气象监测系统项目可行性研究报告（本文档为word格式,下载后可修改编辑！）
目录
1.项目背景 (1)
1.1前言 (1)
1.2需求与必要性分析 (1)
1.3监测系统的发展现状 (3)
1.4监测技术的发展趋势 (4)
1.5本项目与其它相关部分之间的关系 (4)
2.指导思想 (8)
3.项目概况 (9)
3.1总体建设目标 (9)
3.2分系统建设目标 (10)
3.2.1地面气象观测分系统建设目标 (10)
3.2.2高空气象探测分系统建设目标 (10)
3.2.3大气成分观测分系统建设目标 (10)
3.2.4生态气候观测分系统建设目标 (11)
3.2.5海洋气象观测分系统建设目标 (11)
3.2.6通信网络分系统建设目标 (12)
3.2.7技术保障分系统建设目标 (12)
3.3项目建设的主要内容和规模 (12)
3.3.1概述 (12)
3.3.2地面气象观测分系统建设的主要内容和规模 (12)
3.3.3高空气象探测分系统建设的主要内容和规模 (13)
3.3.4大气成分观测分系统建设的主要内容和规模 (14)
3.3.5生态气候观测分系统建设的主要内容和规模 (15)
3.3.6海洋气象观测分系统建设的主要内容和规模 (16)
3.3.7通信网络分系统建设的主要内容和规模 (16)
3.3.8技术保障分系统建设的主要内容和规模 (16)
4.系统功能 (16)
4.1总体功能 (16)
4.2分系统功能 (17)
4.2.1地面气象观测分系统功能 (17)
4.2.2高空气象探测分系统功能 (19)
4.2.3大气成分观测分系统功能 (21)
4.2.4生态气候观测分系统功能 (24)
4.2.5海洋气象观测分系统功能 (26)
4.2.6通信网络分系统功能 (28)
4.2.7技术保障分系统功能 (30)
5.系统结构 (31)
5.1总体结构 (31)
5.2分系统结构 (32)
5.2.1地面气象观测分系统结构 (32)
5.2.2高空气象探测分系统结构 (33)
5.2.3大气成分观测分系统结构 (34)
5.2.4生态气候观测分系统结构 (34)
5.2.5海洋气象观测分系统结构 (34)
5.2.6通信网络分系统结构 (34)
5.2.7技术保障分系统结构 (34)
6.系统布局 (35)
6.1 布局原则 (35)
6.2 分系统布局 (35)
6.2.1 地面气象观测分系统布局 (35)
6.2.2 高空气象探测分系统布局 (36)
6.2.3 大气成分观测分系统布局 (36)
6.2.4 生态气候观测分系统布局 (37)
6.2.5 海洋气象观测分系统布局 (38)
6.2.6 通信网络分系统布局 (39)
6.2.7 技术保障分系统布局 (39)
7.系统总体技术要求 (39)
8.系统建设优先级 (40)
8.1地面气象观测分系统建设优先级 (40)
8.2高空气象探测分系统建设优先级 (41)
8.3大气成分观测分系统建设优先级 (42)
8.4生态气候观测分系统建设优先级 (43)
8.5海洋气象观测分系统建设优先级 (43)
9.资源共享 (43)
9.1目的 (43)
9.2政策保障 (44)
9.3机制与策略 (44)
10.项目培训 (45)
10.1指导思想 (45)
10.2培训策略 (45)
11.项目管理与实施计划 (46)
11.1组织管理 (46)
11.2项目实施进度 (46)
12.投资估算与资金筹措 (46)
12.1投资估算说明 (46)
12.2建设投资估算 (48)
12.3资金筹措 (48)
13.效益分析 (48)
14.结论 (49)
附图、附表、附件 ....................... 错误！未定义书签。
1.项目背景
1.1前言
气象观测是气象工作的基础，也是发挥“公共气象、安全气象、资源气象”作用的关键。
国民经济和社会发展正在不断地对气象业务、服务和科研工作提出许多新的更高要求，为了适应这种需要，进一步提升气象观测能力、增加观测内容、提高观测精度，把观测范围从大气圈扩展到包括大气圈、海洋圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈的整个气候系统已是势在必行。
本可行性研究报告是在中国气象事业发展战略研究的指导下，针对未来5年的发展需求和可能，在现有基础上进行研究和编制的。从全面、协调、统一的要求出发，围绕实现“建立一体化观测体系和构建气候系统观测平台”的目标，提出了建立和完善包括地面、高空、大气成分、生态气候、海洋气象等观测分系统，以及配套的通信网络和技术保障等分系统的建设。
1.2需求与必要性分析
（1）国家防灾减灾的迫切需要
在全球气候变化的背景下，我国气象灾害及其衍生灾害，如干旱、洪涝、台风、沙尘暴等频繁发生，气象灾害造成的经济损失在一般年份每年高达420～510亿。加强防灾减灾，迫切需要天气气候预报预测有足够的提前量和精细度（定时、定点、定量），使决策者在其有效的反应时间内采取措施，保护人民生命和财产安全，这也对现有的大气探测系统提出了新的更高要求。
（2）社会发展和人民生活水平提高的迫切需要
粮食安全、农业发展、生态环境保护、气象资源利用、城市化进程加快、交通发展、海洋经济发展、重大工程建设等，都离不开准确的天气预报、气候预测和评估；核泄漏等重大突发事件，其危害程度与天气条件密切相关；许多流行病的分布与环境气候条件有关，为减少气候变化对人类健康的负面效应及突发事件对生命的危及，对气象保障服务提出了新的要求。这一切都迫切需要增强气象综合监测能力。
（3）开展精细预报、提高预报准确率的迫切需要
为提高天气预报和气候预测的准确率，特别是数值预报模式和动力气候模式的发展，需要一套完善的观测系统来支撑，这套观测系统应具有各种尺度的大气和地球表面状态要素、参数和制约其变化的物理、化学、生物因子的监测能力。但是，我国现有观测站网还有局限性，特别是气候系统五大圈层间交互影响的监测、诊断能力还很薄弱，因此需要增强此方面的能力建设。
（4）适应全球气候变化预测对观测的需求
全球气候变化对我国生态、资源、环境等产生的负面效应日益彰显，给我国经济社会的可持续发展带来难以逆转和持久的影响。对其进行准确的预测与评估，对气象观测提出了新的需求。我国面临的资源与环境问题十分严重，生态环境受气候系统各圈层相互作用及其变化的影响明显，因此需加强对气候系统的演变过程的模拟和演变趋势的预测能力，以尽可能防止天气、气候和气候变化导致的生态和环境
灾难的发生。
（5）认识气候系统更深层次基本科学问题的需要
重大灾害性天气预报的理论和方法，气候变化（包括气候突变）的预估及其应对策略等，这需要大气科学与其它相关学科的交叉融合，通过对相关科学的进一步研究才有可能得到解决。因此，气象观测系统应能够获取与气象有关的地球物理参数和生物地球化学参数，这些数据既是大气科学发展的需要，也是地球科学和可持续发展科学发展的重要基础。
（6）国际合作与交流的需要
全球气候变化问题已不仅仅是单个国家或大陆的问题，而是人类共同面临的难题。肆虐东北亚的沙尘暴引起了我国周边国家的关注，迫切需要加强国际合作和交流，以解决困扰人类的难题。气候变化问题，特别是国际减排份额的分配，还使我国的环境外交面临挑战和压力，因此需要充分利用气候变化观测事实、情景预测和影响评估的科研成果，以维护我国和广大发展中国家的权益，也才有可能为保护生存环境、合理调控能源结构发挥气象保障的作用。
1.3监测系统的发展现状
通过几十年来气象事业的建设和发展，我国气象观测网初具规模，探测手段也有了很大改进，已成为世界气象组织世界天气监视网和全球气候监测系统的有机组成部分，在国际合作及我国的经济社会发展、国家安全和防灾减灾中发挥了重要作用。但总体水平与气象事业发展的需求还有较大差距，与国际先进水平相比仍存在很大差距，
主要表现在：气象台站分布不太均匀；高原、沙漠、高山及海洋等天气气候敏感地区存在监测的空白；反映各圈层相互作用及变化的气候观测系统还很不完善；一些观测数据采集手段和信息传输设备落后，能够获取的数据在时空分辨率、观测精度、观测项目及观测数据的连续性、完整性等方面尚不能满足气象业务、服务与研究的需要；高空探测系统还很薄弱，还没有形成地基、空基、天基相互补充、综合协调的统一观测体系，气象综合观测的能力亟待增强。
1.4监测技术的发展趋势
