在农田生态观测、小型园区气象记录、光伏场站环境监测等场景,需要持续记录风速风向、温湿度、降雨量、太阳辐射等气象要素,DAVIS气象站是这类场景中经常被选用的自动观测设备。整套设备想要长期稳定产出连续可靠的气象数据,部署阶段的四个板块,需要逐一落实。
第一是选址,选址是所有工作的起点。风速风向传感器对周边障碍物十分敏感,设备周边不能有高大建筑物、树木、围墙,障碍物高度和距离要满足观测规范的要求,避免气流被遮挡、扰动,造成风速偏小、风向数据失真。雨量传感器上方不能有屋檐、树枝遮挡,遮挡物会阻挡雨水,造成降雨量记录偏低。温湿度传感器要避开阳光直射、避开热源,不能紧贴墙体、配电箱,直射阳光会让传感器壳体升温,测出的温度高于环境真实气温。同时避开积水低洼位置,暴雨之后长期积水,会浸泡立杆底座和接线部分,加速线路老化腐蚀。选址的时候,同时兼顾后期运维,预留可以到达设备点位的通道,方便后续检修、校准。
第二是立杆与固定。立杆材质常见铝合金或者镀锌钢材,要根据当地最大风力条件选择合适的杆体规格,避免大风天气杆体晃动幅度大。杆体固定方式分为地面混凝土基座、配重底座两种,长期野外无人值守的点位,优先混凝土基座,基座埋入地下,提升抗风能力。立杆安装的时候,保证垂直,倾斜会影响风速风向探头的基准。各个传感器按照说明书的高度要求安装,风速风向探头一般在整套装置最高处,雨量计保持水平,水平偏差会直接影响降雨计量结果。所有传感器的固定螺丝做好防松处理,户外长期风吹震动,螺丝容易慢慢松动。DAVIS气象站的各个传感器都有对应的安装顺序和高度要求,按照手册排布,各个要素的采集才符合观测规范。 第三是供电方案。供电分太阳能搭配蓄电池、外接市电两种。市电供电稳定,适合点位附近有电源的场景;太阳能方案适合偏远、没有市电的野外点位。太阳能板的朝向、倾角要匹配当地纬度,保证日均接收充足光照。太阳能板表面不能有遮挡,落叶、灰尘堆积会降低发电效率。蓄电池要放在避光、防水的防护箱内部,做好温度防护,低温环境下蓄电池容量会下降。还要配套充电控制模块,防止过充、过放损伤电池。定期检查电池电压,预判续航状态,提前安排维护。
第四是数据传输与存储。设备可以本地存储数据,也可以通过通讯模块把数据上传到平台。本地存储可以作为备份,防止通讯中断的时候数据丢失。通讯链路需要测试信号强度,信号弱的点位,可以调整天线位置。平台端设置数据回看、异常提醒,当长时间没有新数据上传,或者数值持续偏离合理区间,就可以安排人员到现场排查。数据采集的间隔可以根据项目需求设置,间隔短,数据更密集,同时会增加存储和通讯消耗。
设备部署完成,不是立刻就可以直接使用。安装结束之后,要做一次全要素测试,对比现场便携仪器的读数,核对温湿度等指标,确认传感器响应正常。记录初始安装时间、点位坐标,建立运维台账。后续定期清理雨量计里面的落叶、虫巢,擦拭太阳能板,检查线缆接头防水。
气象观测看重数据的连续性和代表性,单一传感器故障或者选址不当,都会让整条序列的数据失去使用价值。做好选址、立杆、供电、数据这四项基础工作,减少后期故障频次,让设备持续采集环境气象信息,为生态、农业、场站的研究和管理提供支撑。