0引言

氣象觀測是人類社會的一項基礎(chǔ)性工作，它對保障人們生產(chǎn)和生活安全具有重要作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展及氣象現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程加快，我國氣象事業(yè)取得了舉世矚目的成就。但是由于氣候條件變化大，天氣復(fù)雜多變以及人為活動干擾等原因，導(dǎo)致一些地方頻繁出現(xiàn)氣象災(zāi)害，給人民群眾生命財產(chǎn)造成巨大損害，影響國家經(jīng)濟和社會穩(wěn)定。因此為了保證氣象觀測正常運行，提高工作效率，減少經(jīng)濟損失，需要采用先進(jìn)的技術(shù)來對這些問題進(jìn)行處理。

1需求分析

氣象站類目繁多，有大型的氣象觀測臺站，也有民用的小型氣象站產(chǎn)品。民用的小型氣象站造價低，售價也低，適合非專業(yè)場合使用，比如某個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地或者某一個城市中的小范圍地區(qū)；而大型氣象臺站價格昂貴，價格高，一般用于專業(yè)或者特殊的行業(yè)。所以，在實際應(yīng)用過程中需根據(jù)不同用戶要求選擇合適的氣象站設(shè)備。但是，民用小型氣象站的安裝位置多固定，不易移動，另外，小型氣象站雖然體積較小，重量較輕，但是仍舊不便于攜帶或運輸?shù)浆F(xiàn)場作業(yè)，這就使得其靈活性大大降低，也難以滿足氣象應(yīng)急觀測的需求。

氣象應(yīng)急觀測是一種實時動態(tài)監(jiān)測氣象的手段，能夠?qū)崿F(xiàn)對各種突發(fā)災(zāi)害性事件（包括地震、洪水、火災(zāi)、泥石流等等）中氣象的監(jiān)控，為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。除此以外，還可以作為其他領(lǐng)域的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，比如在大型體育比賽中，可實時獲取比賽場地內(nèi)的氣象信息，為指導(dǎo)比賽事宜提供的氣象指導(dǎo)。基于此市場需求，風(fēng)途科技推出多要素的便攜式氣象站。

2系統(tǒng)構(gòu)成及特點

風(fēng)途科技便攜式氣象站系統(tǒng)由減震防護(hù)拉桿箱、超聲波一體式傳感器、鋁合金支架、鋰電池、通訊模組、云平臺、上位機、安卓APP等組成。

其特點如下所示：

1、頂蓋隱藏式超聲波探頭，避免雨雪堆積的干擾，避免自然風(fēng)遮擋；

2、原理為發(fā)射連續(xù)變頻超聲波信號，通過測量相對相位來檢測風(fēng)速風(fēng)向；

3、采用多要素一體式超聲波傳感器，高度集成，免維護(hù)，無需現(xiàn)場校準(zhǔn)；

4、標(biāo)配GPRS、藍(lán)牙、485轉(zhuǎn)USB三種傳輸方式；

5、鋁合金支架，可伸縮；

6、配備了減震防護(hù)拉桿箱，方便攜帶；

7、總重量≤5kg，布設(shè)時間短，2分鐘內(nèi)就能完成布設(shè)；

8、數(shù)據(jù)存儲不少于50萬條，功耗1.75W。

表1 配置清單

3硬件設(shè)備簡介

（1）減震防護(hù)拉桿箱

圖1 減震防護(hù)拉桿箱

如圖1所示，這是一套黑色的拉桿防護(hù)箱，尺寸：680mm*370mm*300，便攜式氣象站折疊起來可以放置在箱子內(nèi)，方便攜帶，且保護(hù)儀器。

（2）超聲波一體式傳感器

圖2 超聲波一體式傳感器

超聲波一體傳感器基于超聲波時差法測量風(fēng)速風(fēng)向，該傳感器由我司研發(fā)制造，非外采。與傳統(tǒng)的微型氣象儀相比，我司產(chǎn)品克服了對高精度計時器的需求，避免了因傳感器啟動延時、解調(diào)電路延時、溫度變化而造成的測量不準(zhǔn)問題。其將多種氣象參數(shù)通過一個高集成度結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，可實現(xiàn)戶外氣象參數(shù)24小時連續(xù)在線監(jiān)測，并通過數(shù)字量通訊接口將參數(shù)一次性輸出給用戶，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀、大方、高度集成。