近年来，大气监测技术取得了显著的发展，主要表现在：探测能力显著增强，观测自动化水平迅速提高，重视观测方法、观测网的设计，以及观测仪器的配合，遥测和遥感等观测技术并存，各取所长，综合利用。
监测技术总的发展趋势是：向综合探测方向发展，如地基与空基、天基，遥测和遥感，常规与非常规观测等；向系统性方向发展，研制和开发新型设备，从而集信息的获取、预处理及传输为一体化；向遥测遥感自动化方向发展，自动化遥测遥感设备将逐步取代器测和部分目测项目；向高精度方向发展，时空分辨率和探测数据准确性不断提高；探测仪器向多功能、小型化方向发展。
1.5本项目与其它相关部分之间的关系
1.5.1 与一期工程关系
大气监测自动化系统的建设是一个较大的系统工程项目，为了在有限的目标中发挥更好的效益，整个系统建设分为一期工程和后续工
程。一期工程的建设，以满足天气监测为主要需求，以气象常规观测设备的更新换代和自动化为主要目标，通过一期工程建设加快了我国气象探测自动化改造的进程，为后续工程项目的实施奠定了基础，积累了经验。
本项目是在充分考虑国家需求、气象事业发展需求、探测技术发展趋势以及一期工程建设的基础上，对现有气象探测系统的进一步完善、创新和拓展，本项目的建设具有如下特点：
——实现了观测体系的跨越：从部门的、单一的观测系统，向综合性、系统性、一体化的观测体系转变；从以天气监测为主，向气候系统监测的转变。从而实现以大气观测为主向多圈层观测的跨越。
——拓展了新的观测领域：比如生态气候观测分系统和海洋气象观测分系统所设计的监测网络，高空探测分系统中的电离层和中高层大气的探测等，都是一期工程所未能涉及的领域。
——强调综合观测平台的建设，重视一站多能、按需配臵：例如本项目设计的通量观测平台，配臵不同性能的观测仪器，可获取温、湿、风、辐射、气溶胶、温室气体、反应性气体等资料，极大地增强了地-气、海-气相互作用的综合监测能力。
——增加了观测手段，丰富了观测内容：观测手段多样化，例如臭氧观测中，设计了臭氧光谱仪、臭氧探空、地基平流层臭氧激光雷达、机载对流层臭氧激光雷达等手段，以获取臭氧总量、廓线等丰富观测信息；观测内容得到丰富，例如在现有自动站的配臵上增加了土壤水分、能见度、地表状况等的观测内容，在生态观测中设计了对不
同下垫面植被的生理特征、土壤的理化特性、水分平衡、陆-气通量等的观测。
——加强了气象业务的机动性能和应急功能：移动观测项目的开展，利用车载自动气象站、风廓线雷达、激光雷达，微型无人驾驶飞机和飞机探测等手段，除常规气象要素以外，还可获取土壤、气溶胶、反应性气体、云粒子、通量等有关信息。
1.5.2与中国气象事业发展的关系
气象观测是中国气象事业的重要组成部分，也是气象业务不断发展的基础，气象观测系统的发展需要一系列工程项目的推动，本项目就是推动气象观测现代化的重大项目之一。
根据对国家需求的预测和科技发展的预测，中国气象事业发展战略研究科学地凝练出未来20年气象事业发展的战略目标和战略任务，提出了为实现战略目标和战略任务要完成的能力建设八大工程，以及四个平台的建设。本项目将在中国气象事业发展战略研究的指导下，以2010 年发展战略目标为依据，具体完成八大工程之一的——《气象综合观测系统工程》中的中国气象局可完成的部分观测系统建设任务，为构建气候系统观测和气象信息共享等平台奠定基础。
1.5.3与中国气候系统观测计划的关系
中国气候系统观测计划是一个正在研究中的、拟与国际气候监测系统（GCOS）接轨的、为满足中国气候系统模式创新工程的气候系统模式研制需求的、跨部门、多学科的长期观测计划。在本项目的建设中，将综合考虑与中国气候系统观测计划的衔接，完成其中由中国
气象局所承担的任务，在常规气象观测的基础上，突出以大气圈为核心的多圈层相互作用，增加观测项目，丰富观测手段，提高观测精度，为气候预测预报、气候变化研究及对策等提供与气象有关的热量、动量、能量和物质交换等基础性数据。
例如气候变化研究和预测评估中关心的水循环问题，本项目的设计予以了强力的支持。由遍布于我国领土（包括海岸线、岛屿）的自动气象站提供雨量、蒸发、土壤含水量等信息，高空站提供湿度廓线、大气水汽柱总量信息，大气成分观测分系统的监测网络可提供降水同位素等观测信息，生态气候分系统的监测网络，除可提供自动气象站信息外，还可获取积雪、冰川（盖）、冻土、海冰、湖冰、河冰，以及不同生态类型地表的蒸渗量信息。
根据我国气候特点布设站网，是本项目与中国气候观测系统相结合的重点。如在北京及周边地区建立的监测网络，突出了城市群下垫面对大气质量、区域气候影响的监测功能，除常规观测项目外，还增设了大气边界层观测示范网、电离层和中高层大气探测示范站，强化了集太阳辐射、气溶胶、温室气体、反应性气体、臭氧、干湿沉降为一体的大气成分监测网络，以全新思路设计了大气环境（包括城市空气质量和边界层）、地下水环境（水位和水质）、典型下垫面（物质与能量收支、土壤温湿廓线）、植被（生长量）和下垫面遥感探测相结合的城市生态气候观测网络。这种设计思路也将应用于我国其他典型的气候区域，如青藏高原水循环关键区、黑龙江湿地与森林、内蒙古锡林郭勒草原、新疆沙漠与冰川、甘肃荒漠、陕北干旱地区、长江中
下游及洞庭湖区、沿海、以上海和广州等特大城市为中心的经济圈等。
2.指导思想
（1）紧紧围绕提高气象预报预测准确率和气象服务水平的发展需求来综合考虑监测系统的项目设计，为气象业务、服务、科研提供范围广、种类多、信息量大、精确度高的各种探测信息，并着力增强对气候系统各圈层的综合探测和信息获取能力。
（2）坚持和运用科学发展观，以中国气象事业发展战略研究成果为指导，站在国家高度，谋划系统建设；跟踪当前国际上建立地球观测系统的形势，面向气象科技发展的前沿，正确把握气象综合探测系统的发展方向；结合建立中国气候观测系统的计划，落实气象部门承担的建设任务；结合大监一期工程的建设成果，既要与其相衔接，又要在其基础上有所创新和发展。
（3）在观测站网的建设上，坚持一站多能，实行一站多用和综合观测，充分发挥气象部门各种站网资源的作用；逐步实现从部门的、单一的观测系统，向综合性、系统性、一体化的观测体系转变和从以天气监测为主，向气候系统监测的转变。
（4）坚持效益优先，资源共享。充分重视和发挥气象现代化建设的效益。建立有利于信息共享的标准体系和政策、法规环境，以共享促进应用，最大限度地发挥气象信息对国家发展、经济建设、社会进步和科技创新的支撑作用，充分发挥气象信息在国民经济各部门的资源性作用。
（5）坚持先进性、成熟性与可行性的统一。项目建设既要考虑技术的先进性，又要考虑技术的成熟性，还要与全国各地台站的实际情况相结合，并要充分考虑项目在技术、经济、实施等方面的可行性。
（6）坚持“硬、软”并重，注重业务应用。在系统设计和建设中，既要重视“硬件”系统建设，更要重视“软件”和应用系统的建设。同时，还要重视数据格式标准和规范的制订、数据质量控制、人才队伍建设和人员技术培训。
（7）坚持正确的现代化观，重视系统建设中各子系统间的协调发展。在设计各探测分系统的同时，还要重视通信网络、技术保障和相关基础设施的建设，确保工程建成后系统的整体性，增强系统的整体运转能力和效率。
3.项目概况
3.1总体建设目标
瞄准国际大气探测先进水平，利用各种先进、成熟的探测和信息技术，基本形成门类比较齐全、站网密度适宜、布局合理、自动化程度较高的综合观测体系，初步建立具有较高时、空分辨率和探测精度、运行持续稳定的综合观测网系统，并建立相应技术支持和保障体系。
充分发挥综合观测网系统对地球环境的综合监测能力，构建气候系统观测平台，使其初步形成规模，逐步实现对反映气候系统变化特征等五大圈层相互作用过程的综合监测，获取地球物理、大气化学
参数以及相关气象要素。
建立协调、统一与规范的信息采集和分发系统，并实现多学科、跨部门的资源共享和合作。
3.2分系统建设目标
3.2.1地面气象观测分系统建设目标
建成并完善由自动气象站观测、车载移动观测、辐射观测、卫星遥感地面大气校准监测所组成的地面气象观测业务体系。
通过本工程的建设，我国地面气象观测将全面实现自动化。优化组合、合理配臵、资源共享，实现多种技术和手段的综合观测，增强观测能力，提高地面气象观测的时空分辨率和准确性，为天气、气候、气候变化等业务的需求和科学研究提供完整、准确的观测资料。
3.2.2高空气象探测分系统建设目标
