Guide d'analyse technique et d'application pour les stations météorologiques automatisées

Les stations météorologiques automatisées servent à la surveillance et à la collecte de données sur les facteurs environnementaux et météorologiques. Elles sont largement utilisées dans des domaines tels que la météorologie, l'agriculture, la surveillance environnementale et la recherche géologique. Elles peuvent observer en temps réel les paramètres météorologiques, notamment la température, l'humidité, la vitesse et la direction du vent, la pression atmosphérique et les précipitations, fournissant ainsi des données essentielles pour les prévisions météorologiques, la recherche sur le changement climatique, la production agricole et la protection de l'environnement.

 I. Utilisations de base des stations météorologiques automatisées 

Une station météorologique automatisée est un dispositif d'observation intégré combinant plusieurs capteurs météorologiques et systèmes de collecte de données, principalement utilisé pour la surveillance en temps réel des paramètres environnementaux atmosphériques et des indicateurs écologiques des sols. Ses principales fonctions comprennent : 

1. Surveillance environnementale  

   - Collecte de paramètres météorologiques tels que la température, l'humidité, la pression atmosphérique, la vitesse du vent, la direction du vent, les précipitations et le rayonnement pour soutenir la recherche météorologique et les évaluations environnementales. 

2. Observations écologiques agricoles  

   - Utilisation de capteurs tels que la température et l'humidité du sol, la valeur du pH et le rayonnement photosynthétiquement actif pour fournir un support de données pour l'agriculture de précision, la foresterie et la recherche écologique. 

3. Alerte et évaluation des catastrophes  

   - Combinaison de la collecte de données en temps réel et des fonctions d'alarme pour aider à l'alerte en cas de catastrophe et à l'analyse post-catastrophe en cas d'inondations, de sécheresses, de vents violents et d'autres événements.

 II. Directives d'installation des stations météorologiques automatisées

1. Sélection du site d'installation  

   - Exigences de base : Choisissez un site plat et ouvert avec un minimum d’obstruction provenant de grands bâtiments, d’arbres ou de sources d’interférences électromagnétiques.

   - Construction de fondations :

     - Si l'installation est terrestre, une fondation en ciment doit être préparée. Installez d'abord des boulons à expansion, puis renforcez la fondation en ciment. Le support et le pluviomètre doivent être solidement fixés à l'aide de boulons à expansion.

     - Les toitures ou les zones en altitude doivent évaluer la capacité de charge et de résistance au vent. 

2. Protection contre le vent et la foudre  

   - Résistance au vent :  

     - Dans les zones côtières ou sur les immeubles de grande hauteur, installez des câbles coupe-vent pour améliorer la stabilité du support ; assurez-vous que les câbles du capteur ont du mou pour éviter les vibrations du vent.

   - Protection contre la foudre :  

     - Pour les installations sur toiture, équiper la station d'un paratonnerre et d'un système de mise à la terre, en garantissant une résistance de terre ≤ 4 Ω. Installer des parasurtenseurs sur les câbles des capteurs.

3. Normes de câblage de l'alimentation électrique  

   - Câblage de sécurité :  

     - Utiliser des tubes en PVC pour protéger les câbles, de préférence le long des murs ou des chemins en altitude ; les câblages souterrains doivent avoir des gaines à double couche et des coudes étanches.

   - Système de distribution d'énergie :  

     - Equiper d'interrupteurs d'air et de dispositifs de protection contre les fuites, et ajouter des modules de protection contre la foudre à l'entrée d'alimentation pour assurer la sécurité de l'équipement et du personnel.

 III. Composition et configuration du système des stations météorologiques automatisées

1. Capteurs météorologiques  

   - Capteurs environnementaux : incluent la température, l'humidité, la pression atmosphérique, la vitesse du vent, la direction du vent, les précipitations, la lumière, le rayonnement ultraviolet, etc.

   - Capteurs de sol : tels que la température du sol, l'humidité et la valeur du pH.

   - Capteurs de rayonnement : y compris le rayonnement total, le rayonnement photosynthétiquement actif et le rayonnement ultraviolet.

   - Capteur de pluie : un type d'interrupteur à lames unique avec une résolution de 0,2 mm, une conception d'entonnoir autonettoyant et des fonctions anti-blocage.

   - Autres capteurs : tels que les capteurs de dioxyde de carbone et les capteurs d'évaporation, qui peuvent être ajoutés selon les besoins.

