李柄銳

摘 要 區(qū)域自動氣象站安裝在野外，由于受市電條件限制，普遍采用太陽能供電，此種供電方式受天氣和環(huán)境影響較大，尤其在冬季表現(xiàn)更為明顯，因電壓不足導(dǎo)致區(qū)域自動氣象站經(jīng)常斷電，本文按照供電系統(tǒng)組成、工作原理、影響因素順序進行介紹，最后對實際工作中所采取的措施分析歸納，以提高冬季區(qū)域自動氣象站的運行穩(wěn)定性，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞 冬季;自動氣象站;供電保障;措施分析

區(qū)域自動氣象站網(wǎng)的形成，實現(xiàn)了氣象多要素連續(xù)動態(tài)實時監(jiān)測，顯著提高了氣象監(jiān)測時空精度，大大增強了災(zāi)害性天氣監(jiān)測預(yù)警能力，使天氣預(yù)報更加精細化，決策服務(wù)更加科學(xué)化，氣象防災(zāi)減災(zāi)能力顯著提高，同時，對區(qū)域自動氣象站運行質(zhì)量也提出了很高的要求。懷化市地處南方山區(qū)，陰雨寡照天氣多，發(fā)生長時間長，尤其是冬季更為明顯，光照少，引起自動氣象站太陽能板發(fā)電不足而停機故障，導(dǎo)致氣象數(shù)據(jù)缺測，因此，采取有效措施，保障電能供應(yīng)，成為冬季區(qū)域自動氣象站保障工作的重要內(nèi)容。

1區(qū)域自動氣象站供電系統(tǒng)簡介

①供電系統(tǒng)組成。區(qū)域自動氣象站電源部分由一塊太陽能板和一塊蓄電池構(gòu)成，而這兩部分構(gòu)成了自動站的電源系統(tǒng)。②工作原理。白天有光照時，太陽能板為采集器供電（傳感器通過采集器供電），并同時為蓄電池充電，而在夜晚或無光照時則是蓄電池為采集器供電。太陽能板主要部分為半導(dǎo)體材料，它經(jīng)過光線照射后發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生電流，由于材料和光線所具有的屬性和局限性，其生成的電流也是具有波動性的曲線，如果將所生成的電流直接充入蓄電池內(nèi)或直接給采集器供電，則容易造成蓄電池、采集器和傳感器的損壞，嚴重縮短了它們的使用壽命。因此，必須把電流先送PV控制器，采用一系列專用芯片電路對其進行數(shù)字化調(diào)節(jié)，并加入多級充放電保護，確保電池的運行安全和使用壽命。對采集器供電時，也是讓蓄電池的電流先流入太陽能控制器，經(jīng)過它的調(diào)節(jié)后，再把電流送入采集器。PV控制器的重要性，歸納起來有三個方面：一是為了穩(wěn)定放電電流;二是為了保證蓄電池不被過放電;三是可對采集器和蓄電池進行一系列的監(jiān)測保護。

2影響區(qū)域自動氣象站供電因素分析

結(jié)合區(qū)域自動氣象站供電系統(tǒng)組成和工作原理，影響供電因素有：①天氣。天空無云遮擋的晴天太陽輻射強，發(fā)電效率越高，天空有云遮擋的天氣太陽輻射弱，發(fā)電效率會降低。②季節(jié)。眾所周知，地球圍繞太陽的公轉(zhuǎn)，伴隨著太陽直射點南北移動，地表每一地點都出現(xiàn)白天時長和季節(jié)的變化。從春分到夏至，太陽直射點從赤道向北半球移動，太陽高度角逐漸增大，北半球的日照時間逐漸增長，地表接受的太陽輻射能增多，太陽能發(fā)電量也在逐漸增加;從秋分至冬至，太陽直射點向南半球移動，北半球太陽高度角逐漸減小，日照時間縮短，太陽能發(fā)電量也在逐漸減小，我國地處北半球，夏季日照時間長，是太陽能發(fā)電量最多的一個季節(jié)，冬季日照時間短，是太陽能發(fā)電量最少的一個季節(jié)。③環(huán)境方面。因選址不當(dāng)部分區(qū)域自動氣象站太陽能板，受周邊建筑物、樹木等障礙物遮擋，或者受污染，光照不足，影響發(fā)電效率。④溫度方面。蓄電池最佳工作溫度為15℃～25℃，在此溫度范圍內(nèi)，蓄電池能保持最佳工作狀態(tài)，向采集器提供源源不斷的、可靠的直流電源。當(dāng)環(huán)境溫度高于25℃時，電池容量高于額定容量;當(dāng)環(huán)境溫度低于25℃時，電池容量低于額定容量[1]。

3冬季區(qū)域自動氣象站供電保障措施

①加強監(jiān)控。利用地面氣象觀測監(jiān)控管理平臺（SMOS）監(jiān)測區(qū)域自動氣象站采集器主板電壓，每天8、12、15、17時定時監(jiān)控并記錄電壓數(shù)據(jù)。②蓄電池電壓預(yù)測。結(jié)合電壓監(jiān)控記錄和天氣預(yù)報，對蓄電池電壓下降情況做出預(yù)測，及時通知保障人員把電壓較低站點的蓄電池更換為電量充足的蓄電池。③電壓訂正。部分區(qū)域自動氣象站電壓采集元器件因老化性能衰減，致使監(jiān)控管理平臺顯示的電壓與實際電壓有誤差，為避免電壓誤判需要進行電壓訂正，現(xiàn)場量取數(shù)據(jù)采集器上的電壓值，然后與監(jiān)控管理平臺顯示的電壓值相減得出誤差值，往后，只需把監(jiān)控管理平臺顯示的電壓值加上誤差值，就可得到正確的電壓值。④更新蓄電池。對內(nèi)阻增大、容量減小的蓄電池進行及時維護或更新，增加蓄電量，延長其供電時間。⑤改善環(huán)境。對受樹木等障礙物遮擋的站點進行清理，改善環(huán)境，增加太陽能板發(fā)電量，對易受污染站點的太陽能板經(jīng)常清潔，提高太陽能板發(fā)電效率。

4結(jié)束語

影響區(qū)域自動氣象站供電因素，不僅僅是單方面的，往往是多重因素疊加，不同的季節(jié)對應(yīng)不同的天氣，如冬季懷化市經(jīng)常出現(xiàn)連續(xù)陰雨低溫天氣，加之不良的站點環(huán)境等多重因素的影響，太陽能板發(fā)電不足，蓄電池電量入不敷出，為防止蓄電池不被過放電，PV控制器啟動斷電保護功能，造成區(qū)域自動氣象站采集器無電而停止工作，因此，冬季停電故障，為全市區(qū)域自動站高發(fā)的故障現(xiàn)象，通過采取上述非工程措施，既解決了供電問題又節(jié)約了經(jīng)費。

參考文獻

[1] 劉慶生.溫度對蓄電池的影響[J].湖北電力，2009，33（4）：45-46.