实现探空站网由目前单一的、无线电探空测风探测网，向以遥测为基准、遥感为主体的综合高空探测网跨越。
高空探测网的探测站集成高空探测系统，遥测测风达到国际先进水平；遥感测风、温、湿的探测实现连续化；在全国展开以微型无人驾驶飞机为平台的机动、应急探测；建立业务化的电离层和中高层探测站点，为发展连续、定点、定时天气预报和气候预测创造条件。
3.2.3大气成分观测分系统建设目标
形成资源配臵合理、技术水平先进、响应快速、能基本满足国家战略需求和相关学科发展需要，并与国际接轨的大气成分一体化业务观测体系，增强对我国各类气候、地域有代表性的站点和对全球及区
域气候、环境本底变化有重要意义的大气成分要素进行精确、系统和长期观测的能力；大幅度提升现有观测站网的整体技术水平和中央级单位运行保障能力；为相关领域的业务发展和科学研究提供不同尺度、高时空分辨率、高精度、准实时的大气成分观测数据和多种服务产品；大幅度提升我国在相关领域的综合探测能力；为我国可持续发展战略、国家安全和国际气候与环境外交谈判等的实施，提供有力支撑和预测预警服务。
3.2.4生态气候观测分系统建设目标
通过对大气、水、土壤、气候及其生物状况等进行同步、长期地监测，获取生态环境的综合信息，向国家和社会各部门提供综合生态环境资料；通过建立完善的数据质量检验体系，为开发研制我国生态环境预测预警业务系统提供基础数据，为发展天气、气候模式提供基础物理参数；通过建立资料共享体系，为拓展业务领域，开展公共气象、安全气象、资源环境气象服务提供支持。
3.2.5海洋气象观测分系统建设目标
瞄准世界先进水平，采用先进、可靠的观测设备，与其它观测系统一起构成立体化的海洋气象自动化观测体系，提供高密度、高覆盖率的中国海岸与近海气象观测数据；获得海岸生态环境的气象、气候因子数据；为数值模式提供海洋遥感数据与实测数据，校正遥感数据、提高资料质量；提供中国沿海气候敏感地区近海海洋、海气交互观测数据。
3.2.6通信网络分系统建设目标
通过系统的建设，将使中国气象通信网络系统能够及时、准确、安全、可靠地收集各观测台站的观测信息，并能将这些信息迅速、可靠地汇集到国家气象信息中心；国家和省级中心的分析预报指导产品能及时准确地传输到需要这些资料用户，基本满足业务的发展需求。
3.2.7技术保障分系统建设目标
分系统建立在技术装备远程运行监控和故障诊断网络基础上，具有快速反应能力，是一个多级计量检定、测试、质量监控、维修维护和技术支持的保障体系。
3.3项目建设的主要内容和规模
3.3.1概述
本项目是一个复杂的监测业务系统，包括地面气象观测、高空气象探测、大气成分观测、生态气候观测、海洋气象观测等五大部分，以及为保证项目建成后正常业务运行所必须建立的通信网络分系统和技术保障分系统。
3.3.2地面气象观测分系统建设的主要内容和规模
本分系统建设的主要内容是：用自动观测装备替代气象台站地面气象要素的全部人工目测项目；在人烟稀少或无人地区布设无人自动气象站；建设应对重大灾害性天气和突发性事件的车载移动观测；建设辐射基准站和辐射站；增建卫星遥感辐射校正场和真值检验场，建立卫星遥感定校开放实验室和卫星遥感辐射校正资料处理中心等。
建设项目有：
（1）新建、改善各种类型要素自动气象站共2872个。
（2）建立云高、云状、云量自动监测实验点2个。
（3）为基准站、基本站臵换玻璃钢百叶箱。共700个
（4）布设单雨量站网。共100套（含组网）。
（5）网络安全防护（配在有人站）3000套。
（6）建立移动登陆台风边界层观测实验点1个和车载登陆台风的移动观测实验点1个。
（7）建立车载移动自动气象站观测实验点31个。
（8）建立一套车载边界层风廓线雷达系统4套。
（9）改建、新建5个辐射校正场和8个真值检验场
（10）建立遥感卫星定标开放实验室1个和辐射校正资料处理中心1个。
（11）建设辐射基准站2个。
（12）改造现有普通辐射站网。扩建观测站点72个。
（13）新建紫外辐射站50个。
3.3.3高空气象探测分系统建设的主要内容和规模
本分系统建设的主要内容是：改造常规高空探测站成为装备具有GPS测风功能的集成高空探测系统的探空站；布设微型无人驾驶飞机探测站；建设风廓线探测站网、地基GPS/MET遥感探测、闪电监测站网、激光雷达，建设电离层与中高层探测系统和边界层探测子系统。
建设项目有：
（1）在已有的高空探测站基础上，改造完善建成集成高空探测站共120个。
（2）建立可移动的微型无人驾驶飞机探空站47个。
（3）建立风廓线雷达探测站30个。
（4）建立地基GPS/MET遥感探测站，共113个。
（5）建立电离层闪烁接收站（组网）。共15个。
（6）建立垂测站（组网）。共5个。
（7）建立用于业务试运行的激光多普勒雷达，共1套。
（8）建立用于业务试运行的探测气溶胶的激光雷达，共1套。
（9）在全国范围内布设的地闪探测子站。共298个。
（10）布设11个云闪监测区域站网。包括探测子站共33个。
（11）建设具有典型性和示范性的边界层探测网，共5个。
3.3.4大气成分观测分系统建设的主要内容和规模
本分系统建设的主要内容是：建设大气本底变化骨干观测网站，气溶胶监测网站，温室气体及相关微量成分子观测网站，反应性气体监测网站，地基臭氧和UV监测网站，干湿沉降监测网站，大气化学分析中心实验室等。
建设项目有：
（1）完善和改造全球大气本底观测站1个。
（2）新建全球大气本底观测站1个。
（3）完善和改造区域大气本底观测站3个。
（4）新建区域大气本底观测站3个。
（5）建立气溶胶监测站26个。
（6）建立温室气体及相关微量成分观测站22个。
（7）建立反应性气体监测城市周边站5个。
（8）臭氧总量、臭氧探空站8个。
（9）现有酸雨观测站的设备升级和改造，共150个。
（10）大气降水化学成分监测站、降水同位素观测站、干沉降观测站各43个。
（11）反应性气体干沉降速率观测站2个。
（12）大气化学分析中心实验室1个。
3.3.5生态气候观测分系统建设的主要内容和规模
本分系统建设的主要内容是：建设农田生态观测、森林生态观测、草地生态观测、湿地生态观测、荒漠生态观测、冰雪冻土气候观测、干旱气候观测和城市生态观测等站点。
建设项目有：
（1）农田生态气候监测基本站70个，辅助站710个。
（2）森林生态气候监测基本站20个，辅助站80个。
（3）草地生态气候监测中心站5个、基本站18～30个、一般站或自动站80个。
（4）湿地生态气候监测中心站15个，基本站17个，辅助站58个。
（5）城市生态气候监测基本站8个，省级站25～30个。
（6）荒漠生态气候监测基本站13个，辅助站30个。
（7）旱灾监测基本站62个，辅助站195～260个。
（8）冰雪冻土气候监测，积雪站80个；冰川（盖）站国内10个、北极1个、南极5个；冻土站80个；海冰站4个，包括南极2个、北极1个；湖冰站4个；河冰站10个。
目录 摘要 (1) 一课程设计任务和功能要求 (1) 二设计应用背景 (1) 三系统分析 (1) 1．总体设计方案 (1) 2. 硬件设计 (2) … 3. 软件设计 (2) 4. 难点分析 (3) 四实施方案 (4) 1. 传感器模块设计 (4) 风速传感器模块 (4) 温度传感器模块 (5) 湿度传感器模块 (7) 2. 优缺点分析及成本 (9) > 五设计总结 (10) 六参考文献 (10) 七成员及分工情况 (10)
摘要 介绍一个小型多功能气象监测系统，该气象监测系统通过各类风速、风向、温度、湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析并通过LCD显示。 关键词：风速风向传感器；单片机；温湿度传感器 一课程设计任务和功能要求 现通过传感器设计一款既能测量温湿度也可同时测量风速风向的设备，可服务于生产、生活的众多领域。 二设计应用背景 现在社会高度发达，气象状况变化万千，气象监测和灾害预警工程对于保障社会经济发展和人民生产生活有重要意义，气候状况对经济活动的影响也越累越显著，人们需要实时了解当前的气象状况。风速、风向以及温度湿度测量是气象监测的一项重要内容。 该气象监测系统通过各类风速风向温度湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析，并传输到终端平台。可以达到无人监管，数据自动传输，更加省时省力方便快捷。 三系统分析 1．总体设计方案 小型自动气象站主要由三大功能模块组成，分别为主控模块、信号采集模块、显示模块。小型自动气象站的组成框图如图1所示
