新型自動氣象站結構特點及安裝注意事項

鄧新超

摘 要：隨著氣象行業的發展，為了提升地面觀測的準確性，介紹了最新研發的新型自動氣象站應用技術，分析了新型自動氣象站的結構特點和安裝時的注意事項。

關鍵詞：氣象行業；新型自動站；遠程監控；應用技術

中圖分類號：P415.1+2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.127

新型自動氣象站的應用具有高精確度、高穩定性和易維護特點，同時，它還具有實施遠程監控的能力。綜合設計基于現代總線技術和嵌入式技術構建的自動站，滿足了地面氣象觀測的全面要求，主采集器和分采集器具有統一應用接口和物理接口，能夠實現互換與兼容的目的。新型自動站采取全要素設計，以滿足目前和未來氣象觀測的各種要求。

1 自動氣象站

新型自動氣象站是一種能自動觀測和存儲氣象觀測數據的設備。該設備的硬件主要由傳感器、主采集器、分采集器、外部總線和外圍設備等組成；系統軟件包括采集軟件和地面測報業務軟件，而各傳感器負責對數據的控制、轉換和篩選，從而得到最終的氣象要素值。自動站的主要觀測項目有氣壓、溫度、濕度、風向、風速和雨量等要素，可每分鐘采集并存儲一組觀測數據，采集頻率比較高。自動氣象站網是利用通信電路將一個中心站和若干個自動氣象站連接起來的。

2 新型自動氣象站應用技術

2.1 嵌入式系統技術

嵌入式系統是以高性能CPU數據處理器為核心的處理器，一般是使用32位RISC架構的微處理器。它可以高效地處理各項任務，并且實時性比較好，規模相對較小，所需要的硬件資源也不大，功能也相對比較簡單。片內集成有CAN控制器、CF卡接口、USB接口、以太網接口、串行通信接口、RAM存儲器和多媒體接口等，功能較為強大，能夠完成復雜的數據分析工作，并實現計算機功能在數據采集器端的處理。豐富的外設處理單元、多種通訊端口，可以方便、實時地處理自動氣象站的通訊數據，同時，其還具有遠程訪問功能。

2.2 外部總線技術

外部總線技術是用來連接各個數據處理控制、數據處理單元，并完成數據傳輸、通訊處理任務的。外部總線的功能是實現多個數據處理控制、數據處理單元之間的數據通訊，對電氣結構的要求比較簡單，并且數據傳輸要具有一定的可靠性。在實際使用過程中，外部總線的應用方式有很多種，使用最多的是RS485方式和CAN總線方式。這兩種方式都是采用2根線實現數據傳輸，用1個通訊控制協議確保數據通訊的穩定性和可靠性。RS485屬于比較通用的協議，實現“一主多從”的通訊方式，最多掛256個設備；而CAN總線屬于常用的標準協議，通訊速度快，可以實現“多主多從”的通訊方式。

2.3 自檢技術

為了保證系統長期穩定運行，在系統設計上增加了自檢技術——看門狗電路和狀態檢查電路。數據采集器硬件具有看門狗電路，可以定時檢測采集器自身的運行情況。如果出現數據采集器運行異常或死機等情況，看門狗電路會自動將數據采集器的軟件恢復到正常狀態，以保證采集器能夠長期穩定地運行；狀態檢查電路可以定時自動檢測系統電源電壓、通訊狀態和各傳感器狀態，并定時將數據信號發送到終端計算機，以便于中心站計算機發現故障能夠及時警告。

3 新型自動站的結構特點

3.1 主采集器的結構

新型自動氣象站的主采集器負責整個系統控制流程、數據處理等，它是整個系統的核心控制單元集，負責接收各分采集器的測量數據，并計算、存儲和傳輸處理數據。主采集器所配備的通信接口為RS485，采用先進的ARM9架構的32位CPU，型號為Atmel9263，主要包括指示燈、嵌入式處理器、通信接口、監測電路、A/D電路、以太網接口、時鐘電路、外接存儲器接口、大容量程序、CAN總線接口、傳感器接口和數據存儲器，可支持本地通信。借助于以太網接口和本地局域網的有效連接，可以用于現場診斷和提供WEB服務控制臺。該采集器有外接設備，可有效防止其在運行過程中發生傳輸故障。另外，觀測人員可以從FC卡中讀取采集的數據，或借助于USB實現數據采集的拷貝選取，大大提高了主采集器的數據處理能力。采取不同的方式保證數據的可靠性，可以滿足各種負責氣象數據探測工作的人員提出的要求。

3.2 分采集器的結構

分采集器采用ARM7架構的32位微處理器和單片機系統，把觀測類型相對一致的觀測要素集中到一起，由某個分采集器完成相關的數據采集，并傳送給主采集器。該結構是由硬件和嵌入式軟件兩部分組成的，包括數據處理控制器、存儲器、看門狗和CAN總線，借助CAN總線與采集器實現通訊和數據的交換。

4 操作系統注意事項

4.1 安裝注意事項

在安裝過程中，選擇目的文件夾時，不能是“C：/”或“D：/”等，必須在文件夾后跟，比如“D：/OSSMO 2010等，如果計算機已經安裝過此軟件，重新安裝時必須還安裝在原來的文件夾中。因為在安裝軟件時，會將軟件安裝路徑和版本信息寫入注冊表，使其成為默認路徑，這也是升級安裝獲取路徑的依據。在軟件升級時，會使用最新的升級包，并將其安裝在默認的路徑下，文件名為“軟件修改說明txt”，升級時不會自動修改原來的參數庫數據，會保持原來的數據文件。當參數設置完成，軟件正常運行后，要注意備份，并安裝目錄/SysConfig/目錄中的參數。

4.2 參數設置注意事項

應將參數保存在軟件安裝目錄下的“/SysConfig/AWSPara.ini”中，參數設備應選擇“標準新型站”，默認“采集器自動對時”狀態為勾選狀態，與計算機系統時間一致。設置參數文件和數據文件的備份路徑和備份頻率，設置加密上傳數據文件的時間間隔。通訊組網接口軟件的自動站組網參數應保存在軟件安裝目錄“/Sysconfig/NETSET.ini”中。在此過程中需要注意的是，FTP服務器的用戶名和密碼要區分大小寫；在設置主通道和輔助通道的節點時要注意，如果只有一個節點傳輸時，應該將其他傳輸界面全部清空，不然會影響文件的正確傳輸；同時，還要注意檢查AWSSOURCE目錄中的數據文件是否生產新型站的數據文件。另外，還要檢查AWSNET目錄中的數據文件是否生成，目錄下的數據文件是否正常傳輸，傳輸之后，該目錄為清空狀態；要注意檢查通訊組網接口軟件的參數設置中有沒有多余的節點還沒有清空。

〔編輯：白潔〕