導(dǎo)語(yǔ)：智能電源在自動(dòng)氣象觀測(cè)站的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

智能電源在自動(dòng)氣象觀測(cè)站保障中的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，氣象觀測(cè)設(shè)備自動(dòng)化程度越來越高，研發(fā)氣象觀測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，非設(shè)備損毀性故障通過相應(yīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)就顯得尤為重要[1]。通過總結(jié)近幾年自動(dòng)氣象站故障情況，供電是影響自動(dòng)氣象站穩(wěn)定運(yùn)行的重要原因之一。針對(duì)自動(dòng)氣象站的電源系統(tǒng)進(jìn)行的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)也受到關(guān)注，如于子敏等，設(shè)計(jì)的國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站蓄電池智能控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就解決了國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站蓄電池狀態(tài)監(jiān)控及蓄電池維護(hù)問題[2]。智能電源作為高智能的電源監(jiān)控管理設(shè)備也被應(yīng)用到地震觀測(cè)站中，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震臺(tái)站電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控[3]。

本文介紹了濱州本地自動(dòng)氣象站故障情況及自動(dòng)站供電現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了自動(dòng)氣象站智能電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路、結(jié)構(gòu)組成、安裝方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)氣象站電源的遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制，提高野外自動(dòng)氣象站的維護(hù)效率。

1自動(dòng)氣象站設(shè)備故障情況

濱州市地處魯北西部，全市擁有區(qū)域自動(dòng)氣象站74座，這些區(qū)域站為地方政府提供氣象服務(wù)發(fā)揮著無可替代的作用。探測(cè)環(huán)境、傳感器、供電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等都是自動(dòng)氣象站正常運(yùn)行的影響因素，自動(dòng)氣象站故障則會(huì)影響氣象觀測(cè)資料的代表性、準(zhǔn)確性、比較性[4]。根據(jù)山東省區(qū)域自動(dòng)站近3年故障單統(tǒng)計(jì)，區(qū)域自動(dòng)氣象站因供電系統(tǒng)故障、采集器死機(jī)及其他通過重啟設(shè)備可以解決的故障約有425起，約占總故障量的25%。濱州市自動(dòng)氣象觀測(cè)站（包括國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站）因供電系統(tǒng)故障、采集器死機(jī)及其他通過重啟設(shè)備可以解決的故障約有59起，約占總故障量的26%。由此看出自動(dòng)氣象站的穩(wěn)定運(yùn)行，供電系統(tǒng)是一個(gè)重要因素。智能電源的在氣象區(qū)域站的安裝使用解決了因一個(gè)小問題造成的氣象區(qū)域站設(shè)備故障，維修效率顯著提高，節(jié)約了維護(hù)成本。

2自動(dòng)氣象觀測(cè)站的供電現(xiàn)狀

濱州市氣象自動(dòng)觀測(cè)站眾多，有大量的無人值守的區(qū)域自動(dòng)站位于自然條件相對(duì)惡劣的室外，當(dāng)前氣象區(qū)域站的電源系統(tǒng)采用的是12V直流蓄電池與太陽(yáng)能供電的直流供電系統(tǒng)，這種供電系統(tǒng)由電源控制器、太陽(yáng)能電池板、蓄電池等組成。由于區(qū)域站觀測(cè)要素少，采集器只具有生成數(shù)據(jù)文件的功能，無法生成自動(dòng)站狀態(tài)文件，無法對(duì)自動(dòng)站的傳感器采集狀態(tài)、電源充電、供電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視及控制。當(dāng)自動(dòng)站設(shè)備故障時(shí)，值班人員往往通過發(fā)現(xiàn)沒有觀測(cè)數(shù)據(jù)來判斷自動(dòng)站故障，無法判斷具體故障點(diǎn)，然后在通知維護(hù)保障人員去現(xiàn)場(chǎng)去排查故障再維修，這樣維修時(shí)間長(zhǎng)、維修成本較高，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行周期較長(zhǎng)。國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站的電源系統(tǒng)采用交流供電系統(tǒng)，由市交流電、UPS不間斷電源、蓄電池等組成。國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站較區(qū)域自動(dòng)站相比，因有值班人員定期在臺(tái)站值班，探測(cè)環(huán)境更好、設(shè)備維護(hù)更加及時(shí)，再者其電源系統(tǒng)主要通過交流供電，因此其運(yùn)行更加穩(wěn)定。但隨著綜合氣象觀測(cè)的現(xiàn)代化改革，有許多國(guó)家氣象觀測(cè)站將變?yōu)闊o人值守臺(tái)站，這樣無法及時(shí)對(duì)設(shè)備狀態(tài)無法實(shí)時(shí)監(jiān)控。以上兩種電源系統(tǒng)為傳統(tǒng)意義上的供電系統(tǒng)，都無法對(duì)設(shè)備的供電進(jìn)行智能及時(shí)的管理、監(jiān)視及控制。