图1 小型气象系统框图 2. 硬件设计 小型多功能气象监测系统其工作原理如图2所示，它以C8051F020单片机为 核心，通过风速、温度、湿度传感器将检测到的数据进行汇总分析，单片机驱动LCD 显示屏将风速、温度、湿度显示出来，以便于气象分析人员分析气象数据得出当前的气象特征，进而对气象可能影响到的事物做出规划，起到预防作用，减少不必要的损失。 图2 硬件连接图 3. 软件设计 单片机软件设计程序主要包括里初始化程序；输出实时风力风向、温度湿度 温度传感器 数 据 风速传感器 湿度传感器 单片机 电源电路 按键控制 LCD 显示
区域气象自动监测系统设计及建设 近年来，气象综合观测系统建设快速发展，全国地面气象观测站已全部完成自动气象站的建设，区域自动气象站作为综合观测体系的重要组成部分具有量大面广特点，并且由省级保障部门进行技术指导，市、县两级保障。随着对气象观测数据的精度要求越来越高，根据新一代气象观测网络建设的规划，已建成1657个新型区域自动气象观测站，实现了区域自动气象站全省乡镇全覆盖和618 个山洪地质灾害点气象监测，加上土壤水分观测自动气象站、交通气象自动气象站的建设，共同为气象预报预测、决策气象服务、公共气象服务、气象防灾减灾发挥了极其重要的作用。 区域气象自动监测系统是针对区域范围内，可能会对人的生产生活造成影响的气象要素，进行长时间区域范围内不间断的准确监测而设计开发的一款标准区域气象监测站。主要应用于城市降水网络、山洪预警、森林生态、核电厂环境监测等应用。主要监测要素是雨量、风向、风速、太阳辐射、气压、温度、湿度等气象参数。 一、系统内容 该区域气象监测系统是方大天云设计的支持站点参数、实时数据、历史数据、加密间隔、运行状态等信息的远程维护，极大地方便了用户使用和日常维护工作。此外自动站可实现自动电源管理，数据自动
采集、存储、通讯、分析等功能，能够满足灾害性天气监测、降水过程加密观测及多种形式气象保障和气象服务的需求。 二、系统指标 风速 0～60m/s；精度：3%（0-35m/s）；5%（>35m/s） 风向 0～359.9°；精度：±3° 降水强度 0～200mm/h；精度：5% 降水类型雨/雪 大气压力 300～1200 hPa；精度：±1.5hPa 空气温度 -50～60°C；精度：±0.2°C(-20～+50°C)‘±0.5°C(>-30°C 空气湿度 0～100%RH；精度：±2%RH 通讯接口 RS232/RS485，板载GPRS 供电方式交流220V/太阳能+蓄电池 工作环境温度 -50～+50℃ 工作相对湿度 0～100%RH 防护等级 IP65 可靠性免维护,防盐雾，防尘 功耗 3-30W 三、功能特点 具有极强针对性的区域范围气象监测设备
各类气象探测环境的技术规定（试行） （中国气象局 1998年5月） 本规定经中国气象局批准，以中气业发[1997]43号通知颁发，自1998年1月1日开始执行。 准确可靠的气象观测资料，是气象部门研究天气和气候变化规律，充分利用气候资源为国民经济、国防建设提供气象服务，进行国际气象情报交换的基本依据。为确保这些资料准确可靠，长期稳定。特制定各类气象探测环境的技术规定。 第一条：本规定适用于被中国气象局和各省（自治区、直辖市）气象局列入气象探测站网的台站点。 第二条：对基准气候站观测环境的技术要求： 一、基准气候站周围的建筑物、树木和其它遮挡物边缘与基准气候站边缘的距离，必须为遮挡物高度的10倍以远； 二、基准气候站周围的工程设施边缘与基准气候站边缘(围墙)的距离要求:铁路路基必须为200米以远(电气化铁路路基为100米以远)；公路路基必须为30米以远;水库等大型水体(最高水位时)必须为100米以远； 三、经省级气象局论证确定对观测资料准确性有影响的各种源体，其与基准气候站边缘(围墙)的距离必须为500米以远； 四、观测场四周10米内不能种植高杆(1米以上)作物，以保证气流畅通。
第三条：对基本气象站观测环境的技术要求 一、基本气象站周围的成排(从观测场围栏外缘起量，视宽角>22.5度，下同)建筑物、树木和其它遮挡物边缘与基本气象站观测场围栏的距离，必须为遮挡物高度的10倍以远;基本气象站观测场围栏与四周孤立(从观测场围栏外缘起量，视宽角≤22.5度，下同)障碍物的距离，至少是该障碍物高度的8倍以上;两孤立障碍物最近的横向距离不得小于30米。 二、基本气象站周围的工程设施边缘与基本气象站观测场围栏的距离要求：铁路路基必须为200米以远(电气化铁路路基为100米以远);公路路基必须为30米以远;水库等大型水体(最高水位时)必须为100米以远; 三、经省级气象局论证确定对观测资料准确性有影响的各种源体，为观测环境有害的污染源，其边缘与基本气象站观测场围栏的距离必须为500米以远。 四、观测场四周10米内不能种植高杆(1米以上)作物，以保证气流畅通。 第四条：对一般气象站观测环境的技术要求： 一、地面气象观测场围栏(外缘)与四周孤立障碍物的距离，至少是该障碍物高度的3倍以上;两孤立障碍物最近的横向距离不得小于30米。距离成排障碍物距离至少是该障碍物高度的8倍以上; 二、一般气象站周围的工程设施边缘与观测场围栏的距离要求：铁路路基必须为200米以远(电气化铁路路基为100米以远);公路路基必须为30米以远;水库等大型水体(最高水位时)必须为50米以远。 三、经省级气象局论证确定对观测资料准确性有影响的各种源体，其边缘与一般气象站边缘的距离必须为300米以远。
吉林省环境气象监测预报业务平台系统需求 一、设计原则 （一）先进性 保证整个系统功能和性能的前提下，最大限度地应用国内最新产品和采用成熟、可继承、具备广阔发展前景的先进技术。 （二）实用性和完备性 系统应体现实用性，功能齐全完备，能与业务和日常管理紧密结合，能够最大限度地满足实际工作要求。 系统应易于操作、易于更新、易于管理，界面友好，数据组织灵活，能满足各层次用户的使用要求。 （三）标准化和通用性 系统设计应符合软件设计的基本要求，强调标准化、规范化和统一化，保证数据格式的标准化、数据编码的标准化、数据规范的标准化。 （四）安全性 （1）系统运行稳定，计算结果准确；不造成死机、“假死”等状态；具有良好的安全性，保证数据不外泄。 （2）系统可以有效地抵御外部入侵，保护内部的相关的基础数据、业务数据、分析数据。保障系统数据库以及系统本身不被攻击、盗取。 （3）系统具有有效的数据加密机制，保障数据在网络传输时的安全性。防止数据被不良用户盗取或者丢失。 （五）灵活性 系统在设计过程中，要充分考虑到今后系统的变化、服务的扩展和更新等变化因素，在数据库存储、数据库容量、发布终端管理以及系统功能方面都尽量以模块化、组件化的方式进行设计开发，保障系统的灵活度。 （六）可拓展性 随着终端和用户类型以及发布手段的不断增加和完善，预留可满足扩展的接口，便于以后业务拓展的需求。 三、建设内容要求
本系统主要建设内容是建立基于web的吉林省环境气象监测预报业务平台，服务器位于吉林省气象局，相关部门可以授权应用。此外还需建立为对该系统提供支持的数据库。 (一)整体框架 吉林省环境气象监测预报业务平台主要包括环境气象监测、环境气象预报、环境气象服务产品、预报质量检验以及帮助5个主要部分（子系统）。 （二）各子系统功能 1、环境气象监测子系统功能 环境气象监测子系统包括主要污染物实时监测和气象条件实时监测两部分。 （1）主要污染物实时监测 主要开发查询、统计分析和报警功能。查询功能要求在GIS底图上将吉林省现有的污染观测数据实时显示，需要显示的主要有吉林省气象局环境气象监测站点50米高度PM10、,PM2.5实时数据以及环保局目前网上现有的10个站点的6种污染物（PM10、,PM2.5、 SO2 NO2 、CO、O3）1小时、24小时浓度、IAQI以及AQI数据。 当日实时数据要求以曲线形式显示。 任意时段日值（浓度、AQI）查询以曲线图方式显示。 统计功能开发：可选取任意时段日值和小时值进行统计分析，可显示期间平均浓度、最大值、最小值。 报警功能：PM2.5达到或超过150微克/立方米或AQI达到或超过150（中度污染）立即报警。 （2）气象条件实时监测分析 主要开发查询、统计分析和报警功能。 气象条件实时监测主要包含烟、雾、霾、降水的实时监测以及环流形势、水汽、风、逆温、混合层高度、理查逊数、稳定度等气象参数分析实时观测。 烟、雾、霾提取人工站（3小时1次）报文以及WS报进行监测，实时显示当日出现情况（包括出现时间），并可按时间进行3小时间隔或选取任意日进行查询。一旦监测到雾、霾立即报警。 统计功能要求能统计任意时间段（日）烟雾霾出现情况。
