冬季區(qū)域自動(dòng)氣象站供電保障措施分析

李柄銳

摘 要 區(qū)域自動(dòng)氣象站安裝在野外，由于受市電條件限制，普遍采用太陽(yáng)能供電，此種供電方式受天氣和環(huán)境影響較大，尤其在冬季表現(xiàn)更為明顯，因電壓不足導(dǎo)致區(qū)域自動(dòng)氣象站經(jīng)常斷電，本文按照供電系統(tǒng)組成、工作原理、影響因素順序進(jìn)行介紹，最后對(duì)實(shí)際工作中所采取的措施分析歸納，以提高冬季區(qū)域自動(dòng)氣象站的運(yùn)行穩(wěn)定性，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞 冬季;自動(dòng)氣象站;供電保障;措施分析

區(qū)域自動(dòng)氣象站網(wǎng)的形成，實(shí)現(xiàn)了氣象多要素連續(xù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，顯著提高了氣象監(jiān)測(cè)時(shí)空精度，大大增強(qiáng)了災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，使天氣預(yù)報(bào)更加精細(xì)化，決策服務(wù)更加科學(xué)化，氣象防災(zāi)減災(zāi)能力顯著提高，同時(shí)，對(duì)區(qū)域自動(dòng)氣象站運(yùn)行質(zhì)量也提出了很高的要求。懷化市地處南方山區(qū)，陰雨寡照天氣多，發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)，尤其是冬季更為明顯，光照少，引起自動(dòng)氣象站太陽(yáng)能板發(fā)電不足而停機(jī)故障，導(dǎo)致氣象數(shù)據(jù)缺測(cè)，因此，采取有效措施，保障電能供應(yīng)，成為冬季區(qū)域自動(dòng)氣象站保障工作的重要內(nèi)容。

1區(qū)域自動(dòng)氣象站供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

①供電系統(tǒng)組成。區(qū)域自動(dòng)氣象站電源部分由一塊太陽(yáng)能板和一塊蓄電池構(gòu)成，而這兩部分構(gòu)成了自動(dòng)站的電源系統(tǒng)。②工作原理。白天有光照時(shí)，太陽(yáng)能板為采集器供電（傳感器通過采集器供電），并同時(shí)為蓄電池充電，而在夜晚或無光照時(shí)則是蓄電池為采集器供電。太陽(yáng)能板主要部分為半導(dǎo)體材料，它經(jīng)過光線照射后發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生電流，由于材料和光線所具有的屬性和局限性，其生成的電流也是具有波動(dòng)性的曲線，如果將所生成的電流直接充入蓄電池內(nèi)或直接給采集器供電，則容易造成蓄電池、采集器和傳感器的損壞，嚴(yán)重縮短了它們的使用壽命。因此，必須把電流先送PV控制器，采用一系列專用芯片電路對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)，并加入多級(jí)充放電保護(hù)，確保電池的運(yùn)行安全和使用壽命。對(duì)采集器供電時(shí)，也是讓蓄電池的電流先流入太陽(yáng)能控制器，經(jīng)過它的調(diào)節(jié)后，再把電流送入采集器。PV控制器的重要性，歸納起來有三個(gè)方面：一是為了穩(wěn)定放電電流;二是為了保證蓄電池不被過放電;三是可對(duì)采集器和蓄電池進(jìn)行一系列的監(jiān)測(cè)保護(hù)。

