地面自动气象观测设备运行状态信息检测技术

■黄茜 周睿 龙志军

（永顺县气象局 湖南 湘西416700）

地面自动气象观测设备运行状态信息检测技术

■黄茜 周睿 龙志军

（永顺县气象局 湖南 湘西416700）

在21世纪下，科技的飞速发展极大地推动了气象观测技术与设备的发展，使得气象观测技术越来越先进，地面气象观测设备越来越多样，功能越来越强大。本文围绕地面自动气象观测设备，在梳理和明确其运行状态检测设计思路基础上，从检测点设计和检测信息编码设计两方面对地面自动气象观测设备运行状态的检测设计展开探讨。

地面自动气象观测设备运行状态检测设计

0 前言

气象灾害的发生往往会给人们带来较为严重的影响和损失，且影响较为广泛，以农业、航海、交通方面影响最为显著，特别是最近两年，伴随全球环境污染的日益严重，气候变化异常，气象灾害发生频繁。为了减少气象灾害发生及其给人类带来的损失损害，对地面自动气象观测设备运行状态加强检测尤为重要。

1 地面自动气象观测设备状态检测的设计思路

伴随自动化技术、智能技术在地面气象观测事业中应用的不断成熟，一些新的地面气象观测设备诞生了，这些气象观测设备与常规地面自动气象观测设备不同，是自动化程度更高，工作性能更优的一批新型现代化地面自动气象观测设备。如红外地温观测设备、辐射观测设备、云能天观测设备、自动土壤水分观测设备、梯度风能观测设备等等[1]。其中，某些自动化地面气象观测设备已在一些地区的气象观测系统中运行较长时间，尚处于测试阶段，发展阶段。

根据这些新型地面自动气象观测设备的性能特点，结构组成，对于其运行状态检测的设计，应顺应地面自动气象站总体发展趋势，以第二代地面自动气象观测站为研究核心。第二代地面自动气象观测站基于控制器区域网嵌入式技术和CAN现场总线技术，硬件部分采用主采集器、分采集器、传感器、外部总线和外围设备组合而成，软件部分包括业务软件和嵌入式软件。因而地面自动气象观测设备运行状态检测的设计，应以业务需求为出发点，以维修维护为基本条件，首先对气象观测设备的结构进行梳理，以此为依据对设备进行分级分类，然后依据分类在主要观测点处设置检测点，进行运行状态编码设计，最后参照国家有关文件将地面自动气象观测设备运行状态检测所得信息编制成文件。

2 地面自动气象观测设备运行状态的检测设计

2.1 检测点设计

根据上面介绍，以第二代为代表的地面自动气象观测设备应划分为以下几类：采集设备、外围设备、观测设备和软件模块。采集设备包括主采集器和若干个分采集器；外围设备包括CAN总线、供电设备、通信设备、终端设备等；观测设备包括风、雨、云观测，蒸发观测，红外地温观测，气压观测、温湿度观测及新增地面观测模块；软件模块包括各种业务软件和嵌入式软件。这四类气象观测设备之下的各构成模块又由若干个可维修更换的元器件组成[2]。

在对地面自动气象观测设备分好类基础上，开始确定运行状态信息检测点位置。主采集器检测点的设置应包括主板温度、主板电源、CAN总线、便携式内存卡、全球定位系统、数模转换器等十几个检测点。分采集器（气候、地温和温湿三类分采集器）检测点应包括主板温度、供电类型、工作电压、计数器模块、数模转换模块、接口等二十几个检测点。不同检测点的运行状态检测指标不尽相同，工作电压电流的运行状态有正常、偏高/偏低、未检测、超上限/下限等几种状态；供电类型的运行状态有交、直流两种；采集器、通信装置、收发装置等的运行状态有正常、故障等几种状态，传感器、电缆的运行状态主要有正常、损坏、接触不良、偏高/低、超上限/下限等[3]。软件部分的检测点包括嵌入式软件通信、参数设置，软件运行状态、嵌入式软件时间同步性等，分正常、异常、错误、同步、不同步等几种状态。

2.2 检测信息编码设计

地面自动气象观测设备运行状态检测信息的编码设计包括三部分，即状态值、设备各组成结构单元和运行状态名称。对于地面自动气象观测设备运行状态值的编码可以用英文字母N和0到9的数字来表示。不同设备类型不同的运行状态要分别进行统一编码，例如传感器、采集器等设备运行状态为I类，这类设备的正常、故障和无检查状态分别用0、2、9表示，而无设备无配置则用N来表示。这几个编码在所有类型设备的运行状态编码中具有普遍适用性，均代表正常、故障和无检查。而其余数字在不同类型设备中则分别表示其他不同的运行状态。各组成结构单元的编码采用NXX形式，XX为各结构名称，而Z则代表状态变量，如主分采集器的结构编码分别为ZMC、ZCC，气压观测的结构编码为ZPP，能见度观测的结构编码为ZVV等。运行状态名称的编码采用大写的英文字母表示，不同结构下的同一种运行状态可以采用相同的字母来表示，而对于同一结构不同运行状态则采用数字来加以区分[4]。例如，8个地温传感器的工作电压依次可以表示为PV1、PV2、PV3……。对于地面自动气象观测设备综合运行状态的编码可以在各模块编码后加“S”后缀来表示，且运行状态名称的编码必须要保证在三位，若不足三位可以用空格来补齐。

3 总结

综上，在信息技术飞速发展，气象观测重要性日益突出的背景下，地面气象观测设备的自动化将会以较快的速度持续发展下去，地面自动气象观测设备运行状态的检测也将会得到快速的发展。所以在今后的研究和设计当中，应对地面自动气象观测设备运行状态的检测点进行合理设计，对运行状态信息文件进行合理编码，提高运行状态检测水准。

[1]汪波.用于地面气象观测的北斗卫星通信传输系统设计与实现[D].北京邮电大学,2012.

[2]翀裴 .综合气象观测系统运行监控平台（ASOM）设计[D].北京邮电大学,2012.

[3]张璇.全国区域自动气象站运行监控系统研究与开发[D].电子科技大学,2015.

[4]李成伟.自动气象观测站数据采集器检测仪设计与实现[D].西安电子科技大学,2010.

X3[文献码]B

1000-405X（2016）-12-396-1