区域自动气象站供电系统改造探究与实现.doc

1、区域自动气象站供电系统改造探究与实现摘 要：区域自动气象站的建设对防灾减灾具有重要作用。本文对采用何种方式对区域自动气象站供电系统的改造提出了有益的建议，为保证区域自动气象站运行正常提供了切实可行的思路。关键字：区域站；供电系统改造；方法 Abstract: Regional automatic weather station construction plays an important role in disaster prevention and reduction. The way in which the regional automatic weather station powe

2、r supply system reform offered beneficial proposal, in order to ensure the normal operation of regional automatic weather station and provides a feasible train of thought. Key words: regional stations; power supply system; method 中图分类号：P415.1+2 文献标识码：A 前言：区域自动气象站的建立，为气象信息服务提供了宝贵的信息，区域自动气象站由于体积小，成本低，

3、安装方便，目前已全省大面积推广。区域自动气象站的高密度分布，能够及时、客观、准确地反映全市降雨的情况，弥补了以往单一观测站点在阵性降水中所测雨量代表性的不足，在汛期的气象服务中，发挥了极大的作用。然而，在大量安装区域自动气象站的同时，故障率也在逐年上升。自 2005 年到 2010 年莱州市共建了 14 个区域自动气象站，全采用太阳能电池和蓄电池对设备供电，由于区域自动气象站供电的不正常，使区域自动气象站采集数据不成功、不能形成上传数据文件、缺测缺报现象经常发生，到目前为止全市 2010年和 2011 年累计故障次数达 20 余次。由于蓄电池质量不稳定，全市大部分区域站平均更换蓄电池一到二对，

4、有些站点甚至更换过 4 对蓄电池。虽然太阳能对蓄电池充电理论上能保证供电正常，但实际情况是，阴天或阴雨天气持续时间一长，蓄电池过度放电后性能变差而几乎不能使用，即使强充电，蓄电池也达不到使用要求，只能报废，反复几次，台站的维护成本势必增加。在日常区域站维护工作中，我们发现，通过对区域自动气象站设备的供电系统进行部分改造，可以减少或避免区域自动气象站数据缺测缺报现象，更能显著降低基层台站的维护成本，提高经济和社会效益。现将区域自动气象站（区域站）供电部分改造方式方法叙述如下。 一、区域自动气象站供电系统的改造方法 区域自动气象站工作故障现象的频繁出现，不但使其可用性降低，还造成维护成本的增加，由

5、于很多区域自动气象站都建在乡镇一级，巡视检查维护都要耗费不少人力财力，越是偏远的站点，维护成本就更高。以下是区域自动气象站供电系统 4 种改造方式方法。 1、交直流共同供电增加交直流转换控制单元输出；2、加大太阳能电池板面积，改造电池箱，增加电池数量；3、引入市电，增加时控开关和开关电源，调整输出电压；4、交流电直接供电方式。并对各自的优缺点做了说明。通过实践将部分区域自动气象站的供电系统进行了适当改造，结果显示，数据资料的上传及时率显著提高，故障率显著下降，维护成本显著下降，年平均维护次数由改造前的 6 次/年急降至 1 次/年，取得了明显的经济和社会效益。 二、供电系统改造方式及实现 1、

6、区域站初始供电方式 区域站电源部分由一块太阳能板和两块蓄电池构成，太阳能板主要的作用在于白天为采集器、传感器和蓄电池供电，而在夜晚则是蓄电池为采集器和传感器供电。而这两部分构成了整个自动站的电源部分（图1） 。 图 1 区域站改造前供电方式示意图 三、区域站供电系统改造方式与实现 1、交直流共同供电增加交直流转换控制单元 原有供电系统保持不变，增加交直流转换控制单元，2 要素和 4 要素设备需改造、加大电池箱，增加一节蓄电池。变压后，15V 左右交流电输入 AC/DC 控制单元，同时太阳能直流电从控制单元另一路输入，控制单元的输出和蓄电池组的输出并联后接在采集器原电池接入端口位置（图2） 。

7、图 2 交直流共同供电方式示意图 优点：由交直流共同供电，任意一方出现问题，不影响设备工作 缺点：改造费用高较高，过程复杂。 2、加大太阳能电池板面积，改造电池箱，增加电池数量。 把现用的太阳能电池板更换成 25 瓦的，以增大电源供应量,把蓄电池由 2 节 6v12AH 增加到 3 节 6v12AH，以增加存储量，设备之间的连接线不变。 优点：改造后，区域站可在较长日数的阴雨天正常工作，改造费用稍低。 缺点：由于电流加大，电源控制系统负载加大，导致电源模块损耗加快；改动部分较多，原有的部分部件浪费。 3、引入市电，增加时控开关和开关电源，调整输出电压。 将 220V 市电经时控开关接入开关电源

8、后，调整、降压输出为略高于6V 或 12V（6 要素）后和太阳能输电线并接加在采集器的太阳能输入端口，一般情况下，将时控开关调整为每天 719 点关，其他时间开；也可分时段开关（图 3） 。 图 3 增加时控开关示意图 优点：设备用电能得到最大程度的保证，费用较低。 缺点：连续阴雨天气持续时间长，同时交流电源又长时间断电，则使蓄电池电量消耗过大、电池报废、设备停机。 4、交流电直接供电方式。 断开太阳能电池与采集器的连接，直接将 220V 市电接入开关电源，调整、降压输出略高于 6V 或 12V（6 要素）后加在采集器上的太阳能输入端口，如图 4 所示。 图 4 交流电直接供电示意图 优点：电

9、源稳定，充电充分， ；费用最低。 缺点：交流电源不能长时间断电，否则蓄电池电量消耗过大会导致供电不足。 四、试验情况 2010 年 5 月，我们将安装在山区和村镇的多套 4 要素区域站设备进行了供电系统的改造，采取的方式是 1.2.3 方式，即市电和太阳能供电作为系统的电源，市电由时控开关控制，定时开关。从运行一年多的情况来看，设备运行正常，没有出现故障，也没有出现雷击现象，数据采集、上传及时，这些区域站供电系统改造前的故障率在 6%9%，改造后的故障率都为 0.0%。2010 年 5 月前，这几个站点的维护次数平均 6 次/年，2010 年 5 月后，平均维护次数为 1 次/年，说明对供电系

10、统的改造是成功、可靠的，同时改造费用较低，经济、适用性好。 五、建议 1、供电系统的改造主要针对于建在下列区域的区域站。 (1)路途比较远的地方； (2)移动信号常发生漂移的地方； (3)日照时数偏少的地方。 2、供电系统改造时，采用了市电方式的，市电应先进行防、避雷处理。 3、在太阳能电池板性能下降或损坏的情况下，市电供应满足并且接线方便的地方，区域站的供电部分改造可采用方式 1.2.4 进行，性价比比较高。 4、没有市电且偏远的地区以方式 1.2.2 进行供电系统的改造为好 六、结语 区域站设备运行的好坏，很大程度上取决于供电是否满足要求，在对供电系统部分改造时，一定要根据实际情况选用合适的方式进行。