1. Дефиниција и функције метеоролошких станица
Метеоролошка станица је систем за праћење животне средине заснован на технологији аутоматизације, који може да прикупља, обрађује и преноси податке о атмосфери у реалном времену. Као инфраструктура модерног метеоролошког посматрања, њене основне функције укључују:
Прикупљање података: Континуирано бележите температуру, влажност, ваздушни притисак, брзину ветра, правац ветра, падавине, интензитет светлости и друге основне метеоролошке параметре
Обрада података: Калибрација података и контрола квалитета путем уграђених алгоритама
Пренос информација: Подржава 4G/5G, сателитску комуникацију и друге вишемодалне преносе података
Упозорење на катастрофу: Екстремни временски прагови покрећу тренутна упозорења
Друго, техничка архитектура система
Сензорски слој
Сензор температуре: Платински отпорник PT100 (тачност ±0,1℃)
Сензор влажности: Капацитивна сонда (опсег 0-100% релативне влажности)
Анемометар: Ултразвучни 3Д систем за мерење ветра (резолуција 0,1 м/с)
Праћење падавина: Кишомер са превртањем канте (резолуција 0,2 мм)
Мерење зрачења: Сензор фотосинтетски активног зрачења (PAR)
Слој података
Edge Computing Gateway: Покреће га ARM Cortex-A53 процесор
Систем за складиштење: Подржава локално складиштење на SD картици (максимално 512GB)
Калибрација времена: GPS/Beidou двомодно мерење времена (тачност ±10ms)
Енергетски систем
Двоструко решење за напајање: соларни панел од 60 W + литијум-гвожђе-фосфатна батерија (услови ниске температуре од -40℃)
Управљање напајањем: Технологија динамичког спавања (снага у стању приправности <0,5 W)
Треће, сценарији примене у индустрији
1. Паметне пољопривредне праксе (холандски кластер пластеника)
План распоређивања: Поставити 1 микро-метеоролошку станицу по стакленику од 500㎡
Апликација за податке:
Упозорење о роси: аутоматско покретање циркулационог вентилатора када је влажност >85%
Акумулација светлости и топлоте: израчунавање ефективне акумулиране температуре (ГДД) за вођење жетве
Прецизно наводњавање: Контрола система воде и ђубрива на основу евапотранспирације (ЕТ)
Подаци о користима: Уштеда воде 35%, учесталост перјанице смањена 62%
2. Упозорење на смицање ветра на ниској висини аеродрома (Међународни аеродром Хонг Конг)
Шема умрежавања: 8 торњева за посматрање градијента ветра око писте
Алгоритам раног упозоравања:
Хоризонтална промена ветра: промена брзине ветра ≥15 чворова у року од 5 секунди
Вертикално сечење ветра: разлика брзине ветра на надморској висини од 30 м ≥10 м/с
Механизам реаговања: Аутоматски активира аларм торња и води излазак из круга
3. Оптимизација ефикасности фотонапонске електране (електрана Нингсја од 200 MW)
Параметри праћења:
Температура компоненти (инфрацрвено праћење задње плоче)
Зрачење хоризонталне/косе равни
Индекс таложења прашине
Интелигентна регулација:
Излаз се смањује за 0,45% за сваки пораст температуре од 1℃
Аутоматско чишћење се покреће када накупљање прашине достигне 5%
4. Студија о ефекту градског топлотног острва (Шенженска градска мрежа)
Мрежа за посматрање: 500 микростаница формира мрежу од 1 км × 1 км
Анализа података:
Хладни ефекат зелених површина: просечно смањење од 2,8 ℃
Густина насељености је позитивно корелирана са порастом температуре (R²=0,73)
Утицај материјала пута: температурна разлика асфалтног коловоза током дана достиже 12℃
4. Правац технолошке еволуције
Фузија података из више извора
Скенирање поља ветра ласерским радаром
Профил температуре и влажности микроталасног радиометра
Корекција сателитске слике облака у реалном времену
Апликација побољшана вештачком интелигенцијом
Прогноза падавина помоћу LSTM неуронске мреже (побољшана тачност за 23%)
Тродимензионални модел атмосферске дифузије (Симулација цурења у хемијском парку)
Нови тип сензора
Квантни гравиметар (тачност мерења притиска 0,01 hPa)
Анализа спектра честица падавина терахерцних таласа
V. Типичан случај: Систем упозорења на поплаве у планинама у средњем току реке Јангце
Архитектура имплементације:
83 аутоматске метеоролошке станице (распоређивање на планинском градијенту)
Праћење нивоа воде на 12 хидрографских станица
Систем за асимилацију радарског одјека
Модел раног упозоравања:
Индекс бујичних поплава = 0,3×1-часовни интензитет кише + 0,2× садржај влаге у земљишту + 0,5× топографски индекс
Ефикасност одговора:
Упозорење је предност повећано са 45 минута на 2,5 сата
У 2022. години успешно смо упозорили на седам опасних ситуација
Број жртава је мањи за 76 одсто у односу на исти период прошле године
Закључак
Модерне метеоролошке станице су се развиле од опреме за једно посматрање до интелигентних IoT чворова, а вредност њихових података се значајно ослобађа кроз машинско учење, дигиталне близанце и друге технологије. Развојем Глобалног система за посматрање Светске метеоролошке организације (WIGOS), мрежа за метеоролошко праћење високе густине и високе прецизности постаће основна инфраструктура за решавање климатских промена и пружање кључне подршке доношењу одлука за одрживи људски развој.
Време објаве: 17. фебруар 2025.