网格化的电网气象监测预警系统功能设计与实例研究 摘要：随着电力建设的快速发展，对供电质量可靠性指标的要求日益提高供电 可靠性，保证主网安全运行是电网发展的基本要求随着社会经济的发展，气象灾 害对电力生产的影响越来越明显由于架空输电线路范围广，变电站设备多次暴露 在自然环境中。一旦暴雨、雷电、冰雪等气象灾害来临，电力系统的安全运行将 面临巨大考验。线路跳闸时有发生，严重影响电力系统供电安全生产。 关键词：网格化；电网气象；监测预警；实例 引言 电网气象监测预警的实质是分析气象信息与电网故障的相关性研究是分析不 同数据或特征之间的关系，通过相关性分析找出不同类型数据之间的相关性或非 相关性，进一步分析不同类型数据之间的关系强度。如完全相关和不完全相关， 最后可以建立不同类型数据之间的关系转换模型。 在本课题的研究中，在对网格气象数据和网格设备数据进行相关分析的基础上，建立了网格气象监测预警系统以电网气象数据为基础，分析了各种气象要素 对电网设备的影响，如受大风影响的架空线路、受强降雨影响的车站和房间分析，结合以往电网事故造成的气象条件数据，包括什么样的气象条件造成事故的因素、发生的事故种类、事故的影响等信息，决定未来气象条件下是否存在电网故障的 风险，从而达到电网气象监测和预警的目的。 1电网气象监测预警系统构建方案 （1）系统建设目标 1.获取各种形式的气象源数据，如自动气象站、雷达估测降水量、基于网格 的精确预报等，实现对灾害性天气的精确监测和预报。 2.建立基于gis系统的网格气象平台，显示气象数据、地理数据和网格设备数据，直观显示灾害性天气的影响范围，准确定位灾害性天气影响的网格设备。 3.加强气象资料在每年汛期电网日常工作中的应用，通过系统分析汛期可能 受暴雨天气影响的重点防洪设备，使运行维护人员在重点检查、勘察、抢修中更 有针对性，故障排除和补救。 （2）系统建设原则 系统的规划和建设遵循以下原则：一是加强基础设施建设和实用性建设，坚 持实践第一，具有可扩展性和前瞻性；二是采用气象部门和电力部门的标准和规范，紧密衔接基础业务；三是先进性与适用性的统一；四是加强服务建设，保证 应用效果，加强电网指挥决策服务支持能力。 基于地理关系模型：系统基于完整、系统、准确的地理关系模型，以地理信 息数据为底层基础数据，将各类气象探测数据、预报数据、行政区域、电网基础 设施基础数据附加到地理属性上在基础地理信息数据的基础上，形成完整的地理 信息载体复杂的空间气象信息、属性数据和业务信息通过地图系统以地理的形式 直接显示出来。面向对象和所见即所得的设计和操作方法：系统以面向对象的方 式提供各种操作方法，采用“面向对象的操作方法”和“所见即所得的操作接口”。 充分发挥地理信息系统和可视化技术的特点，以图形和动画的方式面对用户，信 息的表达更加直观高效，摆脱了用户不得不面对的大量枯燥的表格和文本信息， 从中可以进行数据挖掘，实现可视化、直观的显示。 围绕决策服务，不断完善各种气象探测基础设施，不断强化探测时空密度，
环境气象监测仪基本原理 农业气象灾害给农业生产造成了严重的影响，也严重威胁这人类赖以生存的粮食、水和生态环境，因此在当前全球气象灾害频繁发生的大背景下，加强和完善农业环境气象监测旧版的尤为重要了。利用托普云农环境气象监测仪开展干旱、洪涝、冷害等灾害的动态监测，可以从宏观和微观角度来全面监测农业气象灾害的发生发展，有助于建立高效、及时、准确的灾害监测预警系统。 环境气象监测仪随着农业的发展和改造升级，现代农业环境气象监测必须摆脱过去那种落后的检测方式和面貌，继而应用科技含量更高，监测精度更准、稳定性更好的环境气象监测仪来加强农业环境气象监测。它可以在野外独立完成对风速、风向、雨量、空气温度、空气湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度、等农业气象要素参数的全天候现场精确自动监测，并在一定的时间内进行数据更新，在它的帮助之下，农业工作者可以更加轻松的获取实时、历史气象数据，了解气象的变化情况，实现地面观测与气象资料的有机结合，这样更加有利于完善农业环境气象监测，实现农业环境预测预报工作的科学化、规范化和标准化。 托普云农环境气象监测仪在现代农业生产中的应用，不仅提高了农业防灾抗灾的能力，有效保证了各项农业生产的顺利进行，同时也更加有利于维护农业原有的生态环境，为开展科学农业生产作业提供了科学的依据，在环境气象监测仪的帮助下，作物会生长的更好，产量和品质也会更高，符合农民开展农业生产的基本利益，因此受到广大农民朋友和农业科技工作者的一致认可。
一、托普云农环境气象监测仪工作原理： 托普云农环境气象监测仪采用GPRS或GSM传输方式，主要适合于长距离之间数据的收发。GPRS通讯方式是采集点采集数据后，通过GPRS或GSM上传网络，用户可利用任意一台可以上网的电脑登陆并查看数据，农业环境监测站稳定可靠，解决了同行业利用移动无线IP传输通讯经常掉线的麻烦。数据稳定可靠无需担心突然断线，通讯费用按流量计费，适用于数据量大的应用模式。 大气压力、光照度、露点、直接辐射、日照、光合有效辐射、紫外辐射、蒸发、二氧化碳等传感器
第二部分 自动气象站监控软件 SAWSS
第1章概述 自动气象站监控软件（SAWSS）是自动气象站采集器与计算机的接口软件。它能实现对采集器的控制；将采集器中的数据实时的调取到计算机中，显示在实时数据监测窗口，写入规定的采集数据文件和实时传输数据文件；对各传感器和采集器的运行状态进行实时监控；与地面气象测报业务软件挂接，可以实现气象台站各项地面气象测报业务的处理；还能与中心站相联实现自动气象站的组网。 SAWSS与自动站采集接口采用ActiveX DLL的方式进行连接，不同型号的自动气象站只要遵循自动气象站数据接口标准，建立相应的动态库，即可实现与本软件的挂接。目前可以挂接的自动气象站包括华创升达高科技发展中心和气象仪器厂的CAWS系列、Vaisala公司的Milos系列、气象仪器厂的DYYZⅡ系列、无线电研究所的ZQZ_CⅡ系列和省气象技术装备中心的ZDZII型。 该软件主要包括数据采集、数据查询、自动站维护、系统参数、工具和帮助等功能。系统参数中的台站参数、地面审核规则库、辐射审核数据、辐射表检定数据、文件传输路径设置和工具中的文件传输、大气浑浊度计算与地面气象测报业务软件中的容相同，故在本手册中不再说明。 在Windows系统的“开始”菜单上选择“程序”→“地面气象测报业务系统软件 2004”→“监控软件”并点击，或者双击桌面上的“自动气象站监控软件”图标，即可运行。软件主窗口如下： 在软件菜单中，可按不同功能需求进行相应菜单的选择，对于常用的菜单项提供了快捷键和工
具条上的快捷按钮方式，即用Ctrl +<某一字符>或鼠标左键点击相应图标，则可进行相应容。 在工具条上，按不同的功能组合将菜单快捷按钮分成了若干块，右端为监控软件有关功能的运行状态，其中“网络主通道”和“网络辅通道”指示灯表示的是自动气象站组网后与中心站的通讯连接状态，红灯表示通道不通，绿灯表示通道为联通；“自动站”指示灯表示的是自动站监控软件与采集器的工作状态，红灯表示监控软件与采集器不能或没有挂接，黄灯表示监控软件与采集器处于通讯状态，绿灯表示监控软件没有对采集器进行操作，监控软件处于空闲状态；“系统”指示灯表示监控软件运行状态，当软件开始运行时若能正确读取台站参数，则在软件运行过程中该指示灯为红、橙闪烁，否则指示灯一直为红色。在窗口底部的状态条，显示有自动站的工作状态以及字母键、数字键、插入键的状态和系统的时间。 软件运行后，根据“系统参数”的“选项”中对“运行设置”的“采集控制”设置情况，判断是否进入自动气象站实时采集，当“数据采集”被选中，若初始化成功，则自动进入数据采集。 自动气象站采集数据文件存放路径为软件安装的下级文件夹 AwsSource，它由“..\SysConfig\”文件夹下的SysPara.ini文件的“AwsFilePath”变量确定。
