1. Definisi dan fungsi stesen cuaca
Stesen Cuaca ialah sistem pemantauan alam sekitar berdasarkan teknologi automasi, yang boleh mengumpul, memproses dan menghantar data persekitaran atmosfera dalam masa nyata. Sebagai infrastruktur pemerhatian meteorologi moden, fungsi terasnya termasuk:
Pemerolehan data: Rakam secara berterusan suhu, kelembapan, tekanan udara, kelajuan angin, arah angin, kerpasan, keamatan cahaya dan parameter meteorologi teras yang lain
Pemprosesan data: Penentukuran data dan kawalan kualiti melalui algoritma terbina dalam
Penghantaran maklumat: Menyokong 4G/5G, komunikasi satelit dan penghantaran data berbilang mod lain
Amaran bencana: Ambang cuaca yang melampau mencetuskan amaran segera
Kedua, seni bina teknikal sistem
Lapisan penderiaan
Penderia suhu: Rintangan platinum PT100 (ketepatan ±0.1℃)
Penderia kelembapan: Kuar kapasitif (julat 0-100%RH)
Anemometer: Sistem pengukuran angin 3D ultrasonik (resolusi 0.1m/s)
Pemantauan hujan: Tolok hujan baldi tipping (resolusi 0.2mm)
Pengukuran sinaran: Penderia sinaran aktif fotosintesis (PAR).
Lapisan data
Gerbang Pengkomputeran Tepi: Dikuasakan oleh pemproses ARM Cortex-A53
Sistem storan: Menyokong storan tempatan kad SD (maksimum 512GB)
Penentukuran masa: Masa dwi-mod GPS/ Beidou (ketepatan ±10ms)
Sistem tenaga
Penyelesaian kuasa dwi: Panel solar 60W + bateri fosfat besi litium (-40 ℃ keadaan suhu rendah)
Pengurusan kuasa: Teknologi tidur dinamik (kuasa siap sedia <0.5W)
Ketiga, senario aplikasi industri
1. Amalan Pertanian Pintar (Kluster Rumah Hijau Belanda)
Pelan penggunaan: Pasang 1 stesen cuaca mikro bagi setiap rumah hijau 500㎡
Aplikasi data:
Amaran embun: permulaan automatik kipas edaran apabila kelembapan >85%
Pengumpulan cahaya dan haba: pengiraan suhu terkumpul berkesan (GDD) untuk membimbing penuaian
Pengairan ketepatan: Kawalan sistem air dan baja berdasarkan penyejatan (ET)
Data faedah: Penjimatan air 35%, kejadian cendawan bulu halus berkurangan 62%
2. Amaran Ricih Angin Aras Rendah Lapangan Terbang (Lapangan Terbang Antarabangsa Hong Kong)
Skim rangkaian: 8 menara cerapan angin kecerunan di sekitar landasan
Algoritma amaran awal:
Perubahan angin mendatar: perubahan kelajuan angin ≥15kt dalam masa 5 saat
Pemotongan angin menegak: perbezaan kelajuan angin pada ketinggian 30m ≥10m/s
Mekanisme tindak balas: Mencetuskan penggera menara secara automatik dan memandu jalan-jalan
3. Pengoptimuman kecekapan stesen janakuasa fotovoltaik (Stesen Janakuasa Ningxia 200MW)
Parameter pemantauan:
Suhu komponen (pemantauan inframerah satah belakang)
Sinaran satah mendatar/condong
Indeks pemendapan habuk
Peraturan pintar:
Keluaran berkurangan sebanyak 0.45% untuk setiap kenaikan suhu 1℃
Pembersihan automatik dicetuskan apabila pengumpulan habuk mencapai 5%
4. Kajian tentang Kesan Pulau Haba Bandar (Grid Bandar Shenzhen)
Rangkaian pemerhatian: 500 stesen mikro membentuk grid 1km×1km
Analisis data:
Kesan penyejukan ruang hijau: pengurangan purata 2.8 ℃
Ketumpatan bangunan berkorelasi positif dengan kenaikan suhu (R²=0.73)
Pengaruh bahan jalan: perbezaan suhu turapan asfalt pada siang hari mencapai 12℃
4. Arah evolusi teknologi
Gabungan data berbilang sumber
Pengimbasan medan angin radar laser
Profil suhu dan kelembapan radiometer gelombang mikro
Pembetulan masa nyata imej awan satelit
Aplikasi dipertingkatkan Ai
Ramalan kerpasan rangkaian saraf LSTM (ketepatan dipertingkat sebanyak 23%)
Model resapan atmosfera tiga dimensi (Simulasi Kebocoran Taman Kimia)
Sensor jenis baharu
Gravimeter kuantum (ketepatan ukuran tekanan 0.01hPa)
Analisis spektrum zarah pemendakan gelombang Terahertz
V. Kes biasa: Sistem amaran banjir gunung di bahagian tengah Sungai Yangtze
Seni bina penggunaan:
83 stesen cuaca automatik (penggunaan kecerunan gunung)
Pemantauan paras air di 12 stesen hidrografi
Sistem asimilasi gema radar
Model amaran awal:
Indeks banjir kilat = 0.3×1j intensiti hujan + 0.2× kandungan lembapan tanah + 0.5× indeks topografi
Keberkesanan tindak balas:
Plumbum amaran meningkat daripada 45 minit kepada 2.5 jam
Pada tahun 2022, kami berjaya memberi amaran kepada tujuh situasi berbahaya
Korban jatuh 76 peratus tahun ke tahun
Kesimpulan
Stesen cuaca moden telah dibangunkan daripada peralatan pemerhatian tunggal kepada nod iot pintar, dan nilai datanya dikeluarkan secara mendalam melalui pembelajaran mesin, kembar digital dan teknologi lain. Dengan pembangunan Sistem Pemerhatian Global WMO (WIGOS), rangkaian pemantauan meteorologi berketumpatan tinggi dan berketepatan tinggi akan menjadi infrastruktur teras untuk menangani perubahan iklim dan menyediakan sokongan keputusan utama untuk pembangunan manusia yang mampan.
Masa siaran: Feb-17-2025