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新式主动气象站数据采集及数据的质量操控
时间:2015年11月10日    信息来源:本站原创    点击:次    作者:佚名

 唐山市位于河北省东部,地处渤海湾中心地带,北回归线以北,南临渤海,北依燕山,地势北高南低,自西北向东南倾斜,中部是山前平原,南部和西南部为滨海盐碱地和洼地草泊。唐山市属暖温带半湿润季风气候,四季分明,冬季受极地大陆性气团控制,气候寒冷;春季受大陆性变化气团影响,降水少、蒸发量大,极易形成干旱天气;夏季由于太平洋副热带高压脊线位置北移,降水多,其中受西来槽和冷降影响较大,热带气旋、强冷空气和温带气旋等系统过境时,伴随的强风和气压骤变,极易引起迎风岸海水堆积,甚至可形成风暴潮;秋季极地大陆气团逐渐加强,晴朗少雨,常出现干旱天气,因此要重视并加强该地区气象监测,为做好气象预报服务等提供可靠依据。

  新型自动气象站采用电子信息技术最新发展成果及现代总线技术路线和产品,在硬件结构、处理储存能力、防雷性能等方面均较前一代自动气象站有很大提升,而且在原有自动观测要素基础上增加能见度等自动观测项目,可以很好地负责地方各类气象要素及天气现象的观测、记录、编发,获取数据可靠、准确,且自动站具有易维护、扩展等优势,加快了综合气象观测自动化的进程,逐渐取代人工观测。自动气象站经一系列的观测数据经采集、处理、存储、上传,然后作质量控制和运行监控,完成气象观测数据的自动观测和存储,其中数据采集器是自动气象站的核心。现就采集器数据采集及数据质量控制问题进行探讨分析。

  1 采集器的日常使用规范

  1)自动气象站通过计算机进行操作,实现了观测全过程的自动化,不需要对采集器等仪器进行手动操作。2)采集器前面板上的“复位”键用于对采集器软件运行的干预,因此不能随意按此键。3)采集器后面板上“复位”开关键应始终处于“1”的位置,这样可使RAM内的数据一直处于保护状态下。4)保证自动气象站观测设备处于连续的正常运行状态,应在每小时正点前10 min观察数据采集器显示屏或查看计算机显示实时观测数据是否正常。

  2 新型自动气象站数据采集

  2.1 数据采样 采集器能连续自动测量温度、湿度、气压、降水、风向、风速、草(雪)地表温度、浅层地温及深层地温等气象要素值,数据采样顺序依次为气温、湿度、降水量、风向、风速、气压、地温、辐射、日照及蒸发。其中,各要素数据采集频率为:气温、湿度、气压、地温数据均为6次/min;降水、能见度、日照数据为1次/min;风向、风速数据为1次/s;辐射、蒸发数据为累计值。在进行数据测量采样的同时,要将敏感元件受气象要素变化产生的变化转换成电量,然后对该电量进行线性化和定标处理,按照物理原理公式计算,并对其中参与计算的相关参数作必要订正,最后将计算结果转换为气象要素值,进一步作数据质量控制等。

  2.2 数据显示 采集器前面板上有8位数码管显示,通过面板上轻触键盘可查看实时气象数据。

  2.3 数据处理 新型自动气象站数据处理采用算术平均和滑动平均的计算方法。算术平均就是对采集的6个数值,去掉其中最大值和最小值,再将剩下的4个值进行平均计算;滑动平均计算法,如对风向风速数据处理,风向风速以1 s为步长时可求3 s、2 min的滑动平均值;如果以1 min为步长时,可求10 min滑动平均值,滑动平均计算公式为:

  其中 表示n个样本值的平均值; 表示(n-1)个样本值的平均值; 表示第n个样本值;t表示采样间隔(s);T表示平均区间(s)。当风险过零时,计算公式为:

  当E>180°,E应减去360°,当E<-180°,e应加上360°,然后用加或减360°后的e值重新计算>360°,应减去360°,<0°,则要加360°。

  2.4 数据存储 自动气象站采集器具有按照随机文件格式对正点气象观测资料存储7 d的功能,而且计算机可收集到出现停电并短时恢复供电或采用发电机供电期间停电时段的正点气象观测数据。

  2.5 数据查询 采集器具有存储数据功能,因此也就可在采集器上查询到最近一次的正点定时观测编报所需的20组各项要素数据值。当计算机发生故障或停电时,通过查询采集器上存储的数据为人工编发报提供确切数据。

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