基于云服务的“视频+”微型气象站系统设计与实现

根据满足业务需求、智能化、微型化和低功耗等设计原则,设计了一种由采集与通信端、云服务器和移动应用程序三部分组成的“视频+”微型气象站系统。系统实现了天气现象与视程障碍现象等视频实时监测,以及气温、湿度、气压、风向、风速、雨量等气象要素观测功能。微型气象站输出数据格式、通信交互指令与业务运行的六要素区域自动气象站一致,性能指标达到《便捷式自动气象观测仪分级技术规范(试行)》定义的乙类标准。移动应用程序具备气象实况数据及视频图像可视化、设备运行监控与短信告警等功能。“视频+”微型气象站已批量生产,且在中国气象局秦岭国家综合气象观测专项试验外场完成野外观测试验,并在宝鸡、延安等地投入气象观测和服务。

“数字化微型气象站”在科学教育中的应用与思考

"数字化微型气象站"是一种基于手持技术(Handheld technology)的先进的便携式气象数据采集系统。本文首先介绍了数字化微型气象站的组成与特点,重点探讨了它在科学教育中应用的四个层面,即通过运用"数字化微型气象站"进行科学教育,增长学生的科学知识,提高学生的科学探究能力,增强学生的科学观以及培养学生的科学品质,并简述了"数字化微型气象站"在我国的应用状况,最后提出了它在科学教育中应用与推广的相关思考。

信息技术支持下的科学研究性学习:模式、实施与成效——以“数字化微型气象站”在研究性学习中的应用为例

通过以"数字化微型气象站"在科学研究性学习中的应用为例,探析了运用信息技术开展研究性学习的方式,实施了气象专题系列式的研究性学习,并通过访谈调查法了解学习的成效。调查结果表明,学生在研究性学习中体会到科学研究的过程并获得了积极的情感体验;师生们都对信息技术支持下的科学研究性学习给予了较高地评价。

运用信息技术促进气象科学研究性学习的实证研究——以“数字化微型气象站”在研究性学习中的应用为例

数字化微型气象站是一种基于手持技术的先进的便携式气象数据采集系统。着眼于如何将信息技术(数字化微型气象站)更有效地应用于现行新课程的研究性学习;研究信息技术支持下,学生使用数字化微型气象站进行气象学习的知识建构情况、数字化微型气象站在研究性学习中对培养学生科学探究能力的作用。在"活动理论"的指导下,设计研究性学习课题,并通过准实验研究法(非对等前后测实验设计)、问卷调查法、观察法(参与型观察与半结构型观察法相结合)、访谈法等方法进行实证研究。得到的结论为:(1)作为数字化认知工具,数字化微型气象站在学生学习气象知识的过程中促进他们的知识建构;(2)与传统学习环境下的学生相比,参与基于数字化微型气象站研究性学习的学生的科学探究能力显著提高。

“数字化微型气象站”在我国台湾地区的应用研究进展——中小学校园数字化学习新平台的趋势

数字化微型气象站是气象数据采集系统。通过整理分析电子文献,研究我国台湾地区数字化微型气象站的应用研究进展,包括校园气象台、校园气象网的概况以及开展的相关教学与探究式学习活动。希望能为我国内地数字化学习平台的建设提供有益的参考与借鉴。

GMX500微型气象站在真风测量的应用

真风的测量广泛出现在航空、航海、气象等领域,GMX500微型气象站集多种气象要素观测功能于一体,且具备罗盘定向及GPS定位功能,为走航场景中的真风测量提供了一种简易的实现方式。文中简要介绍了该设备的超声波测风原理并给出了真风计算方法。

基于ZigBee无线组网的微型气象站设计

针对传统气象站数据采集精度低和建站成本高等缺点,设计了一种基于ZigBee无线组网的微型气象站,该气象站以ZigBee技术为依托,构建无线传感器网络来完成数据的实时采集、存储和传输。结果表明,ZigBee无线网络可使微型气象站建站更简单、功耗低、采集精度高,从而保证了气象监测数据的稳定传输。

微型气象站(OITS-03)气温对比观测分析

对微型气象站和自动站2018年10月至2019年6月共计9个月的对比观测数据进行了分析,结果发现:①微型气象站观测数据传输及时稳定;②微型气象站观测的气温数据与自动站数据变化规律基本一致,观测数据符合“三性”要求;③气温较低时,微型气象站观测数据更接近于自动站数据。

微型气象站不同雨量传感器测量性能对比分析

通过开展智慧城市智能微型气象站对比观测试验,使用不同型号仪器设备集中对比观测并评估其测量性能。利用2020年9月的3个降水过程的降水资料单独对雨量要素进行评估,分析试验仪器与参考仪器的累计雨量误差、逐分钟雨量时序变北和分钟雨量相关性。结果表明,翻斗式雨量传感器测量性能最好,其测量值与参考仪器测量值接近,相关性较好,误差小于4%,满足地面气象观测站性能误差指标要求,雷达感应式雨量传感器和压电式雨量传感器测量性能均有缺点和不足,测量性能仍需改进。

