洋石油平台自动气象站结构

海洋石油平台自动气象站由硬件和软件组成。硬件分为采集器、传感器、外部总线和外围设备；软件分为采集、业务和通信软件。采集器包括1个主采集器和若干个分采集器；外围设备主要包括电源、终端计算机、通信接口等。

1.2 海洋石油平台自动气象站特点

自动气象站是专门用于气象监测数据的自动采集、计算处理和存储的设备，可对连续自动探测记录风向、风速、温度、湿度、气压和降水等气象要素的值，进行计算、编报、显示处理，同时可实现资料远距离传输，自动气象站具有如下特点：

1)高稳定性和可靠性。为保证自动气象站具有高稳定性和可靠性，选用高可靠性的元件和传感器，从硬件电路和软件编程方面对系统进行可靠性处理，引入系统质量控制设计。

2)高数据准确度和可信度。选配性能稳定的气象传感器，使系统的准确度满足南海海洋气象观测业务的需求。

3)输出数据接口标准化。提供标准串口(RS-232)，可实现远程无线或有线数据传输显示，并可通过接口实现自动气象站单站或组网自动校时、远程控制配置参数等功能。

4)接口通道防雷安全措施严密。使用防静电感应接口芯片，大大减少静电感应危害；使用防雷器件、光电隔离、多重DC/DC供电隔离技术，防范雷击和干扰。

5)结构实现模块化、集成化、系统化、标准化。要求系统自动化程度高，适应性、通用性强，可实现模块化组合。且具有灵活的扩展性，能够适应业务发展中不断增加的要素要求。

6)嵌入采集器软件操作灵活，硬件维护方便。操作保护功能严密，任何误操作均无效，可以通过小键盘的输入进行各种参数设置。硬件的设计采用模块化、板块化，同时有相应的标准检测盒，为故障维修提供方便。

1.3 通信方式

本站建立专门的海上石油平台自动气象站数据处理及传输系统，确保数据处理及时和数据完整，采用北斗卫星通信[3，4]进行数据传输和接收，确保数据完整率不低于96%，数据传输频率为5 min/次。

1.4 供电形式

海洋自动气象站具有两种供电方式：一是市电供电(交流供电)；二是直流供电(蓄电池供电)。

平台上提供220 V的交流电，虽然平台保证24 h供电，为确保自动气象站采集资料万无一失，设计为自动气象站提供交流电和蓄电池组两种方式，采用自动切换装置，当交流电中断时自动切换为蓄电池组供电。具体设备安装电路说明如下：

1)交流电源：交流电源(220 V)从配电房内引出至自动气象站设备采集箱内。

2)自动气象站系统电源：自动气象站系统采用13.6 V直流供电。AC220 V交流电经过开关电源转变为DC13.6 V，设计最大输出功率为80 W，实际在给蓄电池充电时最大功率<30 W。供电设备具有自动切换功能，当交流电源停止供电时，负载供电会自动切换至从蓄电池组输出。

2 自动气象站选址与安装建设要求

海洋自动气象站的安装，尤其是在石油平台上，安装过程中会受到各方因素影响。

2.1 安装地点选择

石油平台是一个位于海洋上的大型结构设施，用于钻井提取石油和天然气。每个平台包含生产区(也称作业区)和生活区。生产区包含开采等作业，有各种开采设施，而生活区是工作人员居住的地方。因此，在平台上自动气象站需要安装在尽可能远离生产区的生活区内，这样观测得到的数据才具有代表性。由于所建设的站点位于南海，主要降水和台风的路径等基本从南面发生，因此自动气象站安装的位置尽可能选取西南或东南方向。

2.2 机箱、北斗通信设备和各传感器的安装要求

安装在石油平台上的海洋自动气象站能测量温度、相对湿度、风向风速、雨量、气压和能见度，具体安装要求如下：

1)传感器和防爆机箱等尽量地选择生活区内通风良好和开阔地点进行安装，可初步选定在平台相对较高的甲板边缘，最大限度避免遮挡造成的误差，并尽可能选取西南或东南方向；

2)对于风传感器的安装，为确保风要素探测的准确性，尽量在平台边缘相对开阔地点的制高点安装风向风速传感器，同时考虑该点的盛行风向，风杆底座与安装点平台焊接牢固；

3)温度与湿度传感器放入同一个百叶箱中，并且温度传感器在湿度传感器南面；百叶箱和北斗通信终端安装在T型杆上，T型杆安装在防爆机箱背面，而防爆机箱通过4个固定脚焊接在甲板上；

4)北斗的安装要求四面无遮挡(30°仰角无阻碍)，否则影响信号发射；

5)雨量传感器的安装地点附近应尽可能无遮挡，若四周没有合适的选择，则可以架在平台围栏处。

6)能见度传感器的安装则需要注意接收端和发射端的方向。接收端在南，发射端在北，这样能避免太阳光直接到达接收端而影响观测数据的准确性；同时安装点也要尽可能保证四周无遮挡物和反光物。

3 结束语

海洋石油平台自动气象站的建设对改进和完善台风、风暴潮、大风、海雾等海洋气象灾害预报系统建设，提高对南海的灾害性天气的防护能力和提高预报预测准确率，增强防御和减轻气象灾害的服务能力等都具有重大意义。文章简要地介绍了石油平台海洋自动气象站组成和特点，并给出了自动气象站选址和安装建设的基本规范以及安装过程中的注意事项，可为后续其他石油平台海洋自动气象站建设的选址和安装提供参考，但自动气象站实际在平台上的安装建设需根据平台的实际情况而定。