一、方案介绍
本方案面向航空运行安全保障需求，构建集成式机场气象站监测体系，实现对地面气象要素、跑道微尺度风场、低能见度条件和降水变化的实时监测。系统由风速风向、温湿压、降雨、能见度、跑道条件与扩展感知设备构成，并结合民航专用传输协议与航天气象分析模型，形成分钟乃至秒级更新的在线监测能力，为空中交通管制、机场运行、地面保障单位和飞行员提供决策依据。本方案可替代传统人工观测方式，实现全天候无人值守。

二、监测目标

三、需求分析
机场微气象具有局地性强、变化快、对航空运行影响线性的特征。跑道两端会呈现风速差异；主滑行道易出现局地辐射雾；降水突变可引发短期视程恶化，进而影响航班排队、滑行速度和决策窗口。传统单点气象观测难以满足三维、连续和预测型需求，因此需搭建符合民航规范的在线监测系统，实现本地高频观测、分区布设与智能计算。

四、监测方法
核心观测要素及测量方式包括：
• 风速风向：超声式多点监测，支持阵风和风切变识别；
• 温湿度：高精度数字传感器结合百叶通风系统；
• 气压：气象级传感器用于高度修正及QNH/QFE计算；
• 降水：翻斗或光学雨量计提供降水量与雨强；
• 能见度：前向散射或透射式仪表检测跑道视距（RVR）；
• 路面状况（可选）：采用感应式路面水膜/结冰检测；
• 云高（可选）：激光云高仪识别云底高度并用于飞行条件判断。

五、应用原理
机场气象站通过城域级光学、电磁和机械测量装置获取物理数据，并经采集器执行滤波、温湿补偿和海平面气压换算，统一生成标准数据。能见度仪依据光衰减模型计算水平视距；风向风速通过超声传播时间差提取风矢量；云高探测以激光回波延迟测算云底高度。系统采用冗余供电与多链路通信，以确保关键数据稳定传输。

六、功能特点
• 机场风场“定点+分布式”观测，可部署跑道两端监测点
• 支持风切变、阵风识别与自动分级提示
• 能见度重构支持跑道视距（RVR）指标
• 支持分钟/秒级更新频率和实时告警
• 可接入塔台、空管系统与ATC平台
• 多协议兼容：MODBUS/TCP/MQTT/民航专用接口
• 模块化扩展体系：测云、辐射、路面结冰/积水、雷电监测

七、硬件配置清单
• 超声风速风向仪（含阵风识别）
• 温湿度传感器（百叶箱通风罩）
• 气压传感器
• 翻斗或光学雨量计
• 前向散射或透射能见度仪
• 激光云高仪（选配）
• 跑道结冰与水膜厚度传感器（选配）
• 数据采集RTU/工业物联控制器
• 光纤/5G/专网无线通信模块
• UPS与太阳能辅助供电系统
• 机箱、支架、防雷与防腐措施

八、关键技术指标（典型值）
• 风速：0–75m/s，精度±0.2m/s
• 风向：0–360°，精度±2°
• 温度：-40～+60℃，精度±0.3℃
• 湿度：0–100%RH，精度±2%RH
• 气压：500–1100hPa，精度±0.3hPa
• 能见度：10m–10km，误差≤±10%
• 雨量：0.1mm分辨率，误差≤±5%
• 云底高度：30–12,000m
• 数据刷新：1–60秒可设
• 防护等级：IP66–IP67
• 系统可用性：>99.9%

九、方案实现
通过机场风向玫瑰分析确定传感器布局，重点覆盖跑道端部与塔台附近，并配置通信链路冗余。系统安装调试包括风向校准、百叶箱方位设置、翻斗水平校准与通信参数绑定。运行维护关注清洁光学窗口、防污防虫、防腐蚀和供电状态健康。

十、数据分析
平台可输出：
• 实时风矢量、阵风峰值与风切变速率
• 降水累积与短时强降水探测
• 能见度等级与RVR推导（如要求）
• 云底高度变化与低云侵入识别（可配）
• 微气象异常告警及趋势分析
• 跑道可用性评估输入
• 决策支持：起降条件分类、滑行风险提示

十一、预警与联动
• 风切变/阵风预警
• 浓雾/低能见度警戒自动触发联控滑行灯光系统
• 暴雨/雷暴等级提示
• 跑道积水/结冰状态提示
• 塔台、航务、地勤与应急救援同步触发

十二、方案优势
• 满足民航专业级精度与可靠性
• 支持扩展到跑道、机坪、塔台多点布局
• 实现从感知→评估→指挥联动的闭环
• 数据可用于天气预报与空域容量优化
• 可构建微尺度机场专属风场模型

十三、应用领域
• 国内外民航机场
• 直升机停机坪与油田平台
• 高原机场/沿海机场极端天气区
• 临时应急机场与军用基地
• 空管系统气象辅助站点

十四、效益分析
本方案部署可明显降低低能见度、风切变与暴雨引起的航班中断与延误，提升飞行风险可控性，实现机场运行效率最优化；同时形成长期数据资产，为气象、航空安全和基础设施智能化运营提供战略价值。

十五、国标/规范参考
• MH/T 民航气象观测技术规范
• GB/T 26875 自动气象站技术规范
• ICAO / WMO 航空气象观测标准
• HJ212 数据传输接口规范（联网场景）

十六、参考文献
边界层风切变机理、雷暴下击暴流研究、机场微气候观测、云底高度测定模型、能见度光学衰减方程。

十七、案例分享
沿海国际机场部署跑道两端全要素气象站与云高/能见度联合监测，实现低云渗入提前10分钟发现，使机场滑行与起降序列决策提前优化，延误率下降约25%。