What Data Does an Automatic Weather Station Collect?

Всемирная метеорологическая организация (ВМО) располагает более чем 10 000 автоматических метеорологических станций (АМС), собирающих данные об атмосфере. Наличие столь большого количества АМС, разбросанных по всему миру, имеет важное значение для ВМО. Это помогает им прогнозировать погодные условия, имеющие важное значение для ликвидации последствий стихийных бедствий, сельского хозяйства, промышленности, строительства и судоходства. Данные этих автоматических метеостанций повышают безопасность и обеспечивают благополучие всех людей.

Автоматические метеостанции бывают разных типов, форм, размеров и конфигураций, что влияет на их возможности сбора данных. Некоторые из них оснащены современными датчиками, в то время как другие могут использовать упрощенную конструкцию для необходимого мониторинга. В зависимости от бюджета и требований к данным автоматические метеостанции могут различаться. Продолжайте читать, чтобы узнать, какие параметры собирает AWS, а также какова его точность и частота.

Автоматическая метеорологическая станция (AWS): сбор данных из атмосферы

Дождь, Солнце, Ветер, Ураганы и Торнадо глубоко укоренились в человеческой культуре и верованиях. Попытки найти и измерить климатические условия восходят к древним временам. Последние достижения в области электроники и вычислений сделали измерение и прогнозирование погодных условий удобными. ±0.3°C, ±3% относительной влажности и ±Точность 0,3 гПа. Массовый сбор данных с тысяч атмосферных метеостанций обеспечивает обширный информационный банк, который повышает предсказуемость.

Автоматические метеостанции (АМС) оснащены множеством датчиков, включая датчики температуры, влажности, скорости ветра, направления ветра, давления, осадков и УФ-датчики. Однако более продвинутая и специализированная AWS будет оснащена дополнительными датчиками. AWS может передавать данные по беспроводной сети или по кабелю на хост-компьютер, который выполняет функции регистратора данных.

Типы  автоматических метеостанций

Автоматические метеостанции могут быть достаточно большими и требовать массивной поддержки, например, метеовышки, или же быть простыми, как один датчик в поле. Чтобы полностью понять разнообразие автоматических метеостанций и сбора ими данных, нам необходимо изучить эти типы на основе области применения.:

●  Метеорологические автоматические метеостанции

Самая популярная автоматическая метеостанция относится к области метеорологии. Он оснащен датчиком ветра, температуры, влажности и давления, что позволяет как минимум точно прогнозировать погоду. В некоторых случаях может быть также включена фотоэлектрическая панель для подачи электроэнергии в удаленные места и предоставления данных о солнечной энергии. Установка автоматических метеорологических станций имеет решающее значение, поскольку они должны располагаться на открытом пространстве, не препятствуя проникновению ветра или солнечной радиации.

●  Сельскохозяйственный  Автоматические метеостанции

Традиционный метод посева и полива — проверенная временем технология, но чтобы идти в ногу со временем, крайне важно сделать его эффективным. Сельскохозяйственные автоматические метеостанции оснащены базовыми и усовершенствованными датчиками погоды, которые предоставляют данные о полевых условиях в режиме реального времени. Он может включать в себя датчики влажности и температуры почвы. Кроме того, он может быть оснащен датчиками pH, электропроводности (EC), азота, фосфора и калия (NPK) для более точной оценки состояния почвы в сельском хозяйстве. Это может повысить урожайность и эффективность работы ферм.

●  Авиация  Автоматические метеостанции

Автоматические метеостанции необходимы в авиационной отрасли, деятельность которой тесно связана с атмосферными условиями. Самолетам, вертолетам, реактивным самолетам и любым другим объектам, подъемная сила или опускание которых осуществляется за счет сопротивления воздуха, необходимы атмосферные условия. Вышка управления воздушным движением аэропорта отслеживает данные с датчиков и принимает решение о разрешении посадки или взлета. В некоторых экстремальных условиях диспетчерская служба попросит самолет выбрать другой маршрут. Данные авиационных автоматических метеостанций чрезвычайно ценны для безопасности.