微型气象站降水数据准确性分析

综合气象观测系统是国家重要的公共基础设施,是现代气象业务体系的重要组成部分,也是气象预报服务和科学研究的基础。综合气象观测涵盖从原始观测信息获取到观测数据产品加工制作的全过程。习近平总书记指出,气象工作关系生命安全、生产发展、生活富裕、生态良好,做好气象工作意义重大、责任重大,要求广大气象工作者发扬优良传统,加快科技创新,做到监测精密、预报精准、服务精细,推动气象事业高质量发展,提高气象服务保障能力,发挥气象防灾减灾第一道防线作用。党的十八大以来,我们牢固树立“防灾减灾,气象先行”工作理念,不断深化“两个密切联系,两个更加关注,两个从严管理”工作策略,在气象服务保障中,在应急地点采集气象数据,做出精准预报。在应急任务时,微型气象站的数据准确与否影响重大。本文就对微型气象站的数据与贵阳本站的数据进行对比,探寻微型气象站的数据准确性。

SKY微型气象站对比观测数据分析

采用微型气象站及本站2020年2~8月的观测资料,根据《对比观测期间监测资料评估技术方法》对气温、相对湿度及降水量进行了对比分析。结果表明:该微型气象站气温、相对湿度和本站观测值相关系数均在0.97以上,最高气温与本站偏差较大导致气温与本站观测值的粗差率变大,太阳能供电不足导致降水数据缺测过多,雨量正常采集时段,对于小时降水量在0.3以上的降水时段相关系数都在0.9以上。

微型智能气象站降雨观测对比试验

为了增强对微型(一体式)智能气象站(简称微智站)测雨性能的认识,2021年6—11月河北雄安新区气象局开展了不同测雨原理微智站的对比试验。分析表明:过程雨量不低于10 mm时,翻斗式微智站相对于标准站能够满足观测误差的控制要求,雷达式微智站测值偏大,光电式和压电式微智站测值偏小;过程雨量小于10 mm时,翻斗式微智站和压电式微智站相对于标准站能够满足观测误差的控制要求,雷达式微智站测值偏大,光电式微智站测值偏小。在雨强方面,双翻斗式微智站适合降雨极大值观测,光电式微智站和压电式微智站降雨极大值测值偏小;微智站雨强累积占比大于95%的雨强为[0.3 mm·min^(-1),0.6 mm·min^(-1)],雨量累积占比大于50%的雨强为[0.1 mm·min^(-1),0.4 mm·min^(-1)]。雷达式微智站对降雨响应比较快。微智站雨量传感器的分辨力越精细,对细微降雨观测越有效,有效降雨率也越大。

基于网络的气象科学研究性学习的实施与成效

"数字化微型气象站"是基于手持技术的气象数据采集系统,借助网络进行在线数据共享与协作学习。该研究设计并实施基于"数字化微型气象站"网络探究平台的研究性学习,并通过观察与问卷调查探讨基于网络的气象研究性学习的成效。

空气监测网络中气象传感器的应用

以基于传感器的7个微型气象站为对象,针对冬季某时段的监测数据,将各站气温、气压和相对湿度监测数据相关性作为数据质量评估依据,分析了关键气象条件对空气质量的影响,对环境监测领域正确评估和应用气象监测数据进行了探讨。

新型微尺度气象监测服务系统研究

近些年由于天气异常和天气现象的多变性,出现短时突发性天气现象的频率逐年增加,给农业生产、人民生活都来了很大的影响。目前,针对空基和天基观测系统的发展得到很大重视,同时也取得了极大成就,不过作为短时重要天气预报有力数据支撑的地基观测发展却相对缓慢。为进一步提高气象保障水平,实现城市内微尺度天气现象短时的测报预报。本文提出了一种新型微尺度气象监测服务系统。通过本系统可丰富地基观测方法,提高气象综合观测能力,更加准确地推演和预报微尺度天气系统。

利用热扩式边材液流探针(TDP)测定树木整株蒸腾耗水量的研究

介绍了热扩散式液流探针的工作原理及利用液流探针测定树木边材液流速率的方法。利用边材液流探针和多种气象因子传感器及数据采集系统组成的微型气象站 ,通过对北京西山地区油松 (Pinustabulaeformis)、栓皮栎 (Quercusvariabilis)混交林林分平均木树干边材液流速率及风速、有效辐射和空气温度、空气相对湿度的日变化和连日变化的测定和分析 ,揭示了 5月干旱季节两树种蒸腾耗水的日变化和连日变化规律 ,以及栓皮栎树干基部和树冠大枝边材液流的差异 ,并进行了理论推导 ,同时分析了液流速率的波动规律与主要气象因素波动的相关性。

基于灰色神经网络与模糊控制的寒地水稻灌溉制度

【目的】精确判断寒地水稻的灌溉水量并建立适当的灌溉管理方式,保证作物正常生长需求,起到节水效果。【方法】根据寒地水稻特殊的生长环境和作物各生育期需水量,设计了基于灰色神经网络与模糊控制的寒地水稻灌溉制度,该智能灌溉制度通过建立微型气象站监测、传输稻田环境数据,并通过灰色神经网络预测理论预测出作物灌溉需水量和灌溉制度影响因子;以预测作物灌水量和作物最佳灌水量的差值及差值变化率作为模糊控制器的输入,灌溉时间长度为输出,驱动电磁阀,达到适时适量灌溉的目的。【结果】MATLAB仿真结果表明,该灌溉控制方式比传统控制方式响应速度快、超调量小、控制效果好。在东北农业大学水稻试验田的试验结果表明该灌溉控制制度的节水率为11.59%,水稻产量和结实率也有所提高;在黑龙江省建三江农场的田间试验表明该灌溉制度的节水率高达13.54%。【结论】该灌溉制度与传统控制方式相比具有很好的节水效果,能对作物各生育期灌溉需水量进行综合判断和管理,对提高水资源利用率、降低农业生产成本、实现精细农业有重要意义。