0引言

氣象觀測是人類社會的一項基礎性工作，它對保障人們生產和生活安全具有重要作用。隨著現(xiàn)代科學技術發(fā)展及氣象現(xiàn)代化建設進程加快，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，天氣復雜多變以及人為活動干擾等原因，導致一些地方頻繁出現(xiàn)氣象災害，給人民群眾生命財產造成巨大損害，影響國家經濟和社會穩(wěn)定。因此為了保證氣象觀測正常運行，提高工作效率，減少經濟損失，需要采用先進的技術來對這些問題進行處理。

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，比如某個農業(yè)生產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，在實際應用過程中需根據(jù)不同用戶要求選擇合適的氣象站設備。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，也難以滿足氣象應急觀測的需求。

氣象應急觀測是一種實時動態(tài)監(jiān)測氣象的手段，能夠實現(xiàn)對各種突發(fā)災害性事件（包括地震、洪水、火災、泥石流等等）中氣象的監(jiān)控，為防災減災提供科學依據(jù)。除此以外，還可以作為其他領域的基礎數(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的氣象信息，為指導比賽事宜提供的氣象指導。基于此市場需求，風途科技推出多要素的便攜式氣象站。

2系統(tǒng)構成及特點

風途科技便攜式氣象站系統(tǒng)由減震防護拉桿箱、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速風向；

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

4、標配GPRS、藍牙、485轉USB三種傳輸方式；

5、鋁合金支架，可伸縮；

6、配備了減震防護拉桿箱，方便攜帶；

7、總重量≤5kg，布設時間短，2分鐘內就能完成布設；

8、數(shù)據(jù)存儲不少于50萬條，功耗1.75W。

表1 配置清單

3硬件設備簡介

（1）減震防護拉桿箱

圖1 減震防護拉桿箱

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

（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速風向，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、解調電路延時、溫度變化而造成的測量不準問題。其將多種氣象參數(shù)通過一個高集成度結構來實現(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，產品結構緊湊，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，強度高，抗震強，穩(wěn)定性好，折疊方便，便于運輸和拆卸，為使用者減輕負擔。

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

標配GPRS、藍牙、485轉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云服務器、云數(shù)據(jù)存儲，穩(wěn)定可靠，易于擴展，負載均衡。

⑤支持短信報警及閾值設置

⑥支持地圖顯示、查看設備信息。

⑦支持數(shù)據(jù)曲線分析

⑧支持數(shù)據(jù)導出表格形式

⑨支持數(shù)據(jù)轉發(fā)，HJ-212協(xié)議，TCP轉發(fā)，http協(xié)議等。

⑩支持數(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可自設置存儲時間，modbus485采集模式下可自設置采集時間

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

⑥支持數(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)自動添加設備，modbus設備支持掃碼添加設備

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

⑥支持數(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度；還具備無線局域網(wǎng)連接能力，通過無線網(wǎng)絡即可實現(xiàn)對戶外環(huán)境中各種傳感器進行信號監(jiān)控并將數(shù)據(jù)傳輸給遠程終端。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用選擇。同時由于該產品采用的是模塊化設計，便于安裝調試，而且其性能和穩(wěn)定性都有較好表現(xiàn)。目前已廣泛應用于野外環(huán)境監(jiān)測、氣象預測預報、氣象觀測儀器維護管理等領域。

6結束語

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