0引言

氣象觀測(cè)是人類社會(huì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，它對(duì)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(guó)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(dòng)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(cái)產(chǎn)造成巨大損害，影響國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)穩(wěn)定。因此為了保證氣象觀測(cè)正常運(yùn)行，提高工作效率，減少經(jīng)濟(jì)損失，需要采用先進(jìn)的技術(shù)來對(duì)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(cè)臺(tái)站，也有民用的小型氣象站產(chǎn)品。民用的小型氣象站造價(jià)低，售價(jià)也低，適合非專業(yè)場(chǎng)合使用，比如某個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地或者某一個(gè)城市中的小范圍地區(qū)；而大型氣象臺(tái)站價(jià)格昂貴，價(jià)格高，一般用于專業(yè)或者特殊的行業(yè)。所以，在實(shí)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(dòng)，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(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)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(cè)的需求。

氣象應(yīng)急觀測(cè)是一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)氣象的手段，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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(shí)時(shí)獲取比賽場(chǎng)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(chǎng)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(diǎn)

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(tái)、上位機(jī)、安卓APP等組成。

其特點(diǎn)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(hào)，通過測(cè)量相對(duì)相位來檢測(cè)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(chǎng)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(shí)間短，2分鐘內(nèi)就能完成布設(shè)；

8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不少于50萬條，功耗1.75W。

表1 配置清單

3硬件設(shè)備簡(jiǎn)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(shí)差法測(cè)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(duì)高精度計(jì)時(shí)器的需求，避免了因傳感器啟動(dòng)延時(shí)、解調(diào)電路延時(shí)、溫度變化而造成的測(cè)量不準(zhǔn)問題。其將多種氣象參數(shù)通過一個(gè)高集成度結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)戶外氣象參數(shù)24小時(shí)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，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(hào)的便攜式氣象站，采用的傳感器所監(jiān)測(cè)的參數(shù)也不相同——

表2 風(fēng)途便攜式氣象站監(jiān)測(cè)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(qiáng)度高，抗震強(qiáng)，穩(wěn)定性好，折疊方便，便于運(yùn)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(shí)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(tái)

圖4 云平臺(tái)

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

②支持多帳號(hào)、多設(shè)備登錄

③支持實(shí)時(shí)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(chǔ)，穩(wěn)定可靠，易于擴(kuò)展，負(fù)載均衡。

⑤支持短信報(bào)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(yùn)行javascript腳本

（2）上位機(jī)（電腦端 單機(jī)）

圖5 上位機(jī)軟件

①PC單機(jī)版數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)、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(chǔ)時(shí)間，modbus485采集模式下可自設(shè)置采集時(shí)間

⑤支持自助增加、刪除、修改監(jiān)測(cè)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(yùn)行javascript腳本

（3）安卓APP

圖6 安卓APP

①安卓單機(jī)版數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)、查看、分析軟件

②支持藍(lán)牙數(shù)據(jù)接收

③手機(jī)休眠后軟件后臺(tái)接收、處理

④json數(shù)據(jù)自動(dòng)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(diǎn)查看。

⑥支持?jǐn)?shù)據(jù)后處理功能

⑦支持外置運(yùn)行javascript腳本

5優(yōu)勢(shì)分析

便攜式氣象站的優(yōu)勢(shì)在于便攜、方便移動(dòng)，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活定制。在野外作業(yè)時(shí)也能隨時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)戶外環(huán)境中各種傳感器進(jìn)行信號(hào)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(shí)由于該產(chǎn)品采用的是模塊化設(shè)計(jì)，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(cè)、氣象預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、氣象觀測(cè)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(yùn)用轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為必然發(fā)展趨勢(shì)。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(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，氣象服務(wù)必須要適應(yīng)新形勢(shì)需要，積極創(chuàng)新，積極推出適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品，才能更好地為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。