●  Морской  Автоматические метеостанции

Автоматические метеостанции, передающие данные о ветре, температуре и давлении в режиме реального времени, предоставляют ценные данные для навигации лодок, кораблей и других видов морской деятельности. Это особенно важно для операций на шельфе, в портах, на побережье и на море. Морская система AWS более совершенна для военных операций, имеет более широкую дальность обнаружения и сложную технологию.

●  Промышленный  Автоматические метеостанции

В зависимости от отрасли автоматические метеостанции могут быть стационарными или переносными для промышленного применения. На угольной электростанции выбросы из дымохода, возможно, придется тщательно рассеивать, чтобы не допустить загрязнения окружающей среды для жителей. Также крайне важно обеспечить соблюдение местных норм и правил. Он играет решающую роль в моделировании шлейфа.

●  Другой   Типы  автоматических метеостанций

Другие категории AWS основаны на их возможности проводного или беспроводного подключения. Некоторые производители классифицируют их как стационарные или мобильные, но в целом они в основном классифицируются на основе области применения.

Определение температуры атмосферы, давления, влажности и т. д.

Теперь, когда мы знаем типы автоматических метеостанций и датчики, которые они могут включать в себя, чтобы быть полезными для конкретного применения, мы можем глубже изучить, как они определяют эти параметры и их значение.:

<000000>диаметр; Ультразвуковой автоматический датчик погоды

Это самые современные универсальные датчики, обладающие массой возможностей обнаружения. Один ультразвуковой автоматический датчик погоды может определять скорость и направление ветра, температуру воздуха, влажность, давление, осадки (дождь, град, снег), солнечную радиацию, освещенность, УФ-индекс, концентрацию пыли (PM2.5, PM1), а также GPS и электронный компас.

• Скорость и направление ветра:  Он оснащен ультразвуковыми датчиками скорости и направления ветра. Датчик имеет отражатель, приемник и передатчик ультразвукового звука. Передатчик генерирует ультразвуковой звук, который распространяется по воздуху и отражается в приемник. Время, затраченное на этот процесс, представляет собой скорость ветра. Аналогичным образом несколько датчиков в разных направлениях показывают направление ветра.
• Температура, влажность и давление атмосферы:  Детекторы оснащены датчиками микроэлектрических систем (МЭМС) для определения всех этих параметров. Они используют физическую нагрузку или давление и преобразуют ее в электрический сигнал. В случае давления оно вызывает деформацию мембраны, изменяя напряжение на мембране. Изменение напряжения отражает изменение давления.
• Осадки (дождь, град, снег):  В датчик встроен радар с частотой 24 ГГц, который определяет количество дождя, града и снега, используя феномен обнаружения осадков.
• Солнечная радиация, освещенность и УФ-индекс:  Датчики на основе кремниевых ячеек используют фотогальванический эффект для преобразования света в электрическую энергию, тем самым имитируя солнечное излучение.
• Концентрация пыли (PM2.5, PM1):  Детектор использует фотоэлектрический механизм рассеяния для обнаружения вредных твердых частиц, концентрация которых должна оставаться в пределах нормы при хороших погодных условиях.
• GPS или компас: Определение правильной воздушной скорости имеет решающее значение, когда метеостанция находится на удаленном транспортном средстве или движется. GPS помогает исключить эффект движения из расчета скорости ветра датчиком.

<000000>диаметры; Дождь  Датчики

Для определения количества осадков многие производители используют различные подходы в конструкции своих автоматических метеостанций.:

• Дождемеры с откидным ковшом:  Это одна из первых разработок, позволяющая определять количество осадков в миллиметрах. Ведро собирает дождевую воду с определенной территории и направляет ее в секцию, в которой находится ведро, опрокидывающееся после заполнения. Каждый наконечник соответствует 0,1 мм или чему-то большему, в зависимости от конструкции датчика. Подсчет количества осадков дает количество осадков.
• Переключатели дождя и снега: Сенсорная плата с кольцевым проводником оснащена датчиком электропроводности и нагревательными элементами для точного отображения дождя и снега.

