集成式气象站风速/风向、降雨量在线监测
时间：2026-01-15
涉川
一、方案介绍
本方案针对气象灾害与精细化环境监测需求，构建轻量化、一体化的自动气象观测系统，采用集成式气象站实现风速、风向、降雨量等关键气象要素的实时数据采集与远程联网。系统利用高可靠风传感器、翻斗雨量计/光学雨量计、数据采集与通信模块，形成连续不间断监测体系，为灾害预警、气候特征分析、农业种植决策、山洪防御、城市排水调度及区域气候管理提供支持，特别适用于无人值守场景、偏远山区和多站点网格化布控。
本方案针对气象灾害与精细化环境监测需求，构建轻量化、一体化的自动气象观测系统，采用集成式气象站实现风速、风向、降雨量等关键气象要素的实时数据采集与远程联网。系统利用高可靠风传感器、翻斗雨量计/光学雨量计、数据采集与通信模块，形成连续不间断监测体系，为灾害预警、气候特征分析、农业种植决策、山洪防御、城市排水调度及区域气候管理提供支持，特别适用于无人值守场景、偏远山区和多站点网格化布控。
二、监测目标
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连续监测风速、风向、降雨量与雨强变化趋势；
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捕捉极端气象条件，如大风突增、短历时暴雨；
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支撑区域灾害预警系统（山洪、台风、森林火险等）；
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支持农业气候管理，如灌溉安排、病虫害预报；
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满足水利、水务、应急与气象并网需求。
三、需求分析
极端天气发生频率快速上升，大风、暴雨引发城市积涝、山洪滑坡、电力通信中断风险；农业和水利系统需要实时掌握局地气候细节。传统人工观测存在滞后和空间稀疏问题，难以形成时空连续的风险捕捉能力。集成式气象站实现低成本布网、高密度采集和实时上传，是现代气象监测体系的重要组成。
极端天气发生频率快速上升，大风、暴雨引发城市积涝、山洪滑坡、电力通信中断风险；农业和水利系统需要实时掌握局地气候细节。传统人工观测存在滞后和空间稀疏问题，难以形成时空连续的风险捕捉能力。集成式气象站实现低成本布网、高密度采集和实时上传，是现代气象监测体系的重要组成。
四、监测方法
系统采用以下测量模式：
• 风速：采用超声波风速计或三杯式风速仪，实时输出瞬时与平均风速；
• 风向：采用超声声源阵列或风标式风向仪，输出瞬时与风向频率统计；
• 降雨量：采用翻斗式雨量计（机械计量）或光学雨量计（粒子散射统计）；
采样器与监测终端通过RTU/智能边缘设备进行数据集成，并通过无线或有线网络上传平台。
系统采用以下测量模式：
• 风速：采用超声波风速计或三杯式风速仪，实时输出瞬时与平均风速；
• 风向：采用超声声源阵列或风标式风向仪，输出瞬时与风向频率统计；
• 降雨量：采用翻斗式雨量计（机械计量）或光学雨量计（粒子散射统计）；
采样器与监测终端通过RTU/智能边缘设备进行数据集成，并通过无线或有线网络上传平台。
五、应用原理
• 超声波方式通过定向声波传输速度差异推算风矢量，无机械部件免维护；
• 机械风传感器利用风叶转动频率和风标方向电位输出实现风速风向测定；
• 翻斗式雨量计通过固定雨斗翻转次数换算累计雨量，计算雨强；
• 光学雨量计将落入光室的水滴触发散射/遮挡信号，通过计数推算降雨过程；
• 数据采集器处理信号并进行滤噪、数据校准、自动补传与参数统计。
• 超声波方式通过定向声波传输速度差异推算风矢量，无机械部件免维护；
• 机械风传感器利用风叶转动频率和风标方向电位输出实现风速风向测定；
• 翻斗式雨量计通过固定雨斗翻转次数换算累计雨量，计算雨强；
• 光学雨量计将落入光室的水滴触发散射/遮挡信号，通过计数推算降雨过程；
• 数据采集器处理信号并进行滤噪、数据校准、自动补传与参数统计。
六、功能特点
• 风、雨要素集成设计，布设简单
• 支持全年无人值守运行
• 太阳能+蓄电池供电适应偏远地区
• 支持加热防冻组件用于寒冷环境
• 具备边缘缓存、断线自动补传与远程校准
• 平台输出分钟值、小时均值及极值统计
• 可扩展气象因子（温湿度、气压、辐射等）
• 风、雨要素集成设计，布设简单
• 支持全年无人值守运行
• 太阳能+蓄电池供电适应偏远地区
• 支持加热防冻组件用于寒冷环境
• 具备边缘缓存、断线自动补传与远程校准
• 平台输出分钟值、小时均值及极值统计
• 可扩展气象因子（温湿度、气压、辐射等）
七、硬件清单
• 超声或机械式风速风向传感器一体机
• 翻斗式或光学雨量计
• 数据采集终端（RTU/IPC）
• 通信模块（4G/5G/NB-IoT/LoRa/卫星）
• 电源系统（太阳能板+蓄电池+控制器）
• 室外立杆及避雷接地
• 可选扩展：气温气湿气压、光照辐射、摄像头
• 超声或机械式风速风向传感器一体机
