摘要：随着科学技术的发展，气象自动站为人们提供了便利的气象服务，同时有助于加强自然灾害的预防能力。就气象自动站运行看，气压、温度、湿度等数据信息尤为重要，而基于不同观测环境、采集方式、算法等条件，其数据信息存在一定的差异，不利于为工作人员提供可靠的依据。但是，气象自动站仪器设备长期处于运行状态，极易出现故障问题。对此，本文主要对气象自动站的运行原理及维护问题做进一步的探究，确保气象自动站的高效运行。
关键词：气象自动站；运行原理；维护
前言：气象自动站是气象部门获取有价值气象信息的重要渠道，了解其运行原理和维护问题，对提高气象自动站的运行效率发挥积极的作用。从自动站的特点看，具有数据密度大、数据信息广泛、数据实时更新等诸多优势特点，可将大气波动变化情况描述的更为详细，有代表性，为气象工作者的科学决策提供依据。
一、气象自动站的运行原理
气象自动站运行中，通过各传感器，将各气象要素的变化转化成与之相对应的电信号变化，然后在数据采集器的采集等处理后，相关数据信息传输至计算机，工作人员再行整理分析，汇总气象资料，为气象部门的进一步工作创造有利条件。
（一）气压仪器采集原理及误差原因
自动站气压传感器的工作原理是：通过先进的RC振荡电路和3个参考电容、电容压力传感器及电容温度传感器进行连续测量。它有较宽的工作温度和气压测量范围，感应元件由上下两个单晶硅基片形成空腔，而空腔中隔一层镀有金属的薄胶片，下腔体底部喷镀金属电极。该感应元件具有滞后性、重复性、温度特性、长期稳定性等特性，其电容值随大气压变化而变化，因而能够有效采集气象数据。
气压仪器采集工作中，难免产生误差，究其原因，自动站气压传感器大多安装于室外的环境中，可直接测出本站的气压值；而人工站要获取本站气压值，需通过水银气压表，并进行高度、重力、温度等方面的公式计算方可获得，二者之间难免会产生误差。此外，气象自动站所处的海拔高度位置不同，也会造成气压值测量产生误差[1]。
（二）温度仪器采集原理及误差原因
自动站温度传感器的仪器与人工站仪器的采集原理有明显差异。从自动站温度传感器的原理看，将0℃作为基点温度，所采集的数据信息经采集器、计算机信号处理后，生成气温资料，以便于工作人员确定气温、地温等具体的数值。
基于自动站和人工站的温度传感器仪器采集数据，存在一定的差异。首先，自动站采集数据为每分钟的平均值；人工站的观测数据是瞬时值。其次，自动站数据采集是四个温度探头同时采集数据后的平均值，且平均值是正点观测值，而四个探头中的任意一个，如果安装不规范，则会影响数据的可靠性；而人工站对仪器的安放有较高要求。再次，自动站仪器安装后，需要保持固定，维持恒定的状态；人工站的仪器需要进行人工调整，根据最高、最低值去合理安放。最后，如果冬季下雪时，自动站的感应器可以不动，然而人工站的感应器必须放在雪面上，以免产生不必要的温度差。由此，面对温度骤升骤降的现象，人工站的数据不易观测，需与自动站数据相结合查看，以做出更为精准的判断[2]。
（三）湿度仪器采集原理及误差原因
气象自动站湿度传感器是湿敏电容，是一种利用有机高分子膜为介质的小型电容器，在发生感应之后，水汽通过上电极进入介质层，介电常数产生变化。换言之，电容量的变化和相对湿度的变化呈正比例关系，能够使湿度传感器快速而准确的感应到空气湿度数值。
气象自动站的湿度对比观测值如果相差较大，原因有许多种。一方面，时间相位不同、采集方式不同；另一方面，人工干预的影响。对于此，湿度值可能会产生误差，值得注意的是，工作人员应注意观察湿度变化趋势是否是一致状态，如果是，则认为是数据正常范围内的误差。对湿度传感器，建议工作者每周进行湿球纱布更换一次，如果室外温度小于5℃，则湿球可能出现结冰现象，应对其进行人工融冰。该工作质量直接影响湿度变化。长期观测实践中，虽然人工观测值与自动站的观测值基本上保持趋势一致，但离散性十分明显，误差很大。基于自动站的湿度传感器感应是无人工干预的，其测湿值较为恒定，相对客观，因而具有更高的参考价值[3]。
二、气象自动站的维护
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图1
在气象自动站运行过程中，加强仪器维护是尤为重要的，这也是确保自动站有效运行的前提条件。就其维护工作，主要表现在以下几个方面：首先，定时查看电源连接状况，数据采集器显示屏的数据是否有效、通讯系统指示灯是否处于正常工作的状态，以及线路是否畅通。同时，建议工作人员每日19点对相关仪器进行校正。其次，指派专人在每日清晨及黄昏时间对气象观测场加以全面的巡视。再次，定期清洁自动站的仪器设备，特别是感应器等较为灵敏的设备。在清洁过程中，工作人员应坚持轻拿轻放的原则，避开采集数据集中的时间。所以，妥善安排清洁时间是必要的，避免造成不必要的数据丢失等问题。第四，对于气象自动站而言，计算机不能一直处于工作状态，否则极易出现死机的问题。所以，建议工作人员选择非采集和上传数据的时间段，对计算机进行关机维护，保证计算机处于最佳的运行状态。最后，在雨季来临时，做好避雷措施，使采集器免遭雷击危险。如果降雨量过大，待降水过后，及时平整地温场地，防止地面凹凸现象给自动站地温感应点带来错误的数据采集引导。如此，通过有效的维护工作，气象自动站可充分发挥其应用优势[4]。
结论：现阶段，气象现代化进程已然是不可逆转的必然趋势。但是，要实现气象现代化，必须以自动化为前提条件。所以，气象自动站应具备充足的仪器设备、完善的管理条件、科学而系统的分析系统。纵观气象自动站的运行现状，气压仪器、温度仪器、湿度仪器有着不同的运行轨迹，通过协同工作，使气象工作人员获取更为充分的数据。通过对气象自动站运行原理及维护问题的研究，有利于减轻观测工作者的工作量，并提高气象观测效率，推进气象现代化的发展进程。
参考文献：
[1]胡伟.区域自动气象站运行故障排查及日常维护[J].科技风,2018(08):102+104.
[2]张斌.自动气象站雨量传感器异常问题处理及日常维护[J].南方农机,2018,49(01):162+165.
[3]邱宁刚,黄世谋,李甲平,等.区域自动气象站运行情况及维护保障措施[J].数字通信世界,2017(12):249+283.
[4]余昌松,安涛,刘大伟,等.区域自动气象站运行维护及故障维修方法的探讨[J].中国农业信息,2017(09):59-61.
论文作者:夏玉丹
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/22
标签：气象论文; 数据论文; 湿度论文; 仪器论文; 气压论文; 误差论文; 原理论文; 《工程管理前沿》2020年第2期论文;