张喜鸿
广西壮族自治区气象技术装备中心 530022
摘要：主要介绍了沿海省份省级气象计量检定部门进行70m/s大风洞风速传感器全自动检定系统的设计与应用。总体方案和设计思想是以计算机为核心，开发研制数据采集器和电机控制电路将检定过程中的物理量全部数字化，并且实现自动气象站风速传感器批量化自动检定过程。检定数据传入计量业务系统,实现数据储存、处理、打印和共享。
关键词：风速传感器；自动检定系统；设计；应用
引言
随着气象现代化的全面推进，全国范围内的气象综合观测基本实现地面自动观测，并逐渐形成地、空、天立体观测体系。广西区内现已经建成各类别自动观测气象站3000多个，与之配套的各型号风速传感器数量繁多。为保障气象观测数据的精确可靠，根据《计量法》以及中国气象局的管理制度要求，业务运行的自动气象站传感器必须进行周期性检定，检定合格后方能投入业务使用。因此，自动气象站及其配套的风速传感器的检定任务相当繁重，工作量巨大，使用当前的半自动化或者人工的检定方法不仅效率低、工作强度大，而且容易引入人为的误差，已经远远不能适应现代气象业务发展的需要。同时广西区作为沿海省份，台风、大风等海洋气象灾害频发，但是目前仍使用最大测量范围只有40m/s的风洞实验室，满足不了沿海地区对风速传感器的检定要求，影响了对大风、台风等极端天气的风气象要素的观测。因此，迫切需要建设一套针对自动气象站风速传感器并且涵盖高风速量程70m/s、适检范围宽的全自动化检定系统，以解决对风速传感器大批量检定的需求。
1 系统的设计
1.1系统设计功能
风速传感器自动检定系统应当具备用于检定自动气象站风速传感器的批量化全自动工作方式及检定人工常规风速仪的半自动工作方式，同时兼具手动检定风向传感器时的角度显示及数据录入、处理功能。系统必须按照风速传感器的检定规程的要求进行开发设计，工作流程必须符合检定规范要求；适检范围宽，可实现我国现用的自动气象站（包括进口VAISALA公司的自动气象站）所配套的多种风速传感器的自动检定，并备有模拟信号源扩充接口。
1.2系统组成
系统由风洞洞体，变频器、标准皮托管、数字微差压计、万用表、压力传感器，温湿度传感器、串口服务器、计算机和自动上料系统等组成。
1.3系统工作过程
风速自动检定系统将检定过程中的物理量全部数字化处理，以计算机为核心，通过串口服务器接口进行通信，首先从大气压力传感器、温湿度传感器和数字微差压计同步读出气压、温度、湿度、风速传感器和标准皮托管的读数，数据经过计算后依据结果可以得到当前风洞内的实测风速值，系统根据结果判断对变频器输出信号控制数字变频器的升高和降低，对电机转速进行控制，从而达到对风洞中风速的控制，风速达到设定检定点的目标风速稳定后，同时读取标准风速值、被检仪器示值的读数值并存储，再转换至下一个检定点，直至整个检定过程结束，检定结束后，有关数据将自动存储至本地相应的磁盘中并根据需要选择是否打印，并且通过局域网连接到计量检定业务系统后，自动将检定数据传输到中心服务器的数据库。
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1.4系统技术方案
1.4.1 软件架构
软件系统采用基于Client/Server体系架构的风洞控制软件，在在系统服务器上安装基于SQL Server数据库的核心数据信息处理应用程序，不仅可以进行数据储存、处理、共享，还可以使风洞系统接入中国气象局3MS计量检定业务系统。
1.4.2 硬件架构
回路式70m/s风洞体，大功率高性能变频率控制器，数据采集器等主要应用终端，使用工控机作为系统控制终端。
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2 系统特色
（1）全自动检定。根据待检定传感器信息和检定规程进行系统参数设置初始化后，检定过程实现一键启动风洞完成一次自动检定过程。一键停止，随时中断检定过程。
（2）批量自动上料。采用自动滑轨与机械臂的设计，可在操作台上一批次安装八个待检风速传感器。检定系统自动检定，在检定过程完成后的信息处理时段同步进行传感器更换检定，实现全自动化检定，并对检定结果进行标注。
（3）标准化。检定系统完成根据风速传感器的检定规程和校准规范的要求进行设计，工作流程符合相关规定要求。
（4）适用范围广。可实现我国现用的自动气象站各类风速累传感器的自动检定，风速检定量程范围满足强风型要求。
（5）系统界面简洁。人机界面友好、操作方便，硬件和软件设计均考虑安全连锁，操作失误自动保护。
（6）数据的处理稳定可靠。通过检定系统数据库的信息处理，实现风速检定数据的自动采集、运算、判断、储存、共享。不仅提高数据可用性，也大大增强数据安全性。
3 结束语
风速检定系统通过中国气象局国家计量站的硬件设备测试，并且通过中国气象局探测中心专家业务验收。在应用该系统之后，简化了风速传感器的检定过程，提高了风速检定的准确度和准确性，极大地提高了工作效率，减轻检定员的工作负担。该系统通过实施以信息化、集约化、标准化的理念和方式推进气象业务现代化，并通过中国-东盟气象论坛推广，加强中国和东盟国家的气象仪器标定方面的广泛合作与交流。
参考文献
[1]郑学文, 陈武框, 吕玉嫦. 风速传感器自动化检定系统中自动控制的实现[J]. 气象科技, 2009(02):253-256.
[2]郑学文. 自动气象站风速传感器自动化检定系统研发[J]. 气象水文海洋仪器(4):69-71.
作者简介：张喜鸿（1985.08），男，汉族，广西区北海市人，大学本科，综合气象观测工程师，从事综合气象观测工作。