2. Système de collecte de données  

   - Fonctions principales :

     - Collection multicanal : prend en charge 16 canaux de capteurs en parallèle, avec une fréquence d'échantillonnage de 1 minute par échantillon.

     - Transmission de données : Interfaces standard RS232/485, USB, Ethernet compatibles avec le protocole Modbus, avec transmission sans fil 4G/5G en option.

     - Stockage et alarme : la mémoire flash intégrée prend en charge plus d'un an de stockage de données, avec alarme automatique déclenchée en cas de dépassement de seuil.

     Enregistrement automatique, alarme et communication de données : prend en charge le stockage programmé et le paramétrage. Les données collectées peuvent être visualisées via une plateforme ou exportées et analysées.

     - Alimentation : les options incluent l'alimentation secteur, l'énergie solaire + batterie (sauvegarde de 15 jours pendant les jours de pluie continue) ou le courant continu DC12V. 

3. Structure mécanique  

   - Système de support : support en acier galvanisé à chaud de 3 mètres avec hauteur d'installation du capteur réglable.

   - Boîtier de protection : indice d'étanchéité IP65, capable de résister à des températures extrêmes de -50°C à +50°C.

 IV. Caractéristiques techniques et avantages des stations météorologiques automatisées

1. Fonctions intelligentes :  

   - Calibrage automatique, reprise des données après interruption, accès à distance à la plateforme cloud et visualisation de cartes SIG. 

2. Technologie à faible consommation d'énergie :  

   - La consommation électrique totale est ≤ 1,5 W (mode de transmission sans fil), les systèmes d'énergie solaire étant adaptés aux environnements sans alimentation secteur. 

3. Alimentation solaire et transmission de données sans fil :  

   - Énergie solaire : aucune alimentation externe requise, convient aux zones reculées ou aux environnements sans électricité.

   - Transmission de données sans fil : prend en charge les options de réseau GPRS, 4G et 5G, permettant la transmission de données à distance pour une surveillance et une analyse en temps réel. 

4. Extensibilité flexible et fonctions complètes :  

   - Surveille plusieurs paramètres météorologiques tels que la température, l'humidité, la vitesse du vent, la direction du vent et les précipitations.

   - Prend en charge la surveillance dynamique de plusieurs couches de sol, permettant un suivi et une analyse à long terme.

   - Combinaisons de capteurs personnalisables, y compris des modules pour les gaz à effet de serre (CO₂), l'évaporation et d'autres surveillances spécialisées.

5. Conception sans entretien :  

   - Aucune pièce mobile, structure simple, installation et entretien faciles, garantissant une grande stabilité et une adéquation aux applications extérieures à long terme ou aux environnements difficiles. 

6. Haute fiabilité et adaptabilité :  

   - Fonctionnement stable dans des plages de températures extrêmes (-50°C à +50°C) et des environnements à forte humidité, adaptable à divers climats et conditions géographiques.

 V. Scénarios d'application typiques des stations météorologiques automatisées

Les stations météorologiques automatisées sont largement utilisées dans l'observation météorologique, la surveillance agricole, la protection de l'environnement, la recherche géologique et les expériences scientifiques. Elles sont particulièrement adaptées aux applications de terrain, capables de fonctionner de manière fiable sur des terrains et dans des conditions météorologiques complexes, fournissant des données précises et fiables aux chercheurs et aux secteurs concernés. 

1. Services météorologiques agricoles :  

   - Suivi des microclimats dans les terres agricoles : aide à la décision en matière d'irrigation, alerte précoce sur les ravageurs et les maladies des cultures. 

2. Surveillance environnementale :  

   - Recherche sur la diffusion des polluants atmosphériques, évaluations du microclimat des réserves écologiques. 

3. Recherche scientifique et urgence :  

   - Expéditions scientifiques polaires/haute altitude, déploiement rapide météorologique post-séisme, soutien météorologique lors d'événements majeurs.

 Conclusion 

Les stations météorologiques automatisées , grâce à leurs capacités de surveillance précises, leurs méthodes d'installation flexibles et leurs configurations techniques avancées, sont devenues des outils essentiels pour l'observation météorologique et la recherche environnementale. Grâce à des systèmes automatisés de surveillance, de collecte et de transmission de données, elles fournissent un support solide pour la recherche météorologique, la production agricole, la surveillance environnementale, etc., favorisant ainsi le développement durable de divers secteurs.