1. Kahulugan at pag-andar ng mga istasyon ng panahon
Ang Weather Station ay isang sistema ng pagsubaybay sa kapaligiran batay sa teknolohiya ng automation, na maaaring mangolekta, magproseso at magpadala ng data ng kapaligiran sa atmospera sa real time. Bilang imprastraktura ng modernong meteorological observation, ang mga pangunahing tungkulin nito ay kinabibilangan ng:
Pagkuha ng data: Patuloy na itinatala ang temperatura, halumigmig, presyon ng hangin, bilis ng hangin, direksyon ng hangin, pag-ulan, intensity ng liwanag at iba pang mga pangunahing parameter ng meteorolohiko
Pagproseso ng data: Pag-calibrate ng data at kontrol sa kalidad sa pamamagitan ng mga built-in na algorithm
Pagpapadala ng impormasyon: Suportahan ang 4G/5G, satellite communication at iba pang multi-mode data transmission
Babala sa sakuna: Ang matinding lagay ng panahon ay nagpapalitaw ng mga agarang alerto
Pangalawa, ang sistema ng teknikal na arkitektura
Sensing layer
Sensor ng temperatura: Platinum resistance PT100 (katumpakan ±0.1℃)
Humidity sensor: Capacitive probe (range 0-100%RH)
Anemometer: Ultrasonic 3D wind measurement system (resolution 0.1m/s)
Pagsubaybay sa ulan: Tipping bucket rain gauge (resolution 0.2mm)
Pagsusukat ng radiation: Photosynthetically active radiation (PAR) sensor
Layer ng data
Edge Computing Gateway: Pinapatakbo ng ARM Cortex-A53 processor
Storage system: Suportahan ang lokal na storage ng SD card (maximum na 512GB)
Pag-calibrate ng oras: GPS/ Beidou dual-mode timing (katumpakan ±10ms)
Sistema ng enerhiya
Dual power solution: 60W solar panel + lithium iron phosphate na baterya (-40 ℃ mababang kondisyon ng temperatura)
Pamamahala ng kuryente: Dynamic na teknolohiya sa pagtulog (standby power <0.5W)
Pangatlo, mga sitwasyon ng aplikasyon sa industriya
1. Mga Kasanayan sa Matalinong Pagsasaka (Dutch Greenhouse Cluster)
Plano sa pag-deploy: Mag-deploy ng 1 istasyon ng micro-weather bawat 500㎡ greenhouse
Application ng data:
Babala ng hamog: awtomatikong pagsisimula ng circulation fan kapag humidity >85%
Pag-iipon ng liwanag at init: pagkalkula ng epektibong accumulated temperature (GDD) upang gabayan ang pag-aani
Precision irrigation: Kontrol ng tubig at sistema ng pataba batay sa evapotranspiration (ET)
Data ng benepisyo: Pagtitipid ng tubig 35%, nabawasan ng 62% ang insidente ng downy mildew
2. Airport Low-level Wind Shear Warning (Hong Kong International Airport)
Networking scheme: 8 gradient wind observation tower sa paligid ng runway
Algoritmo ng maagang babala:
Pahalang na pagbabago ng hangin: pagbabago ng bilis ng hangin ≥15kt sa loob ng 5 segundo
Vertical wind cutting: pagkakaiba sa bilis ng hangin sa 30m altitude ≥10m/s
Mekanismo ng pagtugon: Awtomatikong pinalitaw ang alarma ng tore at ginagabayan ang pag-ikot
3. Efficiency optimization ng photovoltaic power station (Ningxia 200MW Power Station)
Mga parameter ng pagsubaybay:
Temperatura ng bahagi (backplane infrared monitoring)
Horizontal/inclined plane radiation
Index ng pag-deposito ng alikabok
Matalinong regulasyon:
Bumababa ang output ng 0.45% para sa bawat 1 ℃ na pagtaas ng temperatura
Nati-trigger ang awtomatikong paglilinis kapag umabot sa 5% ang akumulasyon ng alikabok.
4. Pag-aaral sa Urban Heat Island Effect (Shenzhen Urban Grid)
Network ng pagmamasid: 500 micro-station ang bumubuo ng 1km×1km grid
Pagsusuri ng data:
Paglamig na epekto ng berdeng espasyo: average na pagbabawas ng 2.8 ℃
Ang density ng gusali ay positibong nauugnay sa pagtaas ng temperatura (R²=0.73)
Impluwensya ng mga materyales sa kalsada: ang pagkakaiba ng temperatura ng aspalto na simento sa araw ay umabot sa 12 ℃
4. Direksyon ng teknolohikal na ebolusyon
Multi-source data fusion
Laser radar wind field scan
Temperatura at halumigmig na profile ng microwave radiometer
Satellite cloud image real-time na pagwawasto
Ai-pinahusay na application
LSTM neural network precipitation forecast (pinabuting katumpakan ng 23%)
Modelo ng three-dimensional atmospheric diffusion (Chemical Park Leakage Simulation)
Bagong uri ng sensor
Quantum gravimeter (katumpakan ng pagsukat ng presyon 0.01hPa)
Terahertz wave precipitation particle spectrum analysis
V. Karaniwang kaso: Mountain flood warning system sa gitnang bahagi ng Yangtze River
Arkitektura ng deployment:
83 awtomatikong istasyon ng panahon (mountain gradient deployment)
Pagsubaybay sa lebel ng tubig sa 12 hydrographic station
Radar echo assimilation system
Modelo ng maagang babala:
Flash flood index = 0.3×1h intensity ng ulan + 0.2× soil moisture content + 0.5× topographic index
Pagiging epektibo ng tugon:
Ang lead ng babala ay tumaas mula 45 minuto hanggang 2.5 oras
Noong 2022, matagumpay naming binalaan ang pitong mapanganib na sitwasyon
Ang mga nasawi ay bumaba ng 76 porsyento taon-sa-taon
Konklusyon
Ang mga modernong istasyon ng lagay ng panahon ay nabuo mula sa iisang kagamitan sa pagmamasid hanggang sa intelligent na mga iot node, at malalim na inilalabas ang kanilang data value sa pamamagitan ng machine learning, digital twin at iba pang mga teknolohiya. Sa pagbuo ng WMO Global Observing System (WIGOS), ang high-density at high-precision meteorological monitoring network ay magiging pangunahing imprastraktura upang tugunan ang pagbabago ng klima at magbigay ng pangunahing suporta sa desisyon para sa napapanatiling pag-unlad ng tao
Oras ng post: Peb-17-2025