赤峰市氣象保障實驗室建設規劃初探

劉健 賈東 劉穎

摘 要：本文以氣象現代化進程為背景，從功能性和開放性的角度對實驗室模塊區域進行配置和布局，創建氣象保障實驗室的模型，并從維修、科研、人才、社會多角度進行效益分析，探索并論證其可行性。

關鍵詞：實驗室建設；開發；氣象保障；氣象現代化

1 現狀分析

1.1 地面觀測設備情況

赤峰市共轄12個旗縣區， 全市共有15個國家地面氣象站，其中國家基準氣候站1個、國家基本氣象站4個、國家一般氣象站9個。單要素區域自動站98套，二要素區域自動站15套，四要素區域自動站128套，六要素區域自動站1套，校準站1套，沙塵暴監測站1個、大氣成分監測站1個、土壤水分觀測站9套、設施農業觀測站16套。

1.2 高空觀測設備情況

我市目前有新一代多普勒天氣雷達一部，已經連續服務12年之久，為全區首部天氣雷達，國家高空氣象探測雷達1部，目前在松山區氣象局。

1.3 現有維修環境及必要性

綜上所述，這些觀測設備分布在9萬多平方公里的地域內，數量多、備件少、維護維修壓力大，特別是傳感器、采集器、主板等主要元件發生故障時，保障人員受條件和能力所限，一般是返廠維修更換，周期長、費用高；而且這些設備來自多個不同廠家，給保障工作帶來了難度。現有實驗環境分散，各個獨立環境沒有理想的實驗溫、濕條件、完備可靠的實驗設備，場地對于實驗維修及教學培訓也顯局促，亟需一個環境適宜、制度完善、設備健全的實驗環境，以滿足氣象現代化發展的業務需要。

2 氣象保障實驗室建設的指導思想

氣象保障實驗室建設要遵循軟、硬件并重的建設原則，在購置設備儀器的同時，建立一套完整可行的設備使用管理體系；遵循先進性與自身能力相適應的建設原則，注重購前的知識、能力和科研思路準備，根據自身的研究方向和可以達到的能力水準，確定申購設備的類型，而不是一味地追求先進性而脫離自身特點和基礎；遵循前瞻性服從科學性的建設原則，所申購的設備，要事先充分論證其對于氣象保障事業后續發展后勁的作用，培育新的增長點的可能性以及與原有基礎的銜接。

3 氣象保障實驗室建設規劃

3.1 實驗室建設效果圖

3.2 實驗室整體描述

氣象保障實驗室的建設主要為滿足赤峰市氣象探測設備的維修、相關業務人員的交流培訓以及作為硬件項目的研發平臺的使用。以開放包容和可持續開發為發展理念，作為日常維修、培訓、研發平臺使用。為滿足以上功能，實驗室規劃為7個主要模塊區域，如圖1 所示，分別為更衣區、登記區、實驗工作區、實驗討論平臺、交流拓展區、元器備件存儲區、制板間。

3.3 實驗室模型各部分具體描述

3.3.1 更衣區

該區域主要為保證實驗室的無塵土化。

3.3.2 登記區

該區域主要為保證實驗室的安全和規范，工作人員刷卡進出，實驗室借入、借出設備亦須實時登記，登記簿由專人保管，以備查閱。

3.3.3 實驗工作區

該區域即個人實驗臺，為本實驗室核心之一，是維修及開發的主要平臺，應配備計算機及全套檢測設備和儀器（包括地面探測設備綜合測試儀、信號源、示波器、穩壓電源、數字萬用表等等）。

3.3.4 實驗討論平臺

該區域放置一面長桌，主要為方便進行討論以及個別不適合在個人實驗臺進行維修或者需要多人協助共同維修的較大器件的測試及維修。此長桌需配有至少4個防靜電手環。

3.3.5 交流拓展區

該區域（如圖2所示）為本實驗室另一主要核心部分，主要為開展實驗室業務交流與培訓使用。

交流與培訓為本實驗室的核心功能之一，本區除配備授課用白板、投影儀及折疊桌椅外，為提高培訓效果，保證交流培訓的全面性，交流拓展區計劃建設赤峰氣象系統小型模擬網絡環境和大氣探測裝備模擬區。

（1）小型模擬網絡環境。實驗室需要在交流拓展區搭建一個可以模擬赤峰市氣象系統全局網絡環境的小型網絡環境。它既是一個模擬網絡環境，也可以作為現有網絡的備份系統。需要博達72系列路由器1套（模擬市級），26系列路由器1套（模擬縣級），交換機等。

（2）大氣探測裝備區。此區域集中了除雷達外赤峰市大氣探測常見的絕大部分裝備（包括CAWS3000新型站、CAWS600B型站、DYYZⅡ型站、多要素自動站、設施農業觀測儀、固態降水觀測儀、土壤水分觀測儀等），使用服務器搭建中心站、數據庫和客戶終端，在小型模擬網絡環境下，建立完整的“數據采集—數據處理”體系。數據流程如圖3所示：

3.3.6 元器備件存儲區

該區域主要為普通實驗用元器件及備件庫存使用。含存儲鐵柜兩套，存儲實驗室常備件、各類電子元件及常用芯片以及交流拓展區的各類采集板等。

3.3.7 制板間

主要承擔PCB制板工作，印刷、腐蝕電路板。位置宜獨立，通風良好。制板間需配有瓶裝腐蝕溶液，計算機，噴墨打印機，電路板快速制板系統，覆銅板等。

4 預期效益分析

氣象保障實驗室將能滿足我局技術保障方面的測試、診斷、維修的實驗需求，為培訓市局專業保障業務人員、旗縣保障團隊成員創造條件。在研究開發科技項目方面，將為未來可能進行的硬件研發的縱向和橫向科研課題提供保證，成為科研成果具現化的實驗基地，為內蒙古氣象現代化建設服務。

4.1 維修保障效益

維修保障方面，該實驗室將基本滿足我市地面和高空部分部件維修所需實驗環境。目前的氣象保障方案都是先診斷確認故障部分，然后用備件更換。更換后的備件由于技術、條件等等各種原因，郵回廠家或者報送區局的居多，雖然區局承擔著一定的維修任務，但對于盟市局來說，如果在實驗條件允許的情況下，能夠自我完成損壞件的故障診斷甚至維修，不僅可以節約原來等待備件時間，更能提高我局保障技術人員的自身素質。

4.2 科研及人才效益

從科研角度，由于該實驗室具備了最基本的電子實驗功能，使得它目前可以承擔普通小型硬件課題開發，如果未來有可能會進行的較大的硬件課題研發，相應實驗設備也會隨著項目投入逐漸補全，并進一步提升實驗室的功能性，為氣象科研服務。從人才角度，該實驗室對人才建設的支撐作用尤為值得一提，對于初入職的電子類畢業生，若從事本專業工作，如高校一般的必要的實驗環境尤不可缺，另外，硬件項目作為氣象電子類專業人員進階正研高工，行業默認的必經之路，及早搭建培養環境，對于高級人才的儲備及培養，意義顯著。

參考文獻：

[1]黃家聲主編.實驗室設計與建設指南[M].北京：中國水利水電出版社，2011.