石建峰

摘 要：目前氣象部門使用的計(jì)量檢定設(shè)備還處于傳統(tǒng)階段，把氣象儀器檢定自動(dòng)化成了關(guān)注的話題，在改造上給出了各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理的程序步驟，采用串行通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢定數(shù)據(jù)的自動(dòng)采取，并且建立檢定數(shù)據(jù)庫(kù)等。這個(gè)平臺(tái)的建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)檢定系統(tǒng)全面自動(dòng)化，減輕了勞動(dòng)力度，排除因?yàn)槿藶闄z查出現(xiàn)的誤差，在減少時(shí)間的同時(shí)提高整個(gè)工作效率。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；氣象儀器；檢定；平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TH765 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）06-0028-02

氣象儀器的檢定是整個(gè)氣象部門最基本的服務(wù)系統(tǒng)，可以保證氣象技術(shù)裝備檢測(cè)到最精準(zhǔn)的資料，可靠的量值傳遞是氣象檢測(cè)的一種保證。在氣象現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展中，氣象的計(jì)量檢定系統(tǒng)建設(shè)遭到停懈，在計(jì)量方法上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)氣象現(xiàn)代化發(fā)展需求，不能滿足越來(lái)越多的氣象儀器檢定的需要。為了提高檢測(cè)工作的工作效率，避免因?yàn)檎J(rèn)為而產(chǎn)生的誤差，降低檢測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且提高檢測(cè)的精準(zhǔn)度已經(jīng)準(zhǔn)確度，對(duì)氣象儀器、自動(dòng)化的檢測(cè)需求，要想解決目前的問題就必須要讓自動(dòng)氣象站的方法規(guī)范、配置自動(dòng)氣象站的檢定準(zhǔn)則，研究出一個(gè)檢定綜合管理的平臺(tái)，以適應(yīng)自動(dòng)化建設(shè)發(fā)展的需求，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化計(jì)量、質(zhì)量的管理與信息資源管理的體系。

1 傳統(tǒng)地面氣象觀察儀器

1.1 氣溫檢測(cè)儀器

我國(guó)采用了地面氣象觀測(cè)溫度傳感器之后，氣溫的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的現(xiàn)實(shí)與自動(dòng)化的觀測(cè)。通過其把以往玻璃液體的溫度檢測(cè)表，在未來(lái)的幾年內(nèi)被淘汰掉。因?yàn)榈孛鏅z測(cè)溫度傳感器具有很高的分辨度與穩(wěn)定性，在一定的時(shí)期內(nèi)曾經(jīng)是往氣溫測(cè)量方向進(jìn)行發(fā)展的[1]。目前很多地面氣象自動(dòng)觀測(cè)以上都使用了四線的鉑電阻，這種溫度測(cè)量的方法可以說(shuō)很滿足氣象組織的測(cè)量，其精準(zhǔn)度也達(dá)到了需求狀態(tài)，其中測(cè)量的誤差不是很大，采用了較高的電路器把誤差降到了最低。鉑電阻溫度傳感器，可以在今后受到很大的推廣，其穩(wěn)定性很強(qiáng)，在未來(lái)氣象檢測(cè)組織內(nèi)可以常見這種檢測(cè)儀器。

1.2 空氣濕度檢測(cè)儀器

地面的空氣濕度檢測(cè)儀器主要運(yùn)用有機(jī)膜濕敏電容、通風(fēng)干濕表等。并且這些儀器以及做了檢定投入到使用當(dāng)中，電測(cè)通風(fēng)趕濕表的誤差程度較小為2%左右，其它的濕度檢測(cè)儀器的誤差為4%左右。對(duì)濕度傳感器的驗(yàn)證下，百葉箱濕表測(cè)量的誤差會(huì)隨著外界的風(fēng)速而進(jìn)行變化，在沒有風(fēng)的情況下誤差甚至可以達(dá)到20%左右，毛發(fā)的濕度表誤差也是非常大的。通過分析研究所得出，毛發(fā)溫度表在20°以下的時(shí)候，并不能反映濕度的變化數(shù)值了，通過實(shí)驗(yàn)調(diào)查的研究，可以明確的檢測(cè)出濕度觀測(cè)儀器都存在一定的誤差，并且都需要進(jìn)行一些改進(jìn)。

