1. Definisjon og funksjoner til værstasjoner
Værstasjonen er et miljøovervåkingssystem basert på automatiseringsteknologi, som kan samle inn, behandle og overføre atmosfæriske miljødata i sanntid. Som infrastruktur for moderne meteorologisk observasjon inkluderer kjernefunksjonene:
Datainnsamling: Kontinuerlig registrering av temperatur, fuktighet, lufttrykk, vindhastighet, vindretning, nedbør, lysintensitet og andre sentrale meteorologiske parametere
Databehandling: Datakalibrering og kvalitetskontroll via innebygde algoritmer
Informasjonsoverføring: Støtter 4G/5G, satellittkommunikasjon og annen multimodus dataoverføring
Katastrofevarsel: Ekstreme værgrenser utløser øyeblikkelige varsler
For det andre, systemets tekniske arkitektur
Sensorlag
Temperatursensor: Platinamotstand PT100 (nøyaktighet ±0,1 ℃)
Fuktighetssensor: Kapasitiv probe (område 0–100 % RF)
Vindmåler: Ultralyd 3D-vindmålingssystem (oppløsning 0,1 m/s)
Nedbørsmåling: Regnmåler for tipping av bøtte (oppløsning 0,2 mm)
Strålingsmåling: Fotosyntetisk aktiv strålingssensor (PAR)
Datalaget
Edge Computing Gateway: Drevet av ARM Cortex-A53-prosessor
Lagringssystem: Støtter lokal lagring på SD-kort (maks. 512 GB)
Tidskalibrering: GPS/Beidou dobbeltmodus-timing (nøyaktighet ±10 ms)
Energisystem
Dobbel strømløsning: 60W solcellepanel + litiumjernfosfatbatteri (-40℃ lav temperatur)
Strømstyring: Dynamisk soveteknologi (strøm i standby <0,5 W)
For det tredje, scenarier for industriell applikasjon
1. Smarte landbrukspraksiser (nederlandsk drivhusklynge)
Distribusjonsplan: Distribuer 1 mikroværstasjon per 500㎡ drivhus
Dataapplikasjon:
Duggvarsel: automatisk start av sirkulasjonsviften når luftfuktigheten er >85 %
Lys- og varmeakkumulering: beregning av effektiv akkumulert temperatur (GDD) for å veilede høstingen
Presisjonsvanning: Kontroll av vann- og gjødselsystem basert på evapotranspirasjon (ET)
Fordelsdata: Vannbesparelse 35 %, forekomst av dunmugg redusert 62 %
2. Advarsel om lav vindskjæring på flyplassen (Hong Kong internasjonale lufthavn)
Nettverksprosjekt: 8 gradientvindobservasjonstårn rundt rullebanen
Algoritme for tidlig varsling:
Horisontal vindendring: vindhastighetsendring ≥15 knop innen 5 sekunder
Vertikal vindskjæring: vindhastighetsforskjell i 30 m høyde ≥10 m/s
Responsmekanisme: Utløser automatisk tårnalarmen og veileder rundtgående bevegelse
3. Effektivitetsoptimalisering av solcelleanlegg (Ningxia 200 MW kraftverk)
Overvåkingsparametere:
Komponenttemperatur (infrarød overvåking av bakplan)
Horisontal/skrå planstråling
Støvavsetningsindeks
Intelligent regulering:
Utgangen reduseres med 0,45 % for hver 1 ℃ temperaturøkning
Automatisk rengjøring utløses når støvopphopningen når 5 %
4. Studie av effekten av varmeøyer i byene (Shenzhen Urban Grid)
Observasjonsnettverk: 500 mikrostasjoner danner et rutenett på 1 km × 1 km
Dataanalyse:
Kjølende effekt av grøntområder: gjennomsnittlig reduksjon på 2,8 ℃
Bygningstetthet er positivt korrelert med temperaturøkning (R²=0,73)
Påvirkning av veimaterialer: Temperaturforskjellen på asfaltdekke i løpet av dagen når 12 ℃
4. Retning for teknologisk utvikling
Datafusjon fra flere kilder
Laserradar-skanning av vindfelt
Temperatur- og fuktighetsprofil for mikrobølgeradiometer
Korrigering av satellittskybilder i sanntid
AI-forbedret applikasjon
LSTM nevralt nettverk nedbørsprognose (forbedret nøyaktighet med 23 %)
Tredimensjonal atmosfærisk diffusjonsmodell (simulering av kjemisk parklekkasje)
Ny type sensor
Kvantegravimeter (trykkmålingsnøyaktighet 0,01 hPa)
Analyse av terahertz-bølgeutfellingspartikkelspektrum
V. Typisk tilfelle: Varslingssystem for flom i fjellene i de midtre delene av Yangtze-elven
Distribusjonsarkitektur:
83 automatiske værstasjoner (utplassering i fjellgradient)
Vannstandsovervåking på 12 hydrografiske stasjoner
Radar ekko assimileringssystem
Modell for tidlig varsling:
Flomindeks = 0,3 × 1 time regnintensitet + 0,2 × jordfuktighetsinnhold + 0,5 × topografisk indeks
Responseffektivitet:
Varslingstiden økte fra 45 minutter til 2,5 timer
I 2022 varslet vi om sju farlige situasjoner
Tapstallene gikk ned med 76 prosent fra år til år
Konklusjon
Moderne værstasjoner har utviklet seg fra enkeltstående observasjonsutstyr til intelligente IoT-noder, og dataverdien deres frigjøres i stor grad gjennom maskinlæring, digitale tvillinger og andre teknologier. Med utviklingen av WMO Global Observing System (WIGOS) vil det meteorologiske overvåkingsnettverket med høy tetthet og høy presisjon bli kjerneinfrastrukturen for å håndtere klimaendringer og gi viktig beslutningsstøtte for bærekraftig menneskelig utvikling.
Publisert: 17. feb. 2025