空气质量监测技术，可保持环境合规性，高效运营并提前计划。我们一直坚信环境情报解决空气质量挑战的能力。我们的技术是10年来实施气象和空气质量解决方案以应对各种行业的复杂环境的经验的产物。空气质量是我们业务的核心。成功是您的核心。公园气象站的解决方案旨在供空气环保健康监测使用。我们将产品设计的重点放在您的特定要求上，因此您可以避免不必要的细节，并直接获得实现运营目标所需的相关可操作信息。 我们基于云的空气质量管理系统旨在通过数据捕获，可视化，分析，预测和报告为您的运营提供可行的见解。市场上没有其他的空气质量解决方案能够以这种用户友好的实用形式为您的运营带来同样水平的科学和技术卓越成就。适用于多个行业的空气质量管理解决方案。公园空气质量解决方案非常适合跨不同行业的各种实时空气质量监测和管理要求。我们专注于将数据转化为行动团队的行动，与本地天气同时可视化多参数空气质量监测网络，以识别正在发生的问题，通过空气质量监测警报管理连续的环境监测系统，生成自动的空气质量合规数据，以报告您对环境的影响并向监管机构提供信息，使周围社区可以通过面向公众的界面提交空气质量，灰尘和异味的观测结果，确认或驳回社区空气质量，粉尘和异味投诉的责任，以便采取措施降低风险，访问历史数据以提高透明度并向利益相关者证明负责任的运营，确定可能的空气质量，粉尘和气味事件来源，确定周边社区的“热点”和关注区域，以避免进一步影响，通过详细评估CO2和NOx排放，更深入地了解机场的空气质量和温室气体排放，提前72小时在您的站点上模拟空气质量和粉尘排放速率和浓度，使用高分辨率天气预报计划更好的时间进行排放活动，避免不利影响并就即将发生的风险向人员提供建议，运行多个操作方案以告知操作策略和排放控制方案，利用环境情报的力量来影响空气质量。
地面气象观测业务技术规定(2016版) 一.观测业务要求 1.1观测时次 1、国家级地面气象观测站自动观测项目每天24次定时观测。(摘自气发〔2008〕475号) 2、基准站、基本站人工定时观测次数为每日5次(08、11、14、17、20时),一般站人工定时观测次数为每日3次(08、14、20时)。(摘自气测函〔2013〕321号) 1.2观测项目 1、各台站均须观测的项目:能见度、天气现象、气压、气温、湿度、风向、风速、降水、日照、地温(含草温)、雪深。 2、由国务院气象主管机构指定台站观测的项目:云、浅层与深层地温、蒸发、冻土、电线积冰、辐射、地面状态。 3、由省级气象主管机构指定台站观测的项目:雪压、根据服务需要增加的观测项目。(1-3条摘自《地面气象观测规范》、气测函〔2013〕321号) 4、有两套自动站(包括便携式自动站)的观测站,撤除气温、相对湿度、气压、风速风向、蒸发专用雨量筒、地温等人工观测设备;仅有一套自动站的观测站,仍保留现有人工观测设备。(摘自气测函〔2013〕321号) 5、云高、能见度、雪深、视程障碍类天气现象、降水类天气现象等自动观测设备已正式投入业务运行的观测站,取消相应的人工观
测。 6、为了保持观测方法与观测手段的延续性,张北、长春、寿县、电白、贵阳、格尔木、银川与阿勒泰8个长期保留人工观测任务的基准站,保留08、14、20时人工观测任务(含自记仪器记录整理)。(摘自气测函〔2012〕36号、气测函〔2013〕321号) 定时人工观测项目表 1.3观测任务与流程 1、每日观测任务 (1)每日日出后与日落前巡视观测场与仪器设备,确保仪器设备工作状态良好、采集器与计算机运行正常、网络传输畅通。具体时间各站自定,站内统一。 (2)每日定时观测后,登录MDOS、ASOM平台查瞧本站数据完整性,根据系统提示疑误信息,及时处理与反馈疑误数据;按要求填报元数据信息、维护信息、系统日志等。
环境气象监测系统的功能特点及技术参数 环境气象监测系统也称为小型气象站、小型自动气象站，专业用于采集空气中温度、湿度、光照强度、风速风向、降雨量等气象参数。NL-5G环境气象监测系统实现对设施农业综合生态信息自动监控、对环境进行自动控制和智能化管理。 托普云农环境气象监测系统也称为农林小气候采集系统、农林小气候信息采集系统，专业用于采集空气中温度、湿度、光照强度、风速风向、降雨量等气象参数。 环境气象监测系统/农林小气候采集系统技术参数： 太阳能板：10wp 备用适配器电源：DC9V/1A 整机功率：≤1.5W 存储容量：1M本地+4G（SD卡）： 坐标精度：3位小数，±0.05分（≤50M）：N：0~90 ° E:0~180° 防水等级：IP54 小型气象站/农林小气候采集系统可选配的参数如下： 数字温湿度传感器（含露点和不含露点两种）、数字气压传感器、数字光照强度传感器数字光合有效辐射传感器、数字CO2传感器、数字风向传感器、数字风速传感器、数字雨量传感器、数字地温传感器、数字土壤水份传感器、数字土壤盐分传感器、有效辐射总辐射传感器。 环境气象监测系统/农林小气候采集系统手持机功能：
1、采用不锈钢材料，防水性好。 2、大屏幕点阵式液晶显示，全中文菜单操作。 3、可时设置采样间隔，自动记录数据并存储。 4、内置SD卡，最多可存4000万组数据，即可在主机上查看数据，也可导入计算机进行查看。 5、意外断电后，已保存在SD卡里的数据不丢失。 6、探头具有一致性，最多可接十几种传感器。不同气象参数的传感器接口可以互换，不影响精度。 7、低功耗设计，运行时最低功耗仅300uA 环境气象监测系统上位机软件功能： 1、显示每种参数过程曲线趋势，最大值、最小值、平均值显示查看，放大、缩小功能。 2、具有设置超限区域着色功能，显示更直观，为客户带来更多便捷。 3、可将存储记录的数据以EXCEL格式备份保存，方便以后调用。 4、每种参数的报表、曲线图均可选择时段查询查看，并可通过计算机打印。 5、曲线坐标均可自行设置和移动，分析历史走向更清晰、时间把握更明朗。 6、完全兼容市场上所有的32位Windows系统。
研究对象就是气象服务业 目标是形成能够指导现代气象服务业发展的理论和服务技术方法体系 气象服务业的定位（了解） 1、气象服务在气象事业中的定位 （1）气象服务在气象业务技术体系中的定位 a 气象服务技术既是气象基本科学技术的延伸，又是气象基本科学技术的发展 b 气象服务业务分系统是整个气象业务系统的窗口和出口 c.气象服务业在气象业务技术体系中的定位 （2）气象服务在气象事业中的定位 气象服务是气象工作的出发点和归宿 气象服务是气象工作的立业之本 2、气象服务在国民经济中的定位 气象事业是服务于经济建设、国防建设、社会发展和人民生活的基础性公益事业。 气象服务学研究的总体思路和方法 1、以促进气象服务业的发展为根本宗旨，以解决气象服务实践中的实际问题为主要目标 2、软硬并举，相互促进：例如如何认识服务需求发展规律，规划服务业的发展；如何根据服务业的行业特点和运行规律，建立科学的组织结构和运行机制 3、在移植的基础上集成创新 4、在总结气象服务实践经验和已有初步成果的基础上提炼创新 气象服务的分类：从气象服务的性质、内容、对象以及手段四个层面对气象服务进行分类气象服务的分类： 一、气象服务的性质分类1）基本公益服务（公益无偿服务）产品I p≥0.5 2）附加公益服务（成本补偿性有偿服务）产品I p＜0.5 公益性指数I p=SXD 3）商业性服务产品气象商品，必须具有气象公共产品所不具备的新价值和特有的交换价值二、气象服务的内容分类1）、气象信息服务a气象情报信息服务b气象预报信息服务 2）、气象工程技术服务 3）、气象科技综合咨询服务 三、气象服务的对象分类：决策气象服务公众气象服务专用气象服务 四、气象服务的手段分类：1、印刷品气象信息服务2、电话气象信息服务3、广播、电视气象信息服务4、警报器气象信息服务5、计算机网络及因特网气象信息服务 Chapter 2 气象服务的科学技术基础:服务对象系统具有气象可控性；气象对该服务对象系统的制约关系具有可测性；相关的气象因子本身也具有可测性 系统可控性：系统可以通过适当改变某些条件来实现状态控制的性质称为系统的可控性。系统的气象可控性：如果某系统的状态受制于气象环境，而且这种气象环境是可调控的或气象环境对它的影响是可调控的，则称该系统具有气象可控性。 气象制约关系的可测性也是相对的。实际的是指在能够满足用户需求精度条件的可测性。这种可测性将随着科学技术的发展而不断拓展。 气象制约关系可测性是指在一定的科学技术条件下可以获知（实测或推测得到）的气象对某一对象系统的制约关系。 气象控制因子：把为利用气象条件对用户系统的制约规律而实行有效气象控制所必须适时提供的气象因子称之为气象控制因子 气象控制因子的可测性是指在当前科学技术水平下可以通过一定的科学技术手段测得（实测或预测）这个气象控制因子。