• 翻斗式或光学雨量计
• 数据采集终端（RTU/IPC）
• 通信模块（4G/5G/NB-IoT/LoRa/卫星）
• 电源系统（太阳能板+蓄电池+控制器）
• 室外立杆及避雷接地
• 可选扩展：气温气湿气压、光照辐射、摄像头
八、关键参数指标
• 风速范围：0–70 m/s（精度≤±0.2 m/s）
• 风向范围：0–360°（精度≤±3°）
• 雨量分辨率：0.1 mm（翻斗）或更佳（光学）
• 雨强范围：0–500 mm/h
• 工作温度：-40°C至+60°C
• 防护等级：IP65–IP67
• 通信协议兼容：MODBUS、TCP、MQTT、国家数据传输标准
• 风速范围：0–70 m/s（精度≤±0.2 m/s）
• 风向范围：0–360°（精度≤±3°）
• 雨量分辨率：0.1 mm（翻斗）或更佳（光学）
• 雨强范围：0–500 mm/h
• 工作温度：-40°C至+60°C
• 防护等级：IP65–IP67
• 通信协议兼容：MODBUS、TCP、MQTT、国家数据传输标准
九、方案实现
从点位踏勘、基础施工、立杆固定、传感器安装与水平校准，到采集终端调试、通信网络联动及平台接入，形成完整部署流程。运行维护包括定期清理翻斗与过滤网、风传感器校准检查、电池维护及固件升级，确保数据稳定性与长期可用性。
从点位踏勘、基础施工、立杆固定、传感器安装与水平校准，到采集终端调试、通信网络联动及平台接入，形成完整部署流程。运行维护包括定期清理翻斗与过滤网、风传感器校准检查、电池维护及固件升级，确保数据稳定性与长期可用性。
十、数据分析
平台可实现：
• 瞬时风速风向玫瑰图展示
• 日/月风速频率分布和风能评估
• 降雨历时过程、累积量与暴雨识别
• 风雨组合分析用于灾害模型输入
• 多站点数据差异监测构建局地天气场
• 与在线工程系统联动（泵站排水、闸门调度）
平台可实现：
• 瞬时风速风向玫瑰图展示
• 日/月风速频率分布和风能评估
• 降雨历时过程、累积量与暴雨识别
• 风雨组合分析用于灾害模型输入
• 多站点数据差异监测构建局地天气场
• 与在线工程系统联动（泵站排水、闸门调度）
十一、预警决策
• 风速超标自动报警（如大风蓝色/黄色/橙色阈值）
• 暴雨信号触发排水或山洪模型预警
• 可联动泵站、信息发布屏或APP通知
• 风向变化可用于污染扩散路径判定
实现监测—预警—调控—评估闭环。
• 风速超标自动报警（如大风蓝色/黄色/橙色阈值）
• 暴雨信号触发排水或山洪模型预警
• 可联动泵站、信息发布屏或APP通知
• 风向变化可用于污染扩散路径判定
实现监测—预警—调控—评估闭环。
十二、方案优势
• 高度集成，降低安装与运维门槛
• 支持大规模网格化布设形成微气候观测体系
• 同时满足水利、农业、城市、应急等多部门数据需求
• 运行稳定可靠、长期维护成本低
• 形成完整气候观测数据库助力防灾减灾决策
• 高度集成，降低安装与运维门槛
• 支持大规模网格化布设形成微气候观测体系
• 同时满足水利、农业、城市、应急等多部门数据需求
• 运行稳定可靠、长期维护成本低
• 形成完整气候观测数据库助力防灾减灾决策
十三、应用领域
• 农村及智慧农田微气候监测
• 山洪预警区、河道及水库
• 城市道路、桥梁、立交高架气象感知
• 海岛、山区、高海拔无人站点
• 风电场布局与运行调度
• 防灾减灾与应急指挥体系
• 农村及智慧农田微气候监测
• 山洪预警区、河道及水库
• 城市道路、桥梁、立交高架气象感知
• 海岛、山区、高海拔无人站点
• 风电场布局与运行调度
• 防灾减灾与应急指挥体系
十四、效益分析
集成式气象站能够显著提升对局地极端气象事件识别能力，降低灾害造成的风险损失；提升农业种植效率；支撑智慧水务和城市内涝治理方案；为区域气候分析与工程建设安全验证提供长期准确数据。
集成式气象站能够显著提升对局地极端气象事件识别能力，降低灾害造成的风险损失；提升农业种植效率；支撑智慧水务和城市内涝治理方案；为区域气候分析与工程建设安全验证提供长期准确数据。
十五、国标规范
• GB/T 26875 自动气象站技术规范
• GB/T 1.1、SL 403 水文与气象测量指南相关标准
• HJ 212 数据通信与联网接口规范（适用于平台接入）
• 地方气象、应急、水利标准体系
• GB/T 26875 自动气象站技术规范
• GB/T 1.1、SL 403 水文与气象测量指南相关标准
• HJ 212 数据通信与联网接口规范（适用于平台接入）
• 地方气象、应急、水利标准体系
十六、参考文献
风雨监测理论研究、微气候观测模型、山区对流天气形成机制、智慧农业气候决策经验、城市气象灾害联动系统建设实践。
风雨监测理论研究、微气候观测模型、山区对流天气形成机制、智慧农业气候决策经验、城市气象灾害联动系统建设实践。
十七、案例分享
某山区流域布设50套集成式气象站，成功提前识别突发强降雨触发山洪预案，减少灾害损失；同时为农业灌溉优化与气候分析提供数百万条高质量观测数据。
某山区流域布设50套集成式气象站，成功提前识别突发强降雨触发山洪预案，减少灾害损失；同时为农业灌溉优化与气候分析提供数百万条高质量观测数据。