0引言

氣象觀測是人類社會的一項基礎性工作，它對保障人們生產和生活安全具有重要作用。隨著現代科學技術發展及氣象現代化建設進程加快，我國氣象事業取得了舉世矚目的成就。但是由于氣候條件變化大，天氣復雜多變以及人為活動干擾等原因，導致一些地方頻繁出現氣象災害，給人民群眾生命財產造成巨大損害，影響國家經濟和社會穩定。因此為了保證氣象觀測正常運行，提高工作效率，減少經濟損失，需要采用先進的技術來對這些問題進行處理。

1需求分析

氣象站類目繁多，有大型的氣象觀測臺站，也有民用的小型氣象站產品。民用的小型氣象站造價低，售價也低，適合非專業場合使用，比如某個農業生產基地或者某一個城市中的小范圍地區；而大型氣象臺站價格昂貴，價格高，一般用于專業或者特殊的行業。所以，在實際應用過程中需根據不同用戶要求選擇合適的氣象站設備。但是，民用小型氣象站的安裝位置多固定，不易移動，另外，小型氣象站雖然體積較小，重量較輕，但是仍舊不便于攜帶或運輸到現場作業，這就使得其靈活性大大降低，也難以滿足氣象應急觀測的需求。

氣象應急觀測是一種實時動態監測氣象的手段，能夠實現對各種突發災害性事件（包括地震、洪水、火災、泥石流等等）中氣象的監控，為防災減災提供科學依據。除此以外，還可以作為其他領域的基礎數據采集系統，比如在大型體育比賽中，可實時獲取比賽場地內的氣象信息，為指導比賽事宜提供的氣象指導?；诖耸袌鲂枨?，風途科技推出多要素的便攜式氣象站。

2系統構成及特點

風途科技便攜式氣象站系統由減震防護拉桿箱、超聲波一體式傳感器、鋁合金支架、鋰電池、通訊模組、云平臺、上位機、安卓APP等組成。

其特點如下所示：

1、頂蓋隱藏式超聲波探頭，避免雨雪堆積的干擾，避免自然風遮擋；

2、原理為發射連續變頻超聲波信號，通過測量相對相位來檢測風速風向；

3、采用多要素一體式超聲波傳感器，高度集成，免維護，無需現場校準；

4、標配GPRS、藍牙、485轉USB三種傳輸方式；

5、鋁合金支架，可伸縮；

6、配備了減震防護拉桿箱，方便攜帶；

7、總重量≤5kg，布設時間短，2分鐘內就能完成布設；

8、數據存儲不少于50萬條，功耗1.75W。

表1 配置清單

3硬件設備簡介

（1）減震防護拉桿箱

圖1 減震防護拉桿箱

如圖1所示，這是一套黑色的拉桿防護箱，尺寸：680mm*370mm*300，便攜式氣象站折疊起來可以放置在箱子內，方便攜帶，且保護儀器。

（2）超聲波一體式傳感器

圖2 超聲波一體式傳感器

超聲波一體傳感器基于超聲波時差法測量風速風向，該傳感器由我司研發制造，非外采。與傳統的微型氣象儀相比，我司產品克服了對高精度計時器的需求，避免了因傳感器啟動延時、解調電路延時、溫度變化而造成的測量不準問題。其將多種氣象參數通過一個高集成度結構來實現，可實現戶外氣象參數24小時連續在線監測，并通過數字量通訊接口將參數一次性輸出給用戶，產品結構緊湊，外形美觀、大方、高度集成。

不同型號的便攜式氣象站，采用的傳感器所監測的參數也不相同——

表2 風途便攜式氣象站監測參數

（3）鋁合金支架

此支架為三角支架，可伸縮，鋁合金材質，強度高，抗震強，穩定性好，折疊方便，便于運輸和拆卸，為使用者減輕負擔。

圖3 便攜式氣象站尺寸

（4）鋰電池

此為可拆卸鋰電池包，容量12000maH，但電池續航時間≥50h，帶電量顯示功能。

（5）通訊模組

標配GPRS、藍牙、485轉USB三種傳輸方式。

4系統軟件介紹

（1）云平臺

圖4 云平臺

①CS架構軟件平臺，支持手機、PC瀏覽器直接觀測、無需額外安裝軟件。

②支持多帳號、多設備登錄

③支持實時數據展示與歷史數據展示儀表板

④云服務器、云數據存儲，穩定可靠，易于擴展，負載均衡。

⑤支持短信報警及閾值設置

⑥支持地圖顯示、查看設備信息。

⑦支持數據曲線分析

⑧支持數據導出表格形式

⑨支持數據轉發，HJ-212協議，TCP轉發，http協議等。

⑩支持數據后處理功能

?支持外置運行javascript腳本

（2）上位機（電腦端 單機）

圖5 上位機軟件

①PC單機版數據接收、存儲、查看、分析軟件

②支持串口數據接收、處理、展示

③支持json字符串、modbus485等通信方式

④可自設置存儲時間，modbus485采集模式下可自設置采集時間

⑤支持自助增加、刪除、修改監測參數的協議、名稱、圖標等

⑥支持數據后處理功能

⑦支持外置運行javascript腳本

（3）安卓APP

圖6 安卓APP

①安卓單機版數據接收、存儲、查看、分析軟件

②支持藍牙數據接收

③手機休眠后軟件后臺接收、處理

④json數據自動添加設備，modbus設備支持掃碼添加設備

⑤支持歷史數據查看、分析、導出表格，支持曲線展示、單數據點查看。

⑥支持數據后處理功能

⑦支持外置運行javascript腳本

5優勢分析

便攜式氣象站的優勢在于便攜、方便移動，可以根據實際情況靈活定制。在野外作業時也能隨時了解到天氣變化情況，避免因惡劣天氣而影響工作進度；還具備無線局域網連接能力，通過無線網絡即可實現對戶外環境中各種傳感器進行信號監控并將數據傳輸給遠程終端。另外還具有多種通訊接口，為用戶提供了更加豐富多樣的應用選擇。同時由于該產品采用的是模塊化設計，便于安裝調試，而且其性能和穩定性都有較好表現。目前已廣泛應用于野外環境監測、氣象預測預報、氣象觀測儀器維護管理等領域。

6結束語

隨著科學技術的不斷進步與不斷發展，特別是物聯網技術的成熟與普及，氣象服務從單一手段向多手段綜合運用轉變已經成為必然發展趨勢。氣象服務不僅能夠提高人們生活質量，更重要的是促進社會經濟的發展。因此，氣象服務必須要適應新形勢需要，積極創新，積極推出適應市場需求的新產品，才能更好地為經濟社會發展做出貢獻。