自动气象观测系统简介.ppt

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1、,自动气象观测系统,自动气象观测系统,MH/T 4016.4-2008 AWOS：Automatic Weather Observing System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/T 4016.4-2008 AWS：Automatic Weather Station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。,自动气象观测系统型号,AviMeT AWOS(南宁、郑州、长沙。）MIDAS IV AWOS（广州、深圳。）AWOS2000 AWOS（海口。）MIDAS

2、600 AWOS（）,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-over Unit），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),MIDAS IV

3、 系统组成,MIDAS IVCENTRAL DATA UNIT,AFTN 线 RS-232,CDU 显示器,CDU 显示器,HUB/开关,观测员工作站,维护工作站,预报员工作站,LAN,CDU B,CDU A,天气显示工作站,云高仪,场地站过来的Modem线缆,云高仪,大气透射仪和背景光传感器,风显示器,modem,室内,室外,天气现象传感器,跑道灯光,RS485,大气透射仪和背景亮度计,前散射传感器,中央风站,闪电传感器,气象站-风向风速-温度湿度-压力-雨量计,跑道传感器配置图,1_CLOUD_SENSOR,2_CLOUD_SENSOR,3_CLOUD_SENSOR,4_CLOUD_SEN

4、SOR,1_WIND_SENSOR,2_WIND_SENSOR,3_WIND_SENSOR,2_TU_SENSOR,1_RAIN_SENSOR,1_SR_SENSOR,2_PRESSURE_SENSOR,4_WIND_SENSOR,6_WIND_SENSOR,3_RVV_SENSOR,2_RVV_SENSOR,1_RVV_SENSOR,6_RVV_SENSOR,4_RVV_SENSOR,5_WIND_SENSOR,5_TU_SENSOR,5_PRESSURE_SENSOR,5_RVV_SENSOR,QFE:PRESSURE_xC,QFE:PRESSURE_xA,QFE:PRESSURE_xB,

5、QFE:PRESSURE_xD,RWY dir:Smaller(Left),RWY dir:Larger(Right),RWY dir:Smaller(Right),RWY dir:Larger(Left),1_TU_SENSOR,1_PRESSURE_SENSOR,3_TU_SENSOR,3_PRESSURE_SENSOR,4_TU_SENSOR,4_PRESSURE_SENSOR,6_TU_SENSOR,6_PRESSURE_SENSOR,外场传感器路由,MIDAS IV,RS-232,Modem,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

6、气象站,Digiboard,气压计,大气透射仪,MIDAS IV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,MIDAS IV 软件结构,输入/输出系统,Sensors传感器,告警处理,气象数据计算,信息生成,状态诊断,数据获取与传播,数 据 处 理 与 分 析,数据显示与编辑,实况数据显示Weather View,发报模块METAR/SPECI,事件查看器Event Monitor,SYNOP发报SYNOP,人工修正Actuals,文本记录监视ASCII Log View,应用工具条ApplicationToolbar,诊断监视器Dia

7、gnosticsMonitor,数字显示器,TCP/IP,数据存储服务,系 统 对 象,TCP/IP,TCP/IP,趋势报发报TAF,SIGMET发报SIGMET,AFTN,应用程序,运行在 Windows NT 4.0 Workstation 操作系统下 MIDAS IV CDUs 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 MIDAS IV 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 MIDAS IV CDU 连接 每个应用程序都自动接收在线(active)CDU

8、的数据,CDU A,CDU B,应用程序,在线(Active)CDU,MIDAS IV 工作站,应用程序界面,应用程序界面（二）,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（六）,应用程序界面（七）,应用程序界面（八）,MIDAS IV用户应用程序,观 测 终 端 应 用 程 序 Weather View METAR/SPECI Event Monitor ASCII Log View Actuals AFTN Monitor(optional)SYNOP(optional),预 报 终 端 应 用 程 序 Weather View METAR/SPECI Eve

9、nt Monitor ASCII Log View AFTN Monitor(optional)TAF(optional)SIGMET(optional),MIDAS IV用户应用程序（二）,维 修 终 端 用 户 程 序Diagnostic MonitorEvent MonitorSensorIO MonitorSensor Terminal,天 气 实 况 终 端 应 用 程 序Weather View,Weather View 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