2影響區(qū)域自動(dòng)氣象站供電因素分析

結(jié)合區(qū)域自動(dòng)氣象站供電系統(tǒng)組成和工作原理，影響供電因素有：①天氣。天空無云遮擋的晴天太陽(yáng)輻射強(qiáng)，發(fā)電效率越高，天空有云遮擋的天氣太陽(yáng)輻射弱，發(fā)電效率會(huì)降低。②季節(jié)。眾所周知，地球圍繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)，伴隨著太陽(yáng)直射點(diǎn)南北移動(dòng)，地表每一地點(diǎn)都出現(xiàn)白天時(shí)長(zhǎng)和季節(jié)的變化。從春分到夏至，太陽(yáng)直射點(diǎn)從赤道向北半球移動(dòng)，太陽(yáng)高度角逐漸增大，北半球的日照時(shí)間逐漸增長(zhǎng)，地表接受的太陽(yáng)輻射能增多，太陽(yáng)能發(fā)電量也在逐漸增加;從秋分至冬至，太陽(yáng)直射點(diǎn)向南半球移動(dòng)，北半球太陽(yáng)高度角逐漸減小，日照時(shí)間縮短，太陽(yáng)能發(fā)電量也在逐漸減小，我國(guó)地處北半球，夏季日照時(shí)間長(zhǎng)，是太陽(yáng)能發(fā)電量最多的一個(gè)季節(jié)，冬季日照時(shí)間短，是太陽(yáng)能發(fā)電量最少的一個(gè)季節(jié)。③環(huán)境方面。因選址不當(dāng)部分區(qū)域自動(dòng)氣象站太陽(yáng)能板，受周邊建筑物、樹木等障礙物遮擋，或者受污染，光照不足，影響發(fā)電效率。④溫度方面。蓄電池最佳工作溫度為15℃～25℃，在此溫度范圍內(nèi)，蓄電池能保持最佳工作狀態(tài)，向采集器提供源源不斷的、可靠的直流電源。當(dāng)環(huán)境溫度高于25℃時(shí)，電池容量高于額定容量;當(dāng)環(huán)境溫度低于25℃時(shí)，電池容量低于額定容量[1]。

3冬季區(qū)域自動(dòng)氣象站供電保障措施

①加強(qiáng)監(jiān)控。利用地面氣象觀測(cè)監(jiān)控管理平臺(tái)（SMOS）監(jiān)測(cè)區(qū)域自動(dòng)氣象站采集器主板電壓，每天8、12、15、17時(shí)定時(shí)監(jiān)控并記錄電壓數(shù)據(jù)。②蓄電池電壓預(yù)測(cè)。結(jié)合電壓監(jiān)控記錄和天氣預(yù)報(bào)，對(duì)蓄電池電壓下降情況做出預(yù)測(cè)，及時(shí)通知保障人員把電壓較低站點(diǎn)的蓄電池更換為電量充足的蓄電池。③電壓訂正。部分區(qū)域自動(dòng)氣象站電壓采集元器件因老化性能衰減，致使監(jiān)控管理平臺(tái)顯示的電壓與實(shí)際電壓有誤差，為避免電壓誤判需要進(jìn)行電壓訂正，現(xiàn)場(chǎng)量取數(shù)據(jù)采集器上的電壓值，然后與監(jiān)控管理平臺(tái)顯示的電壓值相減得出誤差值，往后，只需把監(jiān)控管理平臺(tái)顯示的電壓值加上誤差值，就可得到正確的電壓值。④更新蓄電池。對(duì)內(nèi)阻增大、容量減小的蓄電池進(jìn)行及時(shí)維護(hù)或更新，增加蓄電量，延長(zhǎng)其供電時(shí)間。⑤改善環(huán)境。對(duì)受樹木等障礙物遮擋的站點(diǎn)進(jìn)行清理，改善環(huán)境，增加太陽(yáng)能板發(fā)電量，對(duì)易受污染站點(diǎn)的太陽(yáng)能板經(jīng)常清潔，提高太陽(yáng)能板發(fā)電效率。

4結(jié)束語

影響區(qū)域自動(dòng)氣象站供電因素，不僅僅是單方面的，往往是多重因素疊加，不同的季節(jié)對(duì)應(yīng)不同的天氣，如冬季懷化市經(jīng)常出現(xiàn)連續(xù)陰雨低溫天氣，加之不良的站點(diǎn)環(huán)境等多重因素的影響，太陽(yáng)能板發(fā)電不足，蓄電池電量入不敷出，為防止蓄電池不被過放電，PV控制器啟動(dòng)斷電保護(hù)功能，造成區(qū)域自動(dòng)氣象站采集器無電而停止工作，因此，冬季停電故障，為全市區(qū)域自動(dòng)站高發(fā)的故障現(xiàn)象，通過采取上述非工程措施，既解決了供電問題又節(jié)約了經(jīng)費(fèi)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉慶生.溫度對(duì)蓄電池的影響[J].湖北電力，2009，33（4）：45-46.