引 言
2005年以来，长沙市局通过实施一批气象工程项目，气象现代化取得显著进展，有力保障了防汛救灾各项工作，但区域气象站对气象数据的监测传输仍存在一些薄弱环节和问题。一是在连阴雨时段区域气象站供电会受到影响；二是部分地形复杂的偏远乡村为气象灾害多发易发频发的区域，由于通信公司信号不稳定导致气象传输存在阻碍，一些地方还存在气象监测空白；三是极端天气、施工或设被偷盗破坏导致、异常数据现场没有实时监控系统从而无法进行判断佐证或报案取证。 2022年WUSH-PW10型智能区域自动气象站（简称“智能站”）有9套落地长沙,全部投入运行后各项气象要素传输正常、运行稳定。工作小组将这一次智能站的安装经验进行归纳总结，为今后同类型智能站安装维护作为参考。
1 新型智能站的组成架构介绍
新型智能站硬件由智能测量仪、气象智能集成处理器、电源通信控制器、实景观测仪、外围设备（电源、通信、北斗3定位模块及可移动存储器等）组成。智能测量仪由智能气温测量仪、智能湿度测量仪、智能气压测量仪、智能风测量仪及智能翻斗式雨量测量仪等组成。实现气象要素的测量，并将观测数据通过电源通信控制器传输至气象智能集成处理器。气象智能集成处理器实现接入智能测量仪数据采集、数据存储、数据传输等功能。该设备具有高可靠性、高精度、高稳定性、易扩展、易维护等特点，能够满足现有基本气象要素的观测需求，为地面观测系统提供有效的气象观测数据。
2新型智能站的安装
2.1站址选择
工作小组在站网总体布局规划图的网格点附近进行筛选时发现岳麓区滨江新城附近的沿江风光带气象探测环境符合国家气象站的标准，场地仪器的通风和光照条件良好，交通便利、便于维护维修同时具有一定的地域代表性（湘江流域），能满足当地防汛服务需要。在与相关部门积极沟通后落实了12 米（南北）×12 米（东西）的安装地址。为确保站点能保持长久固定的单位，避免频繁迁移，在安装完成后及时向市政府提供资料进行备案。
图1 湖南省长沙市岳麓区观沙岭国家气象观测站
2.2总体布局
观测场总体面积 12 米（南北）×12 米（东西），设置在湘江江畔，观测场内仪器布局北高南低，仪器间隔2 米，观测仪器距围栏距离2米。在观测场10 米（南北）×10 米（东西）范围安装1.2米高围栏，围栏外围延伸1米范围内铺设草坡，增设排水沟，围栏进门处设置防护警示标志。栅栏的宽度不小于8厘米，栅栏之间的间距不大于20厘米。围栏周围的高度保持在一致且水平。为了防鼠、防水和便于安装维护，智能站的电缆穿入Φ32mm耐腐蚀的光伏保护管内，内里有螺纹，保护管放置在电缆沟里。在观测场外的进门处设置尺寸为445mm×1247mm的测站标牌，采用亚光不锈钢材质，金属板材腐蚀添漆工艺，烤漆印刷, 安装高度 1.2 m。
2.3设备预埋
需要进行预埋的设备为10m 风杆、百叶箱、实景观测仪。场内光伏保护管由于Φ50mm不易弯曲，10 米（南北）×10 米（东西）观测场范围内不好铺设，更换为Φ32mm耐腐蚀的光伏保护管。智能站特有的实景观测仪安装在3米立杆上，安装在观测场西南角，确保覆盖观测场大部分面积，预埋件浇筑在400cm*400cm*550m的混凝土基础内，混凝土高出地面50厘米，外露面平整光洁；用 3 件M12 螺栓和适量钢筋作成钢框架将地脚螺栓浇注在混凝土中，使其顶部高出混凝土表面约 35毫米。基础中央预埋入 Φ32mm 的 PVC 穿线管，管内预留铁丝，从水泥基础的底部通向地沟。
2.4设备安装