10、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,EV

11、ENT MONITOR,AWOS室外部分,传感器（SENSOR)温度/相对湿度传感器 HMP45D HMP155风向风速传感器 WAA151/WAV151 WMT700气压传感器 DPA503 PTB220 PTB330大气透射仪 MITRAS LT31云高仪 CT25K CL31前向散射能见度仪 FD12 FS11天气传感器 FD12P PWD12 PWD22雨量传感器 RG13背景光亮度仪 LM11 LM21 道面传感器 DRS511,NEW,自动气象站,MILOS520,MAWS 301,温湿传感器,温湿传感器,HMP45D,HMP155,温湿度传感器安装,安装点位于距跑道中心线120米

12、，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 02 分辨率：士01,湿度测量范围：0.8 100%精度：士 2%0 90%士 3%90 100%长期稳定性：/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

13、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：075 m/s门槛风速：0.4 m/s精确度：0.1 m/s 010 m/s 2%1075 m/s,风向测量范围：0 360 分辨率：5625 门槛风速：0.3 m/s,气压传感器,气压传感器,DPA503,PTB220,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：0.3 hPa(8001050hPa，+5+55)0.5 hPa（5001050hPa，40+55）分辨率：0.1 h

14、Pa,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 0.2 mm 降水量。,云高仪,云高仪（CT25K),云高仪（CL31）,云高仪测量原理,SAMPLE#500(50 us)Last in the scan,TOTAL TRAVELOF LIGHT 50,000ft,24,950 ft,100 ft,50 ft,0 ft,SAMPLE#499(49,9 us),REFLECTED LIGHT,SAMPLE#2(200 ns),SAMPLE#1(100 n

15、s),TOTAL TRAVELOF LIGHT 100 ft,Top Level25,000ft,SAMPLE#0(0 ns)First in the scan,H=c*t,CT25K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（LIDARLight detection and ranging），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

16、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 7.5 km(0 25000ft)精度：2 1/2x分辨率分辨率：15 m(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

17、。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,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。,MOR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=F0 e-x,FD12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

18、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FD12P,FD12P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PWD22,FD12P组成,FD12PCONTROLLER,RAINDETECTOR,TRANS-MITTER,RECEIVER,TemperatureSensor,POWERSUPPLY,MODEM,RS-232/RS-485SERIAL LINE,115/2

19、30 VAC,50/60 Hz,10.8 VDC,Interface,VOLTAGEREGU-LATOR,FD12P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 液态降水 强度比 1.0-固态（或混合）降水,Scaling,Scaling,“RAIN INTENSITYSCALE”,“DRD SCALE”,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3

20、00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=-3 x Baseline ln(Transmittance)Where Transmittance=K1 Received light intensity=K1 R(I)Transmitted light intensity TM(I)and K1

21、is set by technicians during good visibility,大气透射仪测量MOR值,MOR=-3 x Baseline ln(Transmittance),基线长度,35 m50 m75 m100 m TransmittanceVisibilities(m)at different baselines 0.99520.94729.92544.88759.850 0.99010.44714.92522.38729.850 0.950 2.047 2.924 4.387 5.849 0.930 1.447 2.067 3.100 4.134 0.900 997 1.4

22、24 2.135 2.847 0.800 470 672 1.008 1.344 0.600 206 294 440 587 0.400 115 164 246 327 0.200 65 93 140 186 0.100 46 65 98 130 0.015 25 36 54 71,RVR的定义,RVR 跑道视程（runway visual range)在跑道中线的航空器上的飞行员能看到跑道面上的标志或跑道边界灯或中线灯的距离。,RVR值计算,MOR(Visibility)MITRAS（FD12 LT31),背景光亮度(LM11)=Illumination treshold,跑道灯光级数,RVR计算MIDAS IV,RVR 值,使用RVR要注意什么？,RVR不是观测值也不是测量值,而是计算值。RVR计算时航空器上飞行员观测位置一般使用平均5米高度。,大气透射仪维护,THE END谢谢大家！,