牛睿華

【摘 要】自動氣象監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展對航空飛行發(fā)揮著重要作用，本文從自動氣象觀測技術(shù)的工作原理和技術(shù)特點出發(fā)，分析探討了自動氣象觀測技術(shù)在航空氣象觀測中的應(yīng)用和注意事項。

【關(guān)鍵詞】氣象觀測；無線通信；航空

氣象條件對飛機(jī)的起飛、航行、降落以及其他各種飛行活動有不同的影響。自動氣象觀測技術(shù)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)實時地觀測氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量等氣象信息。利用基于無線網(wǎng)絡(luò)的自動氣象觀測技術(shù)可以實現(xiàn)通過智能網(wǎng)絡(luò)化實時進(jìn)行航空氣象監(jiān)測，保證了監(jiān)測的氣象數(shù)據(jù)的完整性和安全性，從而確保飛行任務(wù)的安全進(jìn)行。

一、自動氣象觀測技術(shù)的工作原理

自動氣象觀測技術(shù)是利用計算機(jī)技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過傳感器智能地監(jiān)測氣象條件并且利用無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸，為天氣預(yù)報，氣候分析，飛行氣象情報以及氣象學(xué)科學(xué)研究提供重要依據(jù)。其工作原理是通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)在無人監(jiān)管的情況下通過設(shè)置在不同位置的各個傳感器實時地完成對地面氣象要素信息如溫度、濕度、氣壓、雨量、風(fēng)速和風(fēng)向的采集，并以無線方式發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點[1]。網(wǎng)關(guān)節(jié)點可通過串行通信和GPRS通信方式將采集的氣象數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)缴衔粰C(jī)以進(jìn)行后期處理。通過計算機(jī)編程實現(xiàn)對采集的氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)分析，求取多次測量數(shù)據(jù)的平均值和方差，對異常數(shù)據(jù)和誤差原因進(jìn)行診斷，排除由于儀器精度漂移以及氣象觀測干擾因素造成的異常記錄，并對數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行歸一化處理，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確更可靠。經(jīng)處理的氣象信息數(shù)據(jù)保存在氣象控制中心的計算機(jī)存儲設(shè)備中，并且通過顯示器設(shè)備和無線傳輸設(shè)備進(jìn)行顯示和輸出。

二、自動氣象觀測系統(tǒng)的基本配置

自動氣象觀測系統(tǒng)是一種能自動探測和存儲氣象觀測數(shù)據(jù)的電子設(shè)備，主要由系統(tǒng)電源模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線通訊接口、數(shù)據(jù)處理通信模塊等組成。系統(tǒng)整體設(shè)計分為硬件和軟件兩部分，硬件部分利用計算機(jī)集成芯片設(shè)計完成，軟件部分主要是實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的建立，包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點選擇合適的信道建立網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點尋找并加入網(wǎng)絡(luò)、傳感器芯片的工作以及數(shù)據(jù)的無線收發(fā)，實現(xiàn)了對風(fēng)壓及其相關(guān)量的采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、風(fēng)速風(fēng)向計算、液晶顯示等功能[2]。整個系統(tǒng)作為航空氣象系統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點，能夠與采集模塊協(xié)同工作，并通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)和協(xié)調(diào)節(jié)點的通信，將氣象數(shù)據(jù)匯總到航空氣象系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)采用電池供電，適合無線自動氣象系統(tǒng)在復(fù)雜地形的工作情況。無線自動氣象系統(tǒng)具有安裝簡單，擴(kuò)展容易，提高工作效率等優(yōu)點，是自動氣象系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。該無線傳輸方式具有功耗低、成本低、數(shù)據(jù)安全性高等特點，不僅適用于氣象數(shù)據(jù)的采集傳輸，還可以應(yīng)用于航空通信等領(lǐng)域。

三、自動氣象觀測技術(shù)在航空氣象監(jiān)測中的應(yīng)用

機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)，是指設(shè)置在機(jī)場內(nèi)的一種由微型電子計算機(jī)控制的地面氣象無線遙感監(jiān)測儀器，是利用基于無線網(wǎng)絡(luò)的自動氣象觀測技術(shù)研發(fā)的一種航空氣象監(jiān)測設(shè)備。該無線遙感監(jiān)測儀器的探測部分安裝在飛機(jī)跑道附近，能自動測量風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、濕度、云冪高、飛機(jī)跑道視程等氣象要素。該儀器能自動地處理各種氣象要素觀測值，并利用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸將結(jié)果傳送至氣象控制中心顯示出來或進(jìn)行報警。航空管理服務(wù)部門安裝與該機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)連接的顯示器，人們便可坐在室內(nèi)掌握機(jī)場的天氣情況。由此可見，基于無線網(wǎng)絡(luò)的自動氣象觀測技術(shù)使得飛行氣象觀測更加方便快捷，易于操作，所獲取的氣象觀測要素的準(zhǔn)確性和實時性都明顯提高，克服了傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)布線費用高、施工麻煩且易受到場合的限制。

在實際工作中，航空氣象的主要任務(wù)是保障在不同的氣象條件下的飛行安全，提高航行效率。機(jī)場的氣象觀測主要是對云（量、狀、高），有效能見度，跑道視程，天氣現(xiàn)象，風(fēng)向，風(fēng)速，氣壓，溫度，濕度，降水量和積雪深度等天氣對飛機(jī)起降影響進(jìn)行評估。一般通用機(jī)場氣象觀測主要包含要在跑道上飛機(jī)著陸點附近，一般在下滑臺后面，設(shè)置測量跑道視程的大氣透射計，以及測風(fēng)和氣溫、露點溫度等測量裝置；在中指點標(biāo)臺附近裝置云高測量設(shè)備。同時，對強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測主要依靠氣象雷達(dá)對起降航道范圍內(nèi)的雷暴、冰雹、降水以及積雨云層的距離、方位、高度、云層厚度和變化情況進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警，通用機(jī)場也可以依靠所在區(qū)域的氣象局設(shè)立的雷達(dá)進(jìn)行輔助[3]。由于通用機(jī)場受到所在區(qū)域局地氣象因子影響較多，相關(guān)數(shù)據(jù)還得根據(jù)實地氣象調(diào)研按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估后進(jìn)行相關(guān)氣象設(shè)施的建設(shè)。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]廖正聰.航空上低能見度探測及影響研究現(xiàn)狀[J].中國科技信息，2012（7）： 27.