自动气象观测系统简介课件

自动气象观测系统

自动气象观测系统[MH/T4016.4-2008]

AWOS：AutomaticWeatherObservingSystem

包括测量跑道视程、常规气象要素、

云和天气现象等传感器以及相应的监控和

远程显示的集成自动化系统。自动气象站[MH/T4016.4-2008]

AWS：AutomaticWeatherStation

能自动观测和传递气压、气温、相对湿度（或露点）、风向、风速和雨量等常规气象要素信息的观测装置。自动气象观测系统厂家生产厂家芬兰维萨拉公司

芬兰首都赫尔辛基

全世界目前有超过100个国家使用VAISALA公司的产品，主要分布在欧洲、北美洲及亚太地区。自动气象观测系统厂家（二）自动气象观测系统组成

中央处理单元CDU(s)

切换单元（Switch-overUnit），用于双CDUs系统

传感器及自动气象站

不间断电源（UPS）

局域/广域网（LAN/WAN）

工作站(OWS,FWS,RCM,WV)

专用数据显示器:DD50,WD30,WD50(可选)

AFTN(可选)

为其它系统所设的串行数据输出(可选)

为其它系统所设的TCP/IP数据包输出(可选)

跑道传感器配置图

1_CLOUD_SENSOR2_CLOUD_SENSOR3_CLOUD_SENSOR4_CLOUD_SENSOR1_WIND_SENSOR2_WIND_SENSOR3_WIND_SENSOR2_TU_SENSOR1_RAIN_SENSOR1_SR_SENSOR2_PRESSURE_SENSOR4_WIND_SENSOR6_WIND_SENSOR3_RVV_SENSOR2_RVV_SENSOR1_RVV_SENSOR6_RVV_SENSOR4_RVV_SENSOR5_WIND_SENSOR5_TU_SENSOR5_PRESSURE_SENSOR5_RVV_SENSORQFE:PRESSURE_xCQFE:PRESSURE_xAQFE:PRESSURE_xBQFE:PRESSURE_xDRWYdir:Smaller(Left)RWYdir:Larger(Right)RWYdir:Smaller(Right)RWYdir:Larger(Left)1_TU_SENSOR1_PRESSURE_SENSOR3_TU_SENSOR3_PRESSURE_SENSOR4_TU_SENSOR4_PRESSURE_SENSOR6_TU_SENSOR6_PRESSURE_SENSOR

外场传感器路由

MIDASIVRS-232Modem光纤RS-485电流环UHF无线电1013.2信号适配器云高仪风传感器自动气象站Digiboard气压计大气透射仪MIDASIV数据流程

天气现象“天气现象代码"传感器数据传输应用数据接收数据传播气象计算应用应用应用程序运行在WindowsNT4.0Workstation操作系统下

MIDASIVCDUs与工作站应用软件是相互独立的工作站的数量没有特别限制工作站和MIDASIV应用程序分为以下四种用户观测员(OWS)预报员(FWS)维修人员(RCM)实时天气信息的使用者(WV)工作站连接系统主机每个工作站都同时与两个MIDASIVCDU连接每个应用程序都自动接收在线(active)CDU的数据CDUACDUB应用程序在线(Active)CDUMIDASIV工作站应用程序界面

应用程序界面（三）应用程序界面（四）应用程序界面（五）应用程序界面（七）应用程序界面（八）MIDASIV用户应用程序

观测终端应用程序

WeatherViewMETAR/SPECIEventMonitorASCIILogViewActualsAFTNMonitor(optional)SYNOP(optional)

预报终端应用程序

WeatherViewMETAR/SPECIEventMonitorASCIILogViewAFTNMonitor(optional)TAF(optional)SIGMET(optional)WeatherView程序中字符颜色的含义数据状态数据正常(NORMAL)数据值超过预设的数据有效范围(INVALID)数据是人工输入值(MANUAL)或是由备份传感设备提供的(BACKUP)数据最近未更新还没有足够的数据计算出统计平均值，或其它不确定因素收不到相应数据字符颜色灰色背景，黑色字符红色背景，黑色字符

黄色背景，黑色字符

白色背景，黑色字符显示“/////”，灰色背景，黑色字符气象要素的计算计算由CDUs完成计算出1，2和10分钟的平均值、最小值和最大值风数据的计算

QNH,QFE,QFF三种气压值的计算露点值计算

RVR值计算云高值计算气象要素的计算:平均值计算系统启动后，即时值马上显示在各自的数据框中系统需要2到10分钟来收集平均值计算所需要的数据

2分钟和10分钟平均值计算需要60％的有效数据AWOS室外部分传感器（SENSOR)

温度/相对湿度传感器HMP45DHMP155

风向风速传感器WAA151/WAV151WMT700

气压传感器DPA503PTB220PTB330

大气透射仪MITRASLT31

云高仪CT25KCL31

前向散射能见度仪FD12FS11

天气传感器FD12PPWD12PWD22

雨量传感器RG13

背景光亮度仪LM11LM21

道面传感器DRS511NEW自动气象站MILOS520MAWS301温湿传感器温湿传感器HMP45DHMP155温湿度传感器安装安装点位于距跑道中心线120米，跑道头300米附近的观测场内。（导航设备下滑台附近）温湿度传感器安装在自动气象站安装杆的横臂百叶箱内。安装位置离地面约1.5米。数据接入自动气象站。温湿传感器技术指标温度测量范围：–40℃~+60℃精度：士0．2℃分辨率：士0．1℃湿度测量范围：0.8~100%精度：士2%0~90%