3智能電源構(gòu)成及設(shè)計(jì)思路

智能電源由太陽(yáng)能充電控制模塊、短信通訊模塊、控制器模塊、蓄電池模塊等組成的超低功耗集成模塊。太陽(yáng)能充電控制模塊可以實(shí)現(xiàn)一路太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)為穩(wěn)壓的13.8V的蓄電池充電電壓。短信通訊模塊可以定時(shí)接受用戶端發(fā)送的遠(yuǎn)程指令并進(jìn)行回復(fù)，完成無線通信。蓄電池模塊完成電能存儲(chǔ)和電能的釋放?？刂破髂K可以完成接受用戶端指令信息，檢測(cè)蓄電池電量?jī)?chǔ)存狀態(tài)，控制太陽(yáng)能充電控制模塊、蓄電池模塊之間的電能傳輸，同時(shí)控制器還控制智能電源的休眠功能，降低智能電源使用功耗。智能電源的使用分兩種：一種是應(yīng)用于區(qū)域自動(dòng)氣象站的智能電源，此電源的工作方式是把太陽(yáng)能電池板輸出電壓轉(zhuǎn)換到適合蓄電池充電的電壓，白天智能電源對(duì)蓄電池充電，對(duì)采集器進(jìn)行供電；夜晚控制蓄電池對(duì)采集器進(jìn)行供電。智能電源通過控制器模塊對(duì)蓄電池的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控及通斷電控制，用戶端通過短信發(fā)送指令來遠(yuǎn)程監(jiān)控或控制設(shè)備（圖1）。另一種是應(yīng)用于交流電的國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站。其工作方式是智能電源接在采集器或傳感器電源箱內(nèi)變壓器（交流變直流）的后端，直接對(duì)蓄電池進(jìn)行監(jiān)控與控制。當(dāng)收到監(jiān)控指令時(shí)，智能電源將蓄電池狀態(tài)發(fā)送給用戶端；當(dāng)收到控制指令時(shí)，智能電源可直接斷開或關(guān)閉蓄電池與采集器的電路連接，達(dá)到控制、重啟采集器的目的（圖2）。智能電源在自動(dòng)氣象站電源系統(tǒng)中的應(yīng)用是全新的具有重大意義的技術(shù)改造。它與氣象數(shù)據(jù)采集器的配套使用，使自動(dòng)氣象站裝備保障管理更為全面智能。其監(jiān)控的電源系統(tǒng)變量主要包括:蓄電池供電參數(shù)、直流輸出參數(shù)、休眠時(shí)間等。同時(shí)，它可遠(yuǎn)程對(duì)自動(dòng)站電源系統(tǒng)進(jìn)行控制，對(duì)采集器進(jìn)行斷電重啟。

4智能電源管理系統(tǒng)的安裝

智能電源管理系統(tǒng)的安裝分為自動(dòng)氣象站的硬件模塊安裝和智能電源管理平臺(tái)的軟件安裝。（1）區(qū)域自動(dòng)氣象站智能電源模塊安裝。現(xiàn)有區(qū)域自動(dòng)氣象站都為太陽(yáng)能方式供電。將太陽(yáng)能板輸出線路接入太陽(yáng)能電池板輸入接口，將蓄電池正負(fù)極接入電池充電輸出接口，將自動(dòng)站采集器供電線路接入受控供電輸出接口（圖3）。（2）具有交流電的國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象觀測(cè)站智能電源模塊安裝。智能電源模塊電池充電輸出接口連接蓄電池，自動(dòng)站采集器供電線路接入受控供電輸出接口（圖4）。（3）智能電源管理系統(tǒng)平臺(tái)軟件應(yīng)用。所有安裝了智能電源模塊的自動(dòng)氣象觀測(cè)站都通過該監(jiān)控軟件進(jìn)行電源狀態(tài)的監(jiān)控，并且通過監(jiān)控軟件遠(yuǎn)程對(duì)智能電源模塊進(jìn)行斷電通電和復(fù)位操作。監(jiān)控軟件通過召測(cè)的方式進(jìn)行監(jiān)控，即維護(hù)人員通過監(jiān)控軟件的召測(cè)功能向智能電源模塊發(fā)送命令短信，模塊受到命令后向平臺(tái)發(fā)送電源系統(tǒng)狀態(tài)信息，信息內(nèi)容包括:蓄電池的充放電電壓、負(fù)載電壓、負(fù)載電流。當(dāng)蓄電池電量低于設(shè)置閾值時(shí)，智能電源模塊也會(huì)自動(dòng)發(fā)送報(bào)警短信。（4）智能電源還可以采用移動(dòng)手機(jī)發(fā)送短信的方式控制工作狀態(tài)，可以隨時(shí)掌握自動(dòng)站電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)程斷電復(fù)位。

5效益

經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，智能電源對(duì)自動(dòng)氣象站電源系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)工作起到了積極的保障作用。（1）通過每天對(duì)智能電源管理平臺(tái)的各個(gè)自動(dòng)氣象站的檢查，能夠提前發(fā)現(xiàn)自動(dòng)站出現(xiàn)的問題，做到及早采取措施，提高了自動(dòng)站穩(wěn)定運(yùn)行率。（2）遠(yuǎn)程解決自動(dòng)站各類死機(jī)問題。自動(dòng)氣象站的采集器、通訊模塊及有些智能傳感器分采會(huì)出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)，按照以往的情況就需要裝備保障人員前往自動(dòng)站進(jìn)行解決。安裝了智能電源模塊后，裝備保障人員就可以通過智能電源管理平臺(tái)或者手機(jī)對(duì)自動(dòng)站端的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程斷電復(fù)位，不但提高了工作效率，而且減少了去現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的次數(shù)，降低了維護(hù)成本。

6結(jié)束語(yǔ)

智能電源在濱州市自動(dòng)氣象站試運(yùn)行以來，對(duì)國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站的運(yùn)行率和區(qū)域自動(dòng)氣象站的運(yùn)行維護(hù)效率都有了顯著提高。濱州市區(qū)域自動(dòng)氣象站分布較廣，如果采取以往的方式去自動(dòng)站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且維護(hù)成本較大。因此，區(qū)域或國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站安裝智能電源，裝備保障中心安裝智能電源管理系統(tǒng)就可以智能化管理各個(gè)無人值守的自動(dòng)氣象站的電源系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握臺(tái)站運(yùn)行狀態(tài)，提高了工作效率，做到提前發(fā)現(xiàn)臺(tái)站問題、及時(shí)解決處理。

參考文獻(xiàn)

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作者:劉 非 田世芹 孫亞麗 單位:濱州市氣象局