1. Definisi dan fungsi stesen cuaca
Stesen Cuaca ialah sistem pemantauan alam sekitar berasaskan teknologi automasi, yang boleh mengumpul, memproses dan menghantar data persekitaran atmosfera dalam masa nyata. Sebagai infrastruktur pemerhatian meteorologi moden, fungsi terasnya termasuk:
Pemerolehan data: Merekod suhu, kelembapan, tekanan udara, kelajuan angin, arah angin, hujan, keamatan cahaya dan parameter meteorologi teras yang lain secara berterusan
Pemprosesan data: Penentukuran data dan kawalan kualiti melalui algoritma terbina dalam
Penghantaran maklumat: Menyokong 4G/5G, komunikasi satelit dan penghantaran data berbilang mod yang lain
Amaran bencana: Ambang cuaca ekstrem mencetuskan amaran segera
Kedua, seni bina teknikal sistem
Lapisan pengesan
Sensor suhu: Rintangan platinum PT100 (ketepatan ±0.1℃)
Sensor kelembapan: Probe kapasitif (julat 0-100% RH)
Anemometer: Sistem pengukuran angin 3D ultrasonik (resolusi 0.1m/s)
Pemantauan hujan: Tolok hujan baldi terbalik (resolusi 0.2mm)
Pengukuran sinaran: Sensor sinaran aktif fotosintetik (PAR)
Lapisan data
Gerbang Pengkomputeran Edge: Dikuasakan oleh pemproses ARM Cortex-A53
Sistem storan: Menyokong storan setempat kad SD (maksimum 512GB)
Penentukuran masa: Pemasaan mod dwi GPS/Beidou (ketepatan ±10ms)
Sistem tenaga
Penyelesaian kuasa dua: panel solar 60W + bateri litium besi fosfat (keadaan suhu rendah -40℃)
Pengurusan kuasa: Teknologi tidur dinamik (kuasa siap sedia <0.5W)
Ketiga, senario aplikasi industri
1. Amalan Pertanian Pintar (Kluster Rumah Hijau Belanda)
Pelan pelaksanaan: Gunakan 1 stesen mikro-cuaca bagi setiap rumah hijau 500㎡
Permohonan data:
Amaran embun: kipas peredaran automatik bermula apabila kelembapan >85%
Pengumpulan cahaya dan haba: pengiraan suhu terkumpul berkesan (GDD) untuk membimbing penuaian
Pengairan jitu: Kawalan sistem air dan baja berdasarkan penyejatan (ET)
Data manfaat: Penjimatan air 35%, kejadian kulat bulu berkurangan 62%
2. Amaran Ricihan Angin Aras Rendah Lapangan Terbang (Lapangan Terbang Antarabangsa Hong Kong)
Skim rangkaian: 8 menara pemerhatian 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: Secara automatik mencetuskan penggera menara dan membimbing pergerakan
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:
Output berkurangan sebanyak 0.45% bagi setiap peningkatan suhu 1℃
Pembersihan automatik dicetuskan apabila pengumpulan habuk mencapai 5%
4. Kajian 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 raya: perbezaan suhu turapan asfalt pada siang hari mencapai 12℃
4. Hala tuju 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 yang dipertingkatkan AI
Ramalan pemendakan rangkaian neural LSTM (ketepatan yang dipertingkatkan sebanyak 23%)
Model resapan atmosfera tiga dimensi (Simulasi Kebocoran Taman Kimia)
Sensor jenis baharu
Gravimeter kuantum (ketepatan pengukuran tekanan 0.01hPa)
Analisis spektrum zarah pemendakan gelombang Terahertz
V. Kes tipikal: Sistem amaran banjir gunung di bahagian tengah Sungai Yangtze
Seni bina pelaksanaan:
83 stesen cuaca automatik (penggunaan kecerunan gunung)
Pemantauan paras air di 12 stesen hidrografi
Sistem asimilasi gema radar
Model amaran awal:
Indeks banjir kilat = 0.3×1 jam keamatan hujan + 0.2× kandungan lembapan tanah + 0.5× indeks topografi
Keberkesanan tindak balas:
Petunjuk amaran meningkat daripada 45 minit kepada 2.5 jam
Pada tahun 2022, kami berjaya memberi amaran kepada tujuh situasi berbahaya
Angka kematian menurun 76 peratus tahun ke tahun
Kesimpulan
Stesen cuaca moden telah berkembang daripada peralatan pemerhatian tunggal kepada nod IoT pintar, dan nilai datanya dikeluarkan secara meluas melalui pembelajaran mesin, digital twin dan teknologi lain. Dengan pembangunan Sistem Pemerhatian Global WMO (WIGOS), rangkaian pemantauan meteorologi berketumpatan tinggi dan ketepatan tinggi akan menjadi infrastruktur teras untuk menangani perubahan iklim dan menyediakan sokongan keputusan utama untuk pembangunan manusia yang mampan.
Masa siaran: 17 Feb-2025