士3%90~100%长期稳定性：<１％/年温度变化的影响：士0.05%／℃温湿传感器校准

按照说明书温湿传感器每年需要进行校准，由于没有校准的专用工具，并且各地地方气象局能进行鉴定，所以一般都是每年送地方气象局对传感器进行鉴定。

风向风速传感器风向风速传感器WAA151/WAV151风向风速传感器WMT700

风向风速安装图安装点位于距跑道中心线120米，跑道头300米附近的观测场内。（导航设备下滑台附近）10米风杆，风杆顶端配有避雷针。数据接入自动气象站。风向风速传感器技术指标风速测量范围：0~75m/s门槛风速：0.4m/s精确度：±0.1m/s0~10m/s±2%10~75m/s风向测量范围：0~360°

分辨率：5．625°

门槛风速：0.3m/s

气压传感器气压传感器DPA503PTB220气压传感器（二）

PTB330气压传感器安装气压传感器技术指标精度：±0.3hPa(800～1050hPa，+5～+55℃)±0.5hPa（500～1050hPa，–40～+55℃）分辨率：0.1hPa

雨量计雨量传感器RG13安装点位于距跑道中心线120米，跑道头300米附近的观测场内。（导航设备下滑台附近）距地面70cm。利用干簧管磁铁感应，控制电压开关计数。翻斗每翻转一次为0.2mm降水量。

云高仪云高仪（CT25K)云高仪（CL31）云高仪测量原理

SAMPLE#500(50us)LastinthescanTOTALTRAVELOFLIGHT50,000ft24,950ft100ft50ft0ftSAMPLE#499(49,9us)REFLECTEDLIGHTSAMPLE#2(200ns)SAMPLE#1(100ns)TOTALTRAVELOFLIGHT100ftTopLevel25,000ftSAMPLE#0(0ns)FirstinthescanH=c*tCT25K工作原理云高仪CT25K用于测量云高和垂直能见度。CT25K云高仪运用了脉冲二极管激光LIDAR技术（LIDAR＝Lightdetectionandranging），在垂直或接近垂直的方向上发送激光脉冲。霾、雾、霭、雪幡、降水和云对光反向散射的反射都作为激光脉冲测量天空状况。得到的反向散射分部图（如信号强度与高度对比）被保存起来并进行处理，从而检测云层基线。知道光速及激光脉冲的发送和反向散射信号之间的时间延迟后，就可知云层基线的高度。云高仪安装建议安装位置为跑道延长线上，距跑道头300米处。各地根据实际情况可以安装在此位置附近，例如广州目前是安装在距跑道中心线120米，距跑道头300米处（导航航向台附近）。云高仪安装可以倾斜角度。CT25K云高仪性能指标测量范围： 0∼7.5km(0∼25000ft)精度： ±2％±1/2x[分辨率]分辨率： 15m(50ft)云高仪维护周期性维护主要是窗口的清洁。唯一的机械运动部件-----窗口调节空气鼓风机的正常功能也需要检查。

前向散射能见度仪前向散射能见度仪FD12

前向散射能见度仪FS11 前向散射能见度仪FD12安装距跑道中心线120米跑道中间处。传感器测量高度离跑道面2.5米。散射测量散射光强和消光系数成比例（通常忽略光的吸收）前向散射仪通过测量光束的散射光强估算出消光系数散射光强大=>消光系数大散射光强小=>消光系数小发射机接收机FD12工作原理

发射管接收管气象光学视程MOR定义色温为2700K的白炽灯发出的平行光束，经大气衰减到起始值的0.05时，在大气中所经过的距离。100%光强5%光强MORMOR测量MOR可以通过测量光的衰减（消光系数）得到，这些光的衰减包括散射和吸收。轻雾浓雾（大)晴朗(小

)

雾距离x光量F0=100%F=5%F=F0e-xFD12的校准FD12的校准分两步：将小挡板放置在接收测头或发射测头内，然后进行零校准；安装不透明散射器，进行模拟值校准。

天气现象传感器天气现象传感器FD12PFD12P包含了3个部分：FD12前向散射能见度仪感雨器温度传感器天气现象传感器安装安装点位于距跑道中心线120米，跑道头300米附近的观测场内。（导航设备下滑台附近）传感器测量高度离跑道面2.5米。天气现象传感器FD12P天气现象传感器PWD22FD12P组成

FD12PCONTROLLERRAINDETECTORTRANS-MITTERRECEIVERTemperatureSensorPOWERSUPPLYMODEMRS-232/RS-485SERIALLINE115/230VAC50/60Hz10.8VDCInterfaceVOLTAGEREGU-LATORFD12P工作原理

光信号（和雨滴大小成比例）电容信号（和含水量成比例）降水强度(光)降水强度（电容）强度比(光/电容)

强度比<1.0->液态降水

强度比>1.0->固态（或混合）降水ScalingScaling“RAININTENSITYSCALE”“DRDSCALE”FD12P工作原理FD12P结合了能见度、感雨器、温度传感器的信息，可以得到当前的天气现象。

大气透射仪MITRAS大气透射仪LT31大气透射仪

大气透射仪安装安装点位于距跑道中心线120米，跑道头300米附近的观测场内。（导航设备下滑台附近）传感器测量高度离跑道面2.5米。大气透射仪结构原理MITRAS污染补偿VISIBILITY（能见度）和MOR气象光学视程是WMO定义的描述大气光学状况的基本参数。MOR值与人的观测能见度非常接近（白天）。MOR可以定义为一个纯粹的物理量，可以进行测量。大气透射仪测量原理Visibility=-3xBaselineln(Transmittance)WhereTransmittance=K1Receivedlightintensity=K1R(I)TransmittedlightintensityTM(I)andK1issetbytechniciansduringgoodvisibility大气透射仪测量MOR值

MOR=-3xBaselineln(Transmittance)基线长度 35m 50m 75m 100m

Transmittance

Visibilities(m)atdifferentbaselines0.995 20.947 29.925