浅谈MAWS自动气象站模拟平台搭建

陈沐晨

民航福建空管分局  350209

摘要：MAWS自动气象站由于其灵活性以及经济性的设计，广泛应用于民航气象探测、水文气象应用、生态气候研究等方面。根据MAWS自身特点结合实际工作环境，本文通过搭建模拟平台的方式，展现了MAWS自动站各传感器工作性能、传输线路、数据显示效果等内容，更好的说明MAWS用于气象工作的优势。

关键词：MAWS；气象探测

1 前言

随着民航强国战略的推动，民航事业大力发展，各区域新机场的建设需要克服诸多环境因素、地理气候限制，为了保障飞行安全，准确测定多种气象要素显得十分关键。MAWS[1]由于其灵活性以及经济性的设计，对于建设环境的低要求，硬件配备的简易性，能够同时对风向风速、温度、湿度、气压、雨量等诸多气象要素进行不间断测量，广泛应用在各大民用机场。

2 自动气象站模拟平台原理

2.1 MAWS概述

基本传感器为：风向、风速[2]，气压[3]，空气温度和相对湿度（露点），雨量等，实时准确采集计算气象要素数据，为多个遥测设备、水文气象远程监控提供可扩展空间，基本设置模型如图1所示。

MAWS是作为新一代自动气象站，尤其为当地没有商用电源及通信网络，或要安装电源及通信费用高昂而设计，其灵活性及经济性的设计，同时也是水文气象和水文应用的理想选择。MAWS升级简单，即使在增加一些传感器包括云高仪、能见度仪和天气现象传感器和水质探头的情况下同样如此，这对于一些偏远机场气象设备的建设提供了便利，同样的标准系统提供所需的气象数据。利用MAWS自身的特点，也为我们在室内搭建模拟平台提供了条件。

2.2传感器介绍

温湿传感器HMP45D其中包含测量湿度和温度传感器：

1、湿度——HUMICAP 180 电容聚合传感器

量程：0—100%RH

精度：（±20℃）±1%RH

2、温度——Pt100 铂100电阻式传感器

量程：-40—+60℃

精度：（±20℃）±0.14℃

3、翻斗雨量计RG13H传感器：

利用干簧管磁铁感应，控制电压开关计数

精度：0.2mm（要求设定为0.1mm）

4、数字式气压计PTB220传感器：

对冲击和振动没反应，自动比较报警功能

精度：±0.1hPa

5、超声风传感器WS425传感器：

利用超声波探测风向风速，测量原理基于超声波传输时间，超声波从一个探头传送到另一个探头的传输时间是与风速及超声通路有关，传感器探头相互之间保持120°的偏离角，测量6个传播时间，计算3个风向。此外它还具有双向测量传输时间，风速增大，传输时间增长，风速减小，传输时间缩短，通过微控制器计算出风向风速。

风向量程：0—360°

风向精度：±2°

风速量程：0—65m/s

风速精度：±0.1m/s

6、数据采集器QML201[4]（MAWS核心）：

提供高精度工厂校准的扩展操作温度范围，32位CPU，16位A/D转换和自动校准，现场数据记录，

串行I /O端口：RS-232、RS-485、SDI12。

2.3 模拟平台线路分析

1、供电线路

由220VAC市电接入开关电源（15VDC 30W），目的是进行变压、整流、滤波，使得市电由交流220VAC转变为直流15VDC，直流电源直接接入数据采集器、超声风传感器、气压计进行供电工作。

2、数据采集器与各传感器接线（图1所示）

（1）数据采集器的CH0口和CH7口分别连接HMP45D的湿度和温度传感器接线；

（2）数据采集器的CHB口接RG13H；

（3）数据采集器的COM1口接WS425；

（4）数据采集器的MOD1口接PTB220；

模拟平台的数据采集器使用RS-485A模式与CDU（服务器）进行通讯，

3. 模拟平台展示

图1  数据采集器与传感器接线图

正确连接电源线路以及各传感器之后，通过对数据采集器配置的设置导入，利用数据采集器的COM0口对超声风传感器、气压计进行了工作模式设定，如图8所示，数据采集器将采集数据通过RS-485A传输至TS16MEI，经TS16MEI的port5口（根据CDU配置文件决定），最终原始数据传输进入CDU中进行处理、显示。

4 总结

基于MAWS301模式下的自动站模拟平台的搭建，不仅让气象机务员对于MAWS自动站各个传感器工作原理、数据流走向、基础配置的熟悉，甚至对于自动气象观测系统总体的构建模式、通讯原理、系统功能等都有了很具体的认识。不过在搭建过程中还是遇到了一些问题需要在今后工作中继续研究探讨：

（1）TS16MEI配置中terminate与unterminate的区别；

（2）使用RS-485传输是否比RS-232稳定；

（3）界面显示中独立设计自动站数据显示。

自动站模拟平台的搭建学习过程中积累的经验，为今后气象自动站功能优化、模块拓展打下了坚实基础，为航空气象服务、民航事业发展乃至环境气候研究提供了强有力的支持。

5 参考文献

[1] Vaisala 自动站MAWS301用户手册。

[2] Vaisala  WS425用户手册。

[3] Vaisala  PTB220用户手册。

[4] Vaisala  QML201用户手册。

[5] 苏小浩. Vaisala MAWS201型便携式自动气象站的研究与使用[J]. 装备制造技术, 2021(012):000.

[6] 周嘉健, 王沛东, 徐黄飞,等. 新型自动气象站(DZZ1-2)故障统计分析平台开发及应用[J]. 微计算机信息, 2021, 000(002):45-48.

[7] 胡帆, 赵泉钦, 张正. 民航机场自动气象站传感器的现场校准[J]. 气象水文海洋仪器, 2020, 37(1):4.

作者简介：陈沐晨（1989.07）男，汉族，福建省莆田人，硕士研究生学历，工程师，从事气象机务员工作。