多要素超聲波氣象站是一種基于超聲波技術的高精度氣象監測設備,采用一體化設計,集成風速、風向、溫度、濕度、氣壓、降雨量等多要素傳感器。設備無需機械活動部件,通過非接觸式測量實現數據采集,具備低功耗、快速安裝、環境適應性強等特點,適用于野外長期無人值守場景。其外殼多采用防腐蝕材料(如進口ASA材質),防護等級高,可抵御鹽霧、雨雪等惡劣環境。
核心原理
與傳統機械式風速風向儀不同,超聲波氣象站利用超聲波時差法測量風速和風向:
通過兩個或多個超聲波探頭之間發射和接收聲波。
在無風狀態下,聲波往返時間相同;當有風時,順風方向聲波傳播加快,逆風方向減慢。
根據聲波傳播的時間差,計算出三維風速和風向。
無需轉動部件,實現無機械磨損、免維護運行。
主要監測參數
風速(m/s)——超聲波傳感器測量
風向(°)——超聲波傳感器測量
空氣溫度(℃)
相對濕度(%RH)
大氣壓力(hPa)
降水量(mm)——可選配翻斗式或光學雨量計
太陽輻射(W/m2)——可選配光照或總輻射傳感器
PM2.5/PM10(可選)——用于空氣質量監測
注:部分型號還可集成噪聲、CO?、能見度等傳感器,實現多功能環境監測。
系統組成
超聲波風速風向傳感器:核心部件,通常為3探頭或4探頭陣列設計。
溫濕度、氣壓傳感器:集成于防護罩內,帶防輻射屏蔽。
數據采集器(MCU):采集各傳感器數據,進行校準與處理。
供電系統:
太陽能+鋰電池(適用于野外)
USB供電或市電(適用于室內/城市部署)
外殼與安裝支架:
防水防塵設計(IP65以上)
抗紫外線、耐腐蝕材質,適合戶外長期運行
主要特點與優勢
多要素超聲波氣象站特點說明
無機械結構無軸承、無活動部件,抗風沙、冰凍,壽命長,免維護
響應速度快可捕捉瞬時風變化,適用于湍流監測
啟動風速低可測量0.1m/s以下微風,靈敏度高
一體化設計體積小巧,重量輕,安裝便捷(可壁掛、立桿或屋頂安裝)
低功耗適合太陽能供電,支持遠程休眠喚醒模式
數字化輸出支持標準協議(Modbus、MQTT等),易于系統集成
應用場景
智慧農業:溫室、果園、農田微氣候監測,指導灌溉與病蟲害防治。
城市環境監測:布設于道路、公園、建筑群,監測熱島效應與空氣質量。
交通氣象:高速公路、橋梁、隧道入口,提供大風、團霧預警。
新能源:風電場前期風資源評估與小型光伏電站環境監測。
校園與科普教育:中小學、高校氣象實踐教學設備。
野外科研:生態站、地質災害點、無人區短期氣象觀測。
該氣象站發展趨勢
隨著傳感器微型化、邊緣計算和AI算法的發展,該氣象站正朝著以下方向演進:
多參數融合:集成空氣質量、噪聲、視頻等感知單元。
智能邊緣計算:在本地實現數據濾波、異常識別與初步預警。