<000000>диаметр; Почва  Детекторы

В случае сельскохозяйственных AWS использование почвенных датчиков может улучшить ведение сельского хозяйства и повысить урожайность. Эти AWS используют следующие датчики:

• Влага:  Для обнаружения влажности необходимо использовать зонды из нержавеющей стали, которые вставляются в почву и позволяют получить подробную информацию о содержании влаги с помощью диэлектрических свойств почвы.
• Электропроводность:  Засоление почвы является важным параметром, влияющим на урожайность. Электропроводность почвы напрямую зависит от содержания растворимых солей.
• рН:  Идеальный диапазон pH для растений — от нейтрального до слегка кислого. Эти детекторы определяют активность ионов водорода для определения pH.
• Датчики питательных веществ в почве (азот, фосфор, калий)—NPK): Азот — это жизненный путь для растений; он напрямую отражает плодородность почвы. Аналогично, фосфор и калий также являются важными индикаторами здоровья почвы. Детекторы используют электрохимический метод, при котором электроды генерируют различные сигналы при взаимодействии с почвой.

Как автоматическая метеостанция собирает данные?

После того, как все датчики установлены и метеостанция физически установлена ​​в полевых условиях, нам необходимо собрать данные с метеостанции для получения результатов. Сбор данных может осуществляться через проводное или беспроводное соединение. Однако для сбора данных вам понадобятся регистратор данных, микропроцессор и устройства связи.

★ Этапы автоматического сбора данных метеостанции

Вот шаги, посредством которых автоматическая метеостанция собирает данные с поля с помощью датчиков.:

1)  Сбор данных

Как упоминалось в предыдущем разделе, первым шагом является получение данных с различных датчиков автоматической метеостанции. В необработанном виде данные представляют собой электрические сигналы, называемые аналоговыми, имеющие вид напряжения, тока или емкости.

2)  Обработка

Следующим шагом является интерпретация полевых данных в воспринимаемые результаты. Необработанные данные поступают в микропроцессор метеостанции, который преобразует их в приемлемую цифровую форму. В зависимости от требований пользователя эти датчики обычно выводят сигналы в форматах RS485, RS232 и SDI-12. Один из них отлично подходит для дальних расстояний, другой — для коротких, а SDI-12 подходит для низкого энергопотребления в сельскохозяйственных условиях.

3)  Данные Ведение журнала

Данные связаны с меткой времени и позднее будут преобразованы в графики или репрезентативные данные.

4)  Передача инфекции

После того, как все вышеперечисленные шаги будут выполнены на автоматической метеостанции, данные необходимо автономно отправить на сервер или назначенный ПК. Станция может отправлять данные через GSM, Wi-Fi, LoRa или проводной USB/Ethernet.

5)  Анализ

После того, как сервер или ПК пользователя получат данные с метками времени, их можно преобразовать в визуальные и графические представления с помощью программного обеспечения для интерпретации результатов.

★ Частота сбора данных автоматической метеостанцией

Частота сбора данных для автоматической метеостанции зависит от настроек пользователя. Типичная метеостанция может регистрировать данные каждую секунду и передавать их на сервер или ПК пользователя в режиме реального времени с интервалом от нескольких секунд до минуты. Регистрация данных может также длиться до нескольких дней, в зависимости от долгосрочного мониторинга.

★ Насколько точны автоматические метеостанции?

Автоматические метеостанции обладают высокой точностью. Однако их точность зависит от технологии датчика и качества изготовления. Вот пример одной автоматической метеостанции, которая использует различные методы обнаружения для обеспечения следующей точности::

Точность АРМ RK900-10 (по параметрам)

Заключение

Подводя итог всему посту, данные с автоматической метеостанции собираются на сервере или ПК посредством странной или беспроводной связи. AWS оснащена сложными датчиками, которые обеспечивают аналоговый выходной сигнал, преобразуемый в цифровую форму с помощью встроенного микропроцессора. Данные регистрируются с указанием временной метки и отправляются с интервалом, установленным пользователем. Затем программное обеспечение выдает графические результаты. AWS может отслеживать ветровые условия, атмосферные условия, состояние почвы и уровень осадков с помощью нескольких датчиков. Они нашли широкое применение в авиации, сельском хозяйстве, метеорологии и промышленных установках.

Если вы ищете высокоточные, тщательно спроектированные, высококачественные датчики, посетите страницу автоматических метеостанций Rika Sensor, чтобы узнать обо всех ваших потребностях. Покупатели также могут изучить датчики, которые им нужны для их метеостанции, чтобы создать более индивидуальный продукт. Надеемся, вы нашли в этой статье необходимую информацию!