0引言

气象观测是人类社会的一项基础性工作，它对保障人们生产和生活安全具有重要作用。随着现代科学技术发展及气象现代化建设进程加快，我国气象事业取得了举世瞩目的成就。但是由于气候条件变化大，天气复杂多变以及人为活动干扰等原因，导致一些地方频繁出现气象灾害，给人民群众生命财产造成巨大损害，影响国家经济和社会稳定。因此为了保证气象观测正常运行，提高工作效率，减少经济损失，需要采用先进的技术来对这些问题进行处理。

1需求分析

气象站类目繁多，有大型的气象观测台站，也有民用的小型气象站产品。民用的小型气象站造价低，售价也低，适合非专业场合使用，比如某个农业生产基地或者某一个城市中的小范围地区；而大型气象台站价格昂贵，价格高，一般用于专业或者特殊的行业。所以，在实际应用过程中需根据不同用户要求选择合适的气象站设备。但是，民用小型气象站的安装位置多固定，不易移动，另外，小型气象站虽然体积较小，重量较轻，但是仍旧不便于携带或运输到现场作业，这就使得其灵活性大大降低，也难以满足气象应急观测的需求。

气象应急观测是一种实时动态监测气象的手段，能够实现对各种突发灾害性事件（包括地震、洪水、火灾、泥石流等等）中气象的监控，为防灾减灾提供科学依据。除此以外，还可以作为其他领域的基础数据采集系统，比如在大型体育比赛中，可实时获取比赛场地内的气象信息，为指导比赛事宜提供的气象指导。基于此市场需求，风途科技推出多要素的便携式气象站。

2系统构成及特点

风途科技便携式气象站系统由减震防护拉杆箱、超声波一体式传感器、铝合金支架、锂电池、通讯模组、云平台、上位机、安卓APP等组成。

其特点如下所示：

1、顶盖隐藏式超声波探头，避免雨雪堆积的干扰，避免自然风遮挡；

2、原理为发射连续变频超声波信号，通过测量相对相位来检测风速风向；

3、采用多要素一体式超声波传感器，高度集成，免维护，无需现场校准；

4、标配GPRS、蓝牙、485转USB三种传输方式；

5、铝合金支架，可伸缩；

6、配备了减震防护拉杆箱，方便携带；

7、总重量≤5kg，布设时间短，2分钟内就能完成布设；

8、数据存储不少于50万条，功耗1.75W。

表1 配置清单

3硬件设备简介

（1）减震防护拉杆箱

图1 减震防护拉杆箱

如图1所示，这是一套黑色的拉杆防护箱，尺寸：680mm*370mm*300，便携式气象站折叠起来可以放置在箱子内，方便携带，且保护仪器。

（2）超声波一体式传感器

图2 超声波一体式传感器

超声波一体传感器基于超声波时差法测量风速风向，该传感器由我司研发制造，非外采。与传统的微型气象仪相比，我司产品克服了对高精度计时器的需求，避免了因传感器启动延时、解调电路延时、温度变化而造成的测量不准问题。其将多种气象参数通过一个高集成度结构来实现，可实现户外气象参数24小时连续在线监测，并通过数字量通讯接口将参数一次性输出给用户，产品结构紧凑，外形美观、大方、高度集成。

不同型号的便携式气象站，采用的传感器所监测的参数也不相同——

表2 风途便携式气象站监测参数

（3）铝合金支架

此支架为三角支架，可伸缩，铝合金材质，强度高，抗震强，稳定性好，折叠方便，便于运输和拆卸，为使用者减轻负担。

图3 便携式气象站尺寸

（4）锂电池

此为可拆卸锂电池包，容量12000maH，但电池续航时间≥50h，带电量显示功能。

（5）通讯模组

标配GPRS、蓝牙、485转USB三种传输方式。

4系统软件介绍

（1）云平台

图4 云平台

①CS架构软件平台，支持手机、PC浏览器直接观测、无需额外安装软件。

②支持多帐号、多设备登录

③支持实时数据展示与历史数据展示仪表板

④云服务器、云数据存储，稳定可靠，易于扩展，负载均衡。

⑤支持短信报警及阈值设置

⑥支持地图显示、查看设备信息。

⑦支持数据曲线分析

⑧支持数据导出表格形式

⑨支持数据转发，HJ-212协议，TCP转发，http协议等。

⑩支持数据后处理功能

⑪支持外置运行javascript脚本

（2）上位机（电脑端 单机）

图5 上位机软件

①PC单机版数据接收、存储、查看、分析软件

②支持串口数据接收、处理、展示

③支持json字符串、modbus485等通信方式

④可自设置存储时间，modbus485采集模式下可自设置采集时间

⑤支持自助增加、删除、修改监测参数的协议、名称、图标等

⑥支持数据后处理功能

⑦支持外置运行javascript脚本

（3）安卓APP

图6 安卓APP

①安卓单机版数据接收、存储、查看、分析软件

②支持蓝牙数据接收

③手机休眠后软件后台接收、处理

④json数据自动添加设备，modbus设备支持扫码添加设备

⑤支持历史数据查看、分析、导出表格，支持曲线展示、单数据点查看。

⑥支持数据后处理功能

⑦支持外置运行javascript脚本

5优势分析

便携式气象站的优势在于便携、方便移动，可以根据实际情况灵活定制。在野外作业时也能随时了解到天气变化情况，避免因恶劣天气而影响工作进度；还具备无线局域网连接能力，通过无线网络即可实现对户外环境中各种传感器进行信号监控并将数据传输给远程终端。另外还具有多种通讯接口，为用户提供了更加丰富多样的应用选择。同时由于该产品采用的是模块化设计，便于安装调试，而且其性能和稳定性都有较好表现。目前已广泛应用于野外环境监测、气象预测预报、气象观测仪器维护管理等领域。

6结束语

随着科学技术的不断进步与不断发展，特别是物联网技术的成熟与普及，气象服务从单一手段向多手段综合运用转变已经成为必然发展趋势。气象服务不仅能够提高人们生活质量，更重要的是促进社会经济的发展。因此，气象服务必须要适应新形势需要，积极创新，积极推出适应市场需求的新产品，才能更好地为经济社会发展做出贡献。