邓新超

摘 要：随着气象行业的发展，为了提升地面观测的准确性，介绍了最新研发的新型自动气象站应用技术，分析了新型自动气象站的结构特点和安装时的注意事项。

关键词：气象行业；新型自动站；远程监控；应用技术

中图分类号：P415.1+2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.127

新型自动气象站的应用具有高精确度、高稳定性和易维护特点，同时，它还具有实施远程监控的能力。综合设计基于现代总线技术和嵌入式技术构建的自动站，满足了地面气象观测的全面要求，主采集器和分采集器具有统一应用接口和物理接口，能够实现互换与兼容的目的。新型自动站采取全要素设计，以满足目前和未来气象观测的各种要求。

1 自动气象站

新型自动气象站是一种能自动观测和存储气象观测数据的设备。该设备的硬件主要由传感器、主采集器、分采集器、外部总线和外围设备等组成；系统软件包括采集软件和地面测报业务软件，而各传感器负责对数据的控制、转换和筛选，从而得到最终的气象要素值。自动站的主要观测项目有气压、温度、湿度、风向、风速和雨量等要素，可每分钟采集并存储一组观测数据，采集频率比较高。自动气象站网是利用通信电路将一个中心站和若干个自动气象站连接起来的。

2 新型自动气象站应用技术

2.1 嵌入式系统技术

嵌入式系统是以高性能CPU数据处理器为核心的处理器，一般是使用32位RISC架构的微处理器。它可以高效地处理各项任务，并且实时性比较好，规模相对较小，所需要的硬件资源也不大，功能也相对比较简单。片内集成有CAN控制器、CF卡接口、USB接口、以太网接口、串行通信接口、RAM存储器和多媒体接口等，功能较为强大，能够完成复杂的数据分析工作，并实现计算机功能在数据采集器端的处理。丰富的外设处理单元、多种通讯端口，可以方便、实时地处理自动气象站的通讯数据，同时，其还具有远程访问功能。

2.2 外部总线技术

外部总线技术是用来连接各个数据处理控制、数据处理单元，并完成数据传输、通讯处理任务的。外部总线的功能是实现多个数据处理控制、数据处理单元之间的数据通讯，对电气结构的要求比较简单，并且数据传输要具有一定的可靠性。在实际使用过程中，外部总线的应用方式有很多种，使用最多的是RS485方式和CAN总线方式。这两种方式都是采用2根线实现数据传输，用1个通讯控制协议确保数据通讯的稳定性和可靠性。RS485属于比较通用的协议，实现“一主多从”的通讯方式，最多挂256个设备；而CAN总线属于常用的标准协议，通讯速度快，可以实现“多主多从”的通讯方式。

2.3 自检技术

为了保证系统长期稳定运行，在系统设计上增加了自检技术——看门狗电路和状态检查电路。数据采集器硬件具有看门狗电路，可以定时检测采集器自身的运行情况。如果出现数据采集器运行异常或死机等情况，看门狗电路会自动将数据采集器的软件恢复到正常状态，以保证采集器能够长期稳定地运行；状态检查电路可以定时自动检测系统电源电压、通讯状态和各传感器状态，并定时将数据信号发送到终端计算机，以便于中心站计算机发现故障能够及时警告。

3 新型自动站的结构特点

3.1 主采集器的结构

新型自动气象站的主采集器负责整个系统控制流程、数据处理等，它是整个系统的核心控制单元集，负责接收各分采集器的测量数据，并计算、存储和传输处理数据。主采集器所配备的通信接口为RS485，采用先进的ARM9架构的32位CPU，型号为Atmel9263，主要包括指示灯、嵌入式处理器、通信接口、监测电路、A/D电路、以太网接口、时钟电路、外接存储器接口、大容量程序、CAN总线接口、传感器接口和数据存储器，可支持本地通信。借助于以太网接口和本地局域网的有效连接，可以用于现场诊断和提供WEB服务控制台。该采集器有外接设备，可有效防止其在运行过程中发生传输故障。另外，观测人员可以从FC卡中读取采集的数据，或借助于USB实现数据采集的拷贝选取，大大提高了主采集器的数据处理能力。采取不同的方式保证数据的可靠性，可以满足各种负责气象数据探测工作的人员提出的要求。

3.2 分采集器的结构

分采集器采用ARM7架构的32位微处理器和单片机系统，把观测类型相对一致的观测要素集中到一起，由某个分采集器完成相关的数据采集，并传送给主采集器。该结构是由硬件和嵌入式软件两部分组成的，包括数据处理控制器、存储器、看门狗和CAN总线，借助CAN总线与采集器实现通讯和数据的交换。

4 操作系统注意事项

4.1 安装注意事项

在安装过程中，选择目的文件夹时，不能是“C：/”或“D：/”等，必须在文件夹后跟，比如“D：/OSSMO 2010等，如果计算机已经安装过此软件，重新安装时必须还安装在原来的文件夹中。因为在安装软件时，会将软件安装路径和版本信息写入注册表，使其成为默认路径，这也是升级安装获取路径的依据。在软件升级时，会使用最新的升级包，并将其安装在默认的路径下，文件名为“软件修改说明txt”，升级时不会自动修改原来的参数库数据，会保持原来的数据文件。当参数设置完成，软件正常运行后，要注意备份，并安装目录/SysConfig/目录中的参数。

4.2 参数设置注意事项

应将参数保存在软件安装目录下的“/SysConfig/AWSPara.ini”中，参数设备应选择“标准新型站”，默认“采集器自动对时”状态为勾选状态，与计算机系统时间一致。设置参数文件和数据文件的备份路径和备份频率，设置加密上传数据文件的时间间隔。通讯组网接口软件的自动站组网参数应保存在软件安装目录“/Sysconfig/NETSET.ini”中。在此过程中需要注意的是，FTP服务器的用户名和密码要区分大小写；在设置主通道和辅助通道的节点时要注意，如果只有一个节点传输时，应该将其他传输界面全部清空，不然会影响文件的正确传输；同时，还要注意检查AWSSOURCE目录中的数据文件是否生产新型站的数据文件。另外，还要检查AWSNET目录中的数据文件是否生成，目录下的数据文件是否正常传输，传输之后，该目录为清空状态；要注意检查通讯组网接口软件的参数设置中有没有多余的节点还没有清空。

〔编辑：白洁〕