全自動雨量氣象站是一種集成了各種傳感器和數(shù)據(jù)記錄器的系統(tǒng),用于自動觀測和記錄降雨量、溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向等氣象參數(shù)。它主要由數(shù)據(jù)采集儀、翻斗雨量傳感器(或雨量計)、上位機軟件、通訊單元及供電系統(tǒng)等部分構(gòu)成。其工作原理基于物理感應(yīng)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)。當(dāng)氣象要素值發(fā)生變化時,各傳感器的感應(yīng)元件會輸出相應(yīng)的電信號變化。這些變化被數(shù)據(jù)采集儀實時采集,并經(jīng)過線性化和定量化處理,轉(zhuǎn)換成氣象要素值。隨后,數(shù)據(jù)被篩選、存儲,并通過通訊單元傳輸?shù)缴衔粰C軟件或遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理。
一、核心感知單元(數(shù)據(jù)采集源頭)
核心功能是精準(zhǔn)捕捉降雨量信息,核心部件為雨量傳感器,常見類型為翻斗式雨量計,部分場景會搭配其他輔助傳感器。
翻斗式雨量計
結(jié)構(gòu)組成:由承雨口、過濾篩網(wǎng)、翻斗、計數(shù)傳感器(如光電開關(guān)、干簧管)、底座組成。
工作原理:雨水通過承雨口流入翻斗,當(dāng)翻斗內(nèi)雨水達(dá)到設(shè)定重量(如0.1mm、0.5mm降雨量對應(yīng)重量)時,翻斗翻轉(zhuǎn),觸發(fā)計數(shù)傳感器產(chǎn)生電信號,以此累計降雨量。
關(guān)鍵特點:測量精度高(誤差通常≤±4%),響應(yīng)速度快,能適應(yīng)不同降雨強度(小雨至暴雨)。
輔助傳感器(可選)
部分氣象站會額外配備溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器,用于同步采集降雨時的環(huán)境溫濕度、風(fēng)速數(shù)據(jù),為氣象分析提供更全面的信息。
二、數(shù)據(jù)采集與傳輸單元(數(shù)據(jù)處理核心)
負(fù)責(zé)接收、處理傳感器信號,并將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸至后臺,是連接感知層與應(yīng)用層的關(guān)鍵。
數(shù)據(jù)采集器
功能:接收雨量傳感器的計數(shù)信號,將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量(如降雨量、降雨時長),同時支持設(shè)置采集頻率(如1分鐘/次、5分鐘/次)、存儲間隔。
特點:具備本地數(shù)據(jù)存儲功能(通常可存1-3個月數(shù)據(jù)),防止通訊中斷導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失;支持?jǐn)?shù)據(jù)補傳,通訊恢復(fù)后自動上傳缺失數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)傳輸模塊
常見類型:包括4G/5G模塊、北斗衛(wèi)星模塊、LoRa模塊,根據(jù)使用場景選擇(偏遠(yuǎn)地區(qū)優(yōu)先選北斗,城市區(qū)域選4G/5G)。
功能:將采集器處理后的雨量數(shù)據(jù)(實時降雨量、累計降雨量、設(shè)備狀態(tài))遠(yuǎn)程傳輸至云端后臺或本地監(jiān)控中心,實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時可視化。
三、供電單元(設(shè)備運行保障)
為整個氣象站提供穩(wěn)定電力,確保在不同環(huán)境下持續(xù)工作,常見供電方式為混合供電。
主供電模塊
太陽能供電:由太陽能電池板(功率通常10-30W)、鋰電池組(容量12V/20-50Ah)組成,適用于無市電覆蓋的戶外場景,晴天可自動充電,陰天可依靠鋰電池供電(通常續(xù)航7-15天)。
市電供電:適用于靠近電網(wǎng)的場景(如城市郊區(qū)、氣象站站點),通過AC220V轉(zhuǎn)DC12V電源適配器供電,穩(wěn)定性更高。
備用供電(可選)
部分高d型號配備小型風(fēng)力發(fā)電機,與太陽能組成風(fēng)光互補供電系統(tǒng),進(jìn)一步提升極d天氣下的供電可靠性。
四、支撐與防護(hù)單元(設(shè)備安裝與保護(hù))
保障設(shè)備安裝牢固、不受外界環(huán)境損壞,延長使用壽命。
支撐結(jié)構(gòu)
支架:通常為鍍鋅鋼管或鋁合金支架(高度1.5-2m),用于固定雨量傳感器、太陽能板、通訊天線,確保傳感器處于無遮擋的采集高度。
底座:采用混凝土澆筑或金屬配重底座,確保支架在大風(fēng)、暴雨等天氣下不傾斜、不傾倒。
防護(hù)部件
防護(hù)箱:用于放置數(shù)據(jù)采集器、鋰電池、傳輸模塊,具備防水、防塵、防腐蝕功能(防護(hù)等級通常IP65及以上),避免電子元件受潮損壞。
防盜裝置:部分野外安裝的氣象站會配備防盜鎖、位移傳感器,當(dāng)設(shè)備被移動或破壞時,立即向后臺發(fā)送報警信號。