新型智能站增加的设备为电源通信控制器，控制器采用太阳能电池板、电池及电源通信控PCBA制板于一体化设计，为智能测量仪及自身提供供电电源，并将智能测量仪测量的气象要素数据通过无线ZigBee或有线RS-485方式传输至气象智能集成处理器，双电源、双通信互为备份。新型智能站在DZZ4型自动站的基础上加装了电源通信控制器和实景监测仪。风杆的电源通信控制器主要安装在避雷针下侧，其带有航空插的一面朝下，并将多余的电缆通过风杆走线孔引入风杆的内侧。百叶箱的电源通信控制器安装在百叶箱南侧，高度距离地面约 1m 左右，两个供电通信盒一字排开。智能翻斗式雨量测量仪的电源通信控制器用抱箍安装于固定座支臂上。实景摄像机通过安装支架安装在2.8米立柱顶部，摄像机通过顶部的穿线孔引入，下端约0.5米侧的穿线孔引出，通信控制器通过Φ60抱箍安装在2.8米立柱的下侧，实景摄像机电缆与通信控制器的测量仪接口连接，集成式电源系统通过Φ60的固定块安装2.8米立柱上，集成式电源电缆与通信控制器的总线1接口连接。当有2套集成式电源系统时，集成式电源电缆分别与电源通信控制器的总线1和总线2接口连接。
3.新型智能站的维护
区域站维护包含探测环境维护、观测场维护、仪器设备维护。新智能站在上述三个方面的维护与DZZ4型自动站一样，最大的区别是在仪器维护上增加了电源通信控制器、实景探测仪的维护。实景探测仪需要在前往现场之前查询照片图像是否清晰，如画面不清晰需要清理摄像头。抵达现场之后需要检查电源通信控制器到传感器的接线有无老化，电压是否正常，擦拭太阳能板上的灰尘。由于新型智能站采用双PV控制器的备份，检查采集器时需要检查两个PV控制器的指示灯是否正常。
现场通过SAMPLES采样值读取判断各气象要素测量值有无异常。4G模块的第一通道状态应OK，气压、气温、湿度、翻斗雨量、风、视频等智能测量仪节点工作状态正常。气压、气温、湿度、翻斗雨量、风等智能测量仪节点太阳能电池板电压在140～210（即为14V～21V）之间；气温和翻斗雨量等智能测量仪节点功耗约10mA（显示10），风和湿度等智能测量仪节点功耗约15mA（显示15）；供电除视频使用备份电源外，其他均为电池供电；各智能测量仪节点在配置ZigBee站内通信的条件下，信号值应在60 ～126范围内。如气温、湿度、翻斗雨量、风等智能测量仪节点的电源通信控制器状态，若状态值异常和状态值为0，则电源通信控制器损坏，需要现场更换。
图2 ZQZ-PWD电源通信控制器
4. 新型智能站的优点
4.1设备供电。由于智能站同时采用3块标称的 12V 蓄电池供电，并支持双太阳能电池板为蓄电池充电。蓄电池容量保证在无太阳能供电环境下设备电压相对老站更稳定，智能站支持各智能测量仪器的电源开关控制和电源重启控制，在电压较低时能采用智能分级供电策略。
4.2数据处理和通信。因为智能站具有远程管理能力可自动远程故障定位和远程程序升级维护功能，可提供站内网络和站外网络的双向通信能力提高了智能测量仪的传输稳定性，确保在场内线路由于施工或除草人为破坏时依旧正常传输。
4.3设备扩展性。通过添加智能测量仪表和升级远程主程序，可灵活方便地扩展新的智能测量仪表，支持不同厂家智能测量仪表的互换；实景观测功能可实现智能站定时/触发拍摄的图片/视频通过内/外置 4G/5G 数据传输模块上传至远程省级区域站监控管理中心，方便维护人员在设备出现异常降雨或设备被破坏、盗窃时进行判断和取证。
4.4站点实时状态。智能站可提供更丰富的设备状态数据，包括智能集成处理器状态数据、智能测量仪表状态数据、通信信号状态数据和供电系统状态数据，有利于在维护人员前往现场处理故障时更精准判断。
结束语
新型智能站符合中国气象局“云+端”气象业务运行模式改进及物联网、人工智能、远程协助等技术在观测业务运行保障各流程的典型融合应用，能有效提高我市气象灾害监测预报预警的复杂性和准确性，突出气象灾害监测工作。我区短期预报预警和综合提升气象服务能力。同时，建立和完善自然灾害气象信息快速高效交流、预警和应急沟通机制，以及交通气象部门、公安交通管理部门、运营公司等部门之间的日常沟通工作，提高我市气象服务效率，减少因恶劣天气造成的群众生命财产安全，现恶劣气象条件造成事故起数和死亡人数的双下降。
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