鉑電阻通風(fēng)干濕法，在0°的市場(chǎng)上已經(jīng)占有很大的地位了，可以取代其他溫度儀器進(jìn)行檢測(cè)。與此同時(shí)與大自然相結(jié)合，把大自然的大氣條件作為動(dòng)態(tài)溫度的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，并且研究出了較為成功的通風(fēng)干濕表。在0°上下不是很大的情況下，通風(fēng)干濕表的測(cè)量精準(zhǔn)度會(huì)有所下降，在0°以上使用的時(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榧铀划?dāng)?shù)龋瑢?dǎo)致了測(cè)量誤差較大。所以熟讀測(cè)量?jī)x器的研究非常重要，要掌握0°以上和0°以下的問題，制造出一個(gè)全天氣濕度變化傳感器[2]。目前有兩種傳感器已經(jīng)收到了廣大關(guān)注，濕敏電容傳感器與氯化濕度傳感器，這兩個(gè)傳感器已經(jīng)在氣象組織得到了廣泛的應(yīng)用，在濕度檢測(cè)誤差上有了很大的改進(jìn)。不管是氯化傳感器還是濕敏電容傳感器，目前誤差都在3%左右，只有在低溫的情況下兩種傳感器的精準(zhǔn)度高于鉑電通風(fēng)干濕表，所以，在較長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，鉑電通風(fēng)干濕表、氯化傳感器、濕敏電容傳感器都會(huì)被廣泛應(yīng)用。

1.3 氣壓測(cè)量?jī)x器

我國(guó)對(duì)于氣壓傳感器的試驗(yàn)有很多年了，把數(shù)字氣壓表等取代了水銀氣壓表。通過不同測(cè)壓器的試驗(yàn)與應(yīng)用，振筒氣壓儀器取代水銀儀器是被人們所接收的，水銀氣壓的誤差與污染也隨之被消除掉，水銀氣壓測(cè)量?jī)x器將成為過去式。在振筒氣壓儀器的使用中，比水銀氣壓儀器的精準(zhǔn)度有所提高，而實(shí)現(xiàn)了氣壓自動(dòng)觀測(cè)自動(dòng)化，促進(jìn)了自動(dòng)氣象觀測(cè)儀器的發(fā)展進(jìn)度，但也存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象，所以相關(guān)人員還在不斷試驗(yàn)研究，用新的測(cè)量?jī)x器取代振筒氣壓儀器檢測(cè)。

2 平臺(tái)建設(shè)的目標(biāo)與內(nèi)容

在原有的檢定基礎(chǔ)上進(jìn)行平臺(tái)建設(shè)的目標(biāo)，與新設(shè)備和設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，按照新的自動(dòng)化程序進(jìn)行，開發(fā)出檢定自動(dòng)化采取系統(tǒng)與控制機(jī)通的應(yīng)用軟件，可以對(duì)溫度、濕度、風(fēng)速、雨天等進(jìn)行檢查自動(dòng)化管理。平臺(tái)建設(shè)的內(nèi)容包括了溫度自動(dòng)化檢測(cè)的子系統(tǒng)、濕度自動(dòng)化檢測(cè)的子系統(tǒng)、風(fēng)速自動(dòng)化檢測(cè)的子系統(tǒng)以及雨量自動(dòng)化檢測(cè)的子系統(tǒng)等，形成一個(gè)檢測(cè)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想與各子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

自動(dòng)氣象站的建設(shè)是數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器等為一體的自動(dòng)觀測(cè)儀器，各個(gè)傳感器的都是電信號(hào)輸出，隨著時(shí)間的變化精準(zhǔn)度也在變化，所以就必須要進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)，平臺(tái)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)采取測(cè)感器的數(shù)據(jù)，把各個(gè)檢查出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、誤差進(jìn)行計(jì)算、進(jìn)行結(jié)果判斷以及最后處理，生成最后的報(bào)表，再通過網(wǎng)絡(luò)向中心數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行傳輸檢測(cè)并且存檔[3]。

3.2 溫度檢定子系統(tǒng)

溫度的傳感器裝置是采用了銀河試驗(yàn)儀器廠生產(chǎn)的低溫槽，把標(biāo)準(zhǔn)的溫度表與檢測(cè)溫度的傳感器，一起放在溫度恒溫箱內(nèi)，通過對(duì)溫度恒溫的控制來(lái)改變溫度的高低，并且可以利用采集器自動(dòng)采取溫度點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)性，以及被檢測(cè)溫度傳感器的測(cè)量數(shù)值，對(duì)兩個(gè)溫度值進(jìn)行比較，通過對(duì)比完成最終的檢定結(jié)果。

3.3 濕度檢定子系統(tǒng)