不同型號的便攜式氣象站，采用的傳感器所監(jiān)測的參數(shù)也不相同——

表2 風(fēng)途便攜式氣象站監(jiān)測參數(shù)

（3）鋁合金支架

此支架為三角支架，可伸縮，鋁合金材質(zhì)，強度高，抗震強，穩(wěn)定性好，折疊方便，便于運輸和拆卸，為使用者減輕負(fù)擔(dān)。

圖3 便攜式氣象站尺寸

（4）鋰電池

此為可拆卸鋰電池包，容量12000maH，但電池續(xù)航時間≥50h，帶電量顯示功能。

（5）通訊模組

標(biāo)配GPRS、藍(lán)牙、485轉(zhuǎn)USB三種傳輸方式。

4系統(tǒng)軟件介紹

（1）云平臺

圖4 云平臺

①CS架構(gòu)軟件平臺，支持手機、PC瀏覽器直接觀測、無需額外安裝軟件。

②支持多帳號、多設(shè)備登錄

③支持實時數(shù)據(jù)展示與歷史數(shù)據(jù)展示儀表板

④云服務(wù)器、云數(shù)據(jù)存儲，穩(wěn)定可靠，易于擴展，負(fù)載均衡。

⑤支持短信報警及閾值設(shè)置

⑥支持地圖顯示、查看設(shè)備信息。

⑦支持?jǐn)?shù)據(jù)曲線分析

⑧支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出表格形式

⑨支持?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，HJ-212協(xié)議，TCP轉(zhuǎn)發(fā)，http協(xié)議等。

⑩支持?jǐn)?shù)據(jù)后處理功能

?支持外置運行javascript腳本

（2）上位機（電腦端 單機）

圖5 上位機軟件

①PC單機版數(shù)據(jù)接收、存儲、查看、分析軟件

②支持串口數(shù)據(jù)接收、處理、展示

③支持json字符串、modbus485等通信方式

④可自設(shè)置存儲時間，modbus485采集模式下可自設(shè)置采集時間

⑤支持自助增加、刪除、修改監(jiān)測參數(shù)的協(xié)議、名稱、圖標(biāo)等

⑥支持?jǐn)?shù)據(jù)后處理功能

⑦支持外置運行javascript腳本

（3）安卓APP

圖6 安卓APP

①安卓單機版數(shù)據(jù)接收、存儲、查看、分析軟件

②支持藍(lán)牙數(shù)據(jù)接收

③手機休眠后軟件后臺接收、處理

④json數(shù)據(jù)自動添加設(shè)備，modbus設(shè)備支持掃碼添加設(shè)備

⑤支持歷史數(shù)據(jù)查看、分析、導(dǎo)出表格，支持曲線展示、單數(shù)據(jù)點查看。

⑥支持?jǐn)?shù)據(jù)后處理功能

⑦支持外置運行javascript腳本

5優(yōu)勢分析

便攜式氣象站的優(yōu)勢在于便攜、方便移動，可以根據(jù)實際情況靈活定制。在野外作業(yè)時也能隨時了解到天氣變化情況，避免因惡劣天氣而影響工作進(jìn)度；還具備無線局域網(wǎng)連接能力，通過無線網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)對戶外環(huán)境中各種傳感器進(jìn)行信號監(jiān)控并將數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程終端。另外還具有多種通訊接口，為用戶提供了更加豐富多樣的應(yīng)用選擇。同時由于該產(chǎn)品采用的是模塊化設(shè)計，便于安裝調(diào)試，而且其性能和穩(wěn)定性都有較好表現(xiàn)。目前已廣泛應(yīng)用于野外環(huán)境監(jiān)測、氣象預(yù)測預(yù)報、氣象觀測儀器維護(hù)管理等領(lǐng)域。

6結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與不斷發(fā)展，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟與普及，氣象服務(wù)從單一手段向多手段綜合運用轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為必然發(fā)展趨勢。氣象服務(wù)不僅能夠提高人們生活質(zhì)量，更重要的是促進(jìn)社會經(jīng)濟的發(fā)展。因此，氣象服務(wù)必須要適應(yīng)新形勢需要，積極創(chuàng)新，積極推出適應(yīng)市場需求的新產(chǎn)品，才能更好地為經(jīng)濟社會發(fā)展做出貢獻(xiàn)。