一、统设计原则 贯彻公安部关于“预防为主”、“人防与科技防相结合”的安全管理方针。 整个视频监控系统设计先进，配置合理，符合标准化、规范化、现代化的要求。 系统设计和设备选型，充分考虑系统的可靠性、实用性、先进性和经济性。 分布式监控，集中式管理，智能化设置、人性化操作。 系统中局部故障不影响系统全局的正常工作，系统稳定，易维护。 系统具备很强的扩展能力，为以后的系统更新、升级、扩展，预留了很大的空间。 多种网络接入方式，适合各种网络环境，应用领域广泛。https://www.doczj.com/doc/0f9240526.html, 二、用户需求 气象观测场是采集地面气象观测数据的重要场所，保障气象设备的安全，是气象工作的一项重要工作内容。 保护范围为25×25平方米的室外区域，有效覆盖整个站区，非工作检测人员、偷盗等，有告警提示，误抱率极低。 监控系统要求24小时、全天候不间断连续工作。 保证视频随时随地可以打开浏览实时图像，保证视频文件不间断录像。 采用室外型球机，实现动态帧检测报警功能，告警信息通过网络传输到中心服务器处理。告警方式有多种；灯光、声讯、文字、跳出视频画面、启动录像等等，多种方式，保证及时、准确、可靠。且有录像资料壳查询。 为增强报警的准确率，可考虑增加红外对射监控装备。 气象观测场所在的气象台站可提供基于光纤的远程数据通信接口，可用于视频监控系统的数据带宽正常情况下>100Kbps，峰值可用>400Kbps。 系统的管理采用分级权限，不同的人员具有不同的使用权限。 提供多级权限管理，参数调整设定，提供WEB浏览方式，可以提供光纤LAN接口，共有80点，全部为室外动点，室外动点均须为日夜转换型。 系统处于安全监控状态时不要求实时画面传输，视频传输速率只要满足入侵报警需要即可，后台监控录像应以较低带宽方式(<100Kbps)。若由中心站激活某画面进行浏览，应适当提高带宽占用(200-800Kbps)，以提供流畅的视频画面。 中心站应能够提供录像、检索、播放等系统管理方式。 三、方案设计 4.1组网方式 视频采集、编码压缩、网络传输是通过CNVS-101A网络视频服务器完成的。 “前端监控点”摄像机采集的视频信号，经过网络视频服务器进行编码压缩处理后，通过网络传到“监控中心”。 CNVS-101A组成的网络监控系统中，在帧速率可达25帧/秒的条件下，每路视频数据上传占用带宽约300Kbps(MPEG4压缩方式，如果采用H.264压缩方式的设备，带宽占用在150～200Kbps)。 网络视频服务器是标准IP设备。支持各种方式接入网络。支持固定公网IP，也支持DHCP 自动获取IP，也支持PPPoE动态拨号。 充分利用用户本地的网络环境，在网络连通到的场所，都可以随时随地、远程观看控制本系统的每个视频监控点。 4.2前端监测点 组成：摄像机、云台设备、网络视频服务器。 摄像头的视频通视频线接入网络视频服务器；网络视频服务器就近接入生活区的本地网络；视频数据通过网络传输到监控中心，完成统一管理、用户设置、权限分配、图像存储、联动
FAMEMS900机场自动气象观测系统 北京方大天云科技有限公司 2016.8.19
机场自动气象监测系统是针对民航各机场使用气象数据的特点，充分利用现代数据库技术和先进的网络技术实现了对自动气象观测系统(AWOS)原始数据电报的接收、处理、控制和存储，能动态实时地显示AWOS各种气象数据、观测METAR报文，提供AWOS各种传感器的监控，并在设备故障后及时自动报警；同时，利用其存储的数据，回放过去任意时间段各种气象数据的历史曲线，分析对比各种数据曲线。该系统是一款集风向传感器、风速传感器、气压传感器、气温传感器、湿度传感器、雨量传感器、云高仪、大气透射仪或前向散射仪、背景光亮度传器等仪器得综合自动监测应用系统。它为飞机的安全起飞、降落提供精确可靠的气象数据和科学依据。 北京方大天云科技有限公司，位于北京市中关村西区，致力于气象与环境监测领域的国家高新技术企业。追求“生态文明”建设“美好中国”为愿景的一家国家高新技术企业。 公司以在线式监测系统为核心，研发、销售气象与环境传感器、自动气象站、环境监测站等设备，形成了“FAMEMS”、“FANDA”、“SKY”等核心系列品牌的在线实时观测系统产品，并为众多行业退出针对性的解决方案。业务涵盖气象、环保、交通、航空、农业、林业、水文、电力及研究院所等行业。 作为气象与环境监测的行业领先者，方大天云具有深厚的硬件与软件技术示例。企业先后获得“中关村高新技术企业”、“双软企业”、“北京市国家高新技术企业”认证，并拥有多项产品专利与软件资质。 秉承“专业、创新、合作、共赢”的理念，方大天云严格遵循ISO9001质量管理体系，在气象与环境监测领域，为客户提供“一站式”的产品与解决方案服务。 一、系统内容
一、名词解释(10分) 1. 数据交换：在多个数据终端设备（DTE）之间，为任意两个终端设备建立数据通信临时互连通路的过程称为数据交换。 2.CEMS系统：CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的缩写,是指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并将信息实时传输到主管部门的装置,被称为“烟气自动监控系统”,亦称“烟气排放连续监测系统”或“烟气在线监测系统”。 3. 数据的有效性审核：自动监测数据有效性审核是指环保部门按照国家发布的标准、规范等对自动监测设备定期进行的监督考核，确定自动监测设备能否正常运行。国控企业污染源自动监测设备在正常运行状态下所提供的实时监测数据，即为通过有效性审核的污染源自动监测数据。 4. 零气：零气是指调整气体分析仪最小刻度的气体，以及进入分析仪时显示为零的气体。零气应不含有待侧成分或干扰物质，但可以含有与测定无关的成分。一般使用不含待测成分的高纯氮或清洁空气作为零气。零位调整就是使用零气调节分析仪的零点刻度。 8．零点漂移：采用零点校正液为试样连续测试，水污染源在线监测仪器的指示值在一定时间内变化的幅度。 9．量程漂移：采用量程校正液为试样连续测试，相对于水污染源在线监测仪器的测定量程，仪器指示值在一定时间内变化的幅度。 二、填空题(20分) 1. 废水在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代_现代传感器技术__、_自动测量技术__、_自动控制技术__、_计算机应用技术___技术及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性自动监测数据的采集系统。 2. 水质自动监测网国家网由__网络中心站_和_水质自动监测子站__组成。网络中心站设在_中国环境监测总站__，各水质自动监测子站委托_地方环境监测站(简称托管站)__ 负责日常运行和维护。为保证自动监测的数据质量，对在线监测系统必须定期进行_仪器校准_。 3. 环境空气自动监测系统监测项目包括__ SO2、_NO x、PM10 __、_O3 _。水质自动监测站的监测项目包括_水温_、_ pH、_溶解氧(DO)、_电导率_、_浊度__、_高锰酸盐指数__、_总有机碳(TOC) _氨氮___。湖泊水质自动监测站的监测项目还包括_总氮__和_总磷_ 。 4.数据交换操作包括__数字通道___、__模拟通道___、__开关量通道___。数据传输方式有__无线传输方式___、__有线传输方式___。（以太网方式） 5.气态污染物CEMS测量方法有_直接抽取法_、_稀释取样法__、_直接测量法_。 6.CEMS管理系统的参数设置的的内容有__标准曲线参数_、_速度场系数_、_皮托管系数_、_过量空气系数（a）_、_烟道截面积_、_污染物浓度和总量报表__。 7.在线自动监测仪器资质证书包括_中华人民共和国计量器具制造许可证_、_进口仪器具备国家质量技术监督部门的计量器具型式批准证书_、_环境保护部环境监测仪器检测中心适应性检测报告_、_具备国家环境保护产品认证证书（限国家已开展的认证产品）_。 8.在线监测系统包括_数据通讯平台系统_、_监测终端（污染源）仪器集成系统_、_运营维护系统（公司）_系统三部分。（空气质量在线监测系统、水质在线检测系统、污染源在线检测系统） 三、选择题(20分) 1. 通常连接大气自动监测仪器和采气管的材质为（B） A 玻璃B聚四氟乙烯 C 橡胶管 D 氯乙烯管