溫度的傳感器裝置則采用了氣象海洋儀器的濕度檢定箱，把濕度的標(biāo)準(zhǔn)表與測(cè)量濕度的傳感儀器裝置在一起，防盜濕度檢定箱內(nèi)，通過對(duì)濕度發(fā)生器的控制采取出濕度數(shù)值，和測(cè)傳感器的濕度數(shù)值，對(duì)兩個(gè)濕度值進(jìn)行比較，得出濕度傳感器的精準(zhǔn)數(shù)值，通過對(duì)比完成最終的檢定結(jié)果[4]。

3.4 風(fēng)素檢定子系統(tǒng)

風(fēng)速的傳感器檢定裝置是運(yùn)用了回路風(fēng)洞裝置，并且與大氣探測(cè)技術(shù)研發(fā)的風(fēng)速傳感器相結(jié)合，通過對(duì)數(shù)字的變頻器的頻率來(lái)改變風(fēng)洞裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，把風(fēng)速傳感器放置到風(fēng)洞中，把傳感器的數(shù)值與數(shù)字表的數(shù)值進(jìn)行比較，并且得出風(fēng)速線性的方程，通過得出的風(fēng)速線性的方程來(lái)判定是否合格，以此來(lái)完成最終的檢定結(jié)果。

3.5 雨量檢定子系統(tǒng)

雨量傳感器檢測(cè)裝置運(yùn)用了氣象儀器廠所生產(chǎn)的雨量檢定箱，雨量檢定子系統(tǒng)的原理是運(yùn)用了標(biāo)準(zhǔn)化的雨量發(fā)生器，通過雨量發(fā)生器對(duì)被測(cè)雨量傳感器的采集數(shù)據(jù)控制，并且把標(biāo)準(zhǔn)值與被測(cè)值相比較，得出的雨量傳感器比較準(zhǔn)確，以此來(lái)完成最終的檢定結(jié)果[5]。

3.6 氣壓檢測(cè)子系統(tǒng)

氣壓的檢測(cè)裝置是航空儀器廠所成產(chǎn)的氣壓檢定箱，并且設(shè)置好檢定點(diǎn)，讀取其數(shù)字微壓表數(shù)值，當(dāng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)定點(diǎn)時(shí)，讀取的檢測(cè)氣壓傳感器數(shù)值，把標(biāo)準(zhǔn)氣壓數(shù)值以被測(cè)氣壓數(shù)值進(jìn)行比較，通過這個(gè)標(biāo)膠得出氣壓傳感器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，以此來(lái)完成最終的檢定結(jié)果。

4 結(jié)語(yǔ)

氣象檢測(cè)在不斷發(fā)展，從以前不夠成熟的技術(shù)轉(zhuǎn)變成日漸成熟的技術(shù)。氣象儀器檢定自動(dòng)化與數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，是對(duì)自動(dòng)檢定技術(shù)與方法的嘗試，系統(tǒng)將檢定的過程物理內(nèi)容轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，嚴(yán)格的按照自動(dòng)傳感器技術(shù)的需求。運(yùn)用面積側(cè)風(fēng)的方法，只是比傳統(tǒng)的檢測(cè)辦法增加了一個(gè)光經(jīng)緯儀，增加了兩個(gè)基本線路，能夠自動(dòng)記錄功能數(shù)字式光學(xué)經(jīng)緯儀的定型生產(chǎn)，充分利用現(xiàn)代通信技術(shù)，并且官學(xué)經(jīng)緯儀器只需要一人進(jìn)行操作，比傳統(tǒng)測(cè)風(fēng)手段更加方便。綜上所述，面積側(cè)風(fēng)方法不僅是光學(xué)經(jīng)緯儀的傳統(tǒng)側(cè)風(fēng)方法的改進(jìn)，還是為了提高精度對(duì)流層風(fēng)的參數(shù)應(yīng)用途徑，所以很值得進(jìn)行廣泛的推廣，充分發(fā)揮其價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]高爐東.自動(dòng)氣象站自動(dòng)化檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2012，12（24）.

[2]杜建蘋.氣象技術(shù)裝備自動(dòng)化管理與全壽命跟蹤研究[D].北京郵電大學(xué)，2012，09（18）.

[3]沙峰，劉高飛，王曉蕾，王洋，吳展.軍用氣象計(jì)量軟件導(dǎo)出需求研究[J].氣象水文海洋儀器，2011，11（02）：12-15.

[4]楊志偉，劉軍，孫文博.氣象儀器計(jì)量檢定管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].吉林氣象，2010，12（03）：40-44.

[5]張艷艷，陳蘇婷.《氣象儀器》課程的教改探索與實(shí)驗(yàn)[J].科技信息，2012，10（05）：240+179.