环境气象仪使用说明书 气象变化是影响农业生产的最大因素，我们国家自古就有风调雨顺一说，这里的风、雨其实都是气象里面的一种，只要风调雨顺农业收成就会更好，这也说明了气象对农业的影响力。举个例子，比如种西瓜的瓜农，就希望西瓜成长期不要有太多过于频繁的降水或者突然的冰雹气象，因为这两各因素对西瓜的成长影响很大，传统模式农民了解气象都得靠天气预报，或者经验观察。在现代化农业生产中，为了更好的了解，掌握当地的气象变化，我们托普云农研发了环境气象仪，可以监测当地小范围的气候环境变化，以便可以做到更多的防护措施。 托普云农环境气象仪被广泛应用于设施农业、林业、园艺、畜牧业等领域，该仪器可以快速测定温度、湿度、光照强度、光合有效辐射、风向风速、雨量、CO2浓度、土壤温度、土壤水分、土壤PH、土壤EC电导等环境气象参数。今天我们介绍一下环境气象仪手持机的功能特性： 1、小巧美观便于携带，轻触式按键，大屏幕点阵式液晶显示，全中文菜单操作。 2、一键式切换，可以手动记录也可脱离电脑随时设置采样间隔，自动记录数据并存储。 3、交直流两用，既可拿到野外随时测量采集数据，也可长时间放置记录地点。 4、带GPS定位功能，数据自动采集、实时实地显示地点的地理坐标（经纬
度信息）并保存。 5、带语音播报功能，可对超限值进行语音报警设置，对超标的参数实时普通话语音播报，可直接播报出实时的环境参数值（选配）。 6、数据保存功能强大，带语音报警功能、GPS功能最多可储存12000组数据。 7、既可在主机上查看数据，也可导入计算机进行查看。意外断电后，已保存在主机里的数据不丢失。 8、探头具有一致性，不同气象参数的传感器接口可以互换，不影响精度。 9、将传感器插入主机后，便可手动搜索到多种不同类别的传感器（类似于U盘和电脑相联接能自动感 10、仪器具有256通道同时检测的扩展功能，可以实现多点同步检测，可按需要自行组合。 11、固定式农业环境监测系统工作原理： 12、固定式农业环境监测系统/便携式无线墒情综合监测仪/便携式无线农业气象远程监测系采用GPRS或GSM传输方式，主要适合于长距离之间数据的收发。GPRS通讯方式是采集点采集数据后，通过GPRS或GSM上传网络，用户可利用任意一台可以上网的电脑登陆并查看数据，稳定可靠，解决了同行业利用移动无线IP传输通讯经常掉线的麻烦。数据稳定可靠无需担心突然断线，通讯费用按流量计费，适用于数据量大的应用模式。 手持农业气象监测仪也可称为环境气象仪、农业气象监测仪、农业气象记录仪，手持农业气象监测仪型号包括：TNHY-4型 /TNHY-5型 / TNHY-6型 / TNHY-7型 / TNHY-8型 / TNHY-9型 / TNHY-10型 /TNHY-11型 一、托普云农环境气象仪技术参数： 记录容量：设备内部Flash可存储近3万条数据，标配4G内存卡可无限存储，亦可与Flash中数据同时存储。
第19章自动气象观测系统 19.1 概述 自动气象观测系统，从狭义上说是指自动气象站，从广义上说是指自动气象站网。自动气象站是一种能自动地观测和存储气象观测数据的设备。如果需要，可直接或在中心站编发气象报告，也可以按业务需求编制各类气象报表。 自动气象站网由一个中心站和若干自动气象站通过通信电路组成。 自动气象站有不同的分类方法，按提供数据的时效性，通常分成实时自动气象站和非实时自动气象站两类。 实时自动气象站：能按规定的时间实时提供气象观测数据的自动气象站。 非实时自动气象站：只能定时记录和存储观测数据，但不能实时提供气象观测数据的自动气象站。 根据对自动气象站人工干预情况也可将自动气象站分为有人自动站和无人自动站。 19.2 结构及工作原理 19.2.1 体系结构 自动气象站由硬件和系统软件组成，硬件包括传感器、采集器、通讯接口、系统电源、计算机等，系统软件有采集软件和地面测报业务软件。为了实现组网和远程监控，还须配置远程监控软件，将自动气象站与中心站联接形成自动气象观测系统（见图19-1）。 图 19-1 自动气象观测系统框图
现用自动气象站主要采用集散式和总线式两种体系结构。集散式是通过以CPU为核心的采集器集中采集和处理分散配置的各个传感器信号；总线式则是通过总线挂接各种功能模块（板）来采集和处理分散配置的各个传感器信号。 19.2.2 工作原理 随着气象要素值的变化，自动气象站各传感器的感应元件输出的电量产生变化，这种变化量被CPU实时控制的数据采集器所采集，经过线性化和定量化处理，实现工程量到要素量的转换，再对数据进行筛选，得出各个气象要素值，并按一定的格式存储在采集器中。 在配有计算机的自动气象站，实时将气象要素值显示在计算机屏幕上，并按规定的格式存储在计算机的硬盘上。在定时观测时刻，还将气象要素值存入规定格式的定时数据文件中。根据业务需要实现各种气象报告的编发，形成各种气象记录报表和气象数据文件。 通过对自动站运行状态数据的分析，实现自动站的远程监控。 19.2.3 主要功能 ⑴ 自动采集气压、温度、湿度、风向、风速、雨量、蒸发量、日照、辐射、地温等全部或部分气象要素。 ⑵ 按业务需求通过计算机输入人工观测数据。 ⑶ 按照7.5节中海平面气压计算公式自动计算海平面气压；按照附录1湿度参量的计算公式计算水汽压、相对湿度、露点温度以及所需的各种统计量。 ⑷ 编发各类气象报告。 ⑸ 按附录5形成观测数据文件。 ⑹ 编制各类气象报表。 ⑺ 实现通讯组网和运行状态的远程监控。 19.3 硬件 自动气象站有多种类型，其结构基本相同，主要由传感器、采集器、系统电源、通信接口及外围设备（计算机、打印机）等组成。 19.3.1 传感器 能感受被测气象要素的变化并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换器组成。
电子信息学院课程设计 课程名：《信号监测与处理》题目：小型气象监测系统 类别：【设计】 班级：BX1105 学号： 姓名：
1．设计任务和要求 现通过传感器设计一款既能测量温湿度也可同时测量风速风向的设备，可服务于生产、生活的众多领域。2．设计应用背景 现在社会高度发达，气象状况变化万千，气象监测和灾害预警工程对于保障社会经济发展和人民生产生活有重要意义，气候状况对经济活动的影响也越累越显著，人们需要实时了解当前的气象状况。风速、风向以及温度湿度测量是气象监测的一项重要内容。 该气象监测系统通过各类风速风向温度湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析，并传输到终端平台。可以达到无人监管，数据自动传输，更加省时省力方便快捷。 3．难点分析 难点：1.该系统如果采用有线传输，并且测量较远的气象环境时，会需要较多线缆才能检测到数据。如果采用无线传输则会随着测量距离的原理数据会出现更大误差。 解决方案：1.测量近距离的气象情况，或者通过GPRS对数据进行远距离高精度传输。4．实施方案 4.1原理分析与实施方法 方案一： 风速风向传感器结构图如下图4-1。
图4-1风速风向传感器结构图 风速风向仪原理： 风向、风速仪用于测量瞬时风速风向，具有自动显示功能。主要由支杆，风标，风杯，风速风向感应器组成，风标的指向即为来风方向，根据风杯的转速来计算出风速。内置或外接各种进口原装传感器，采用微功耗单片机对外部数据进行采样，并将采集的数据保存在系统不易失存储器内。风向风速仪由微处理器和高动态特性的测风传感器组成。 风向、风速传感器为机械转动式传感器,感应距地面11m 处的空气流动,对空气流动速度及方向进行检测及光电转换,并进行数字量化、时间平均、存储等处理,再通过系统的通信设备及路由传输至室内气象观测工作站。室内数据处理工作站(DPU) 计算并作出一个2 分钟平均风速风向报告,依据传感器5 秒的风数据,产生阵风和不定风向的报告,并对应于跑道方向及侧垂方向进行矢量风的分解。 风速传感器结构图