多要素超音波気象ステーションは機械活動部品を必要とせず、非接触式測定によりデータ収集を実現し、低消費電力、迅速な設置、環境適応性などの特徴を備え、野外の長期無人シーンに適している。
多要素超音波気象ステーション超音波技術に基づく高精度気象モニタリング設備であり、一体化設計を採用し、風速、風向、温度、湿度、気圧、降雨量などの多要素センサーを集積する。設備は機械可動部品を必要とせず、非接触式測定によりデータ収集を実現し、低消費電力、高速設置、環境適応性などの特徴を備え、野外の長期無人シーンに適している。その外殻は腐食防止材料(例えば輸入ASA材質)を多く採用し、防護レベルが高く、塩霧、雨雪などの劣悪な環境を防ぐことができる。
コア原理
従来の機械式風速風向計と異なり、超音波気象ステーションは超音波時差法を用いて風速と風向を測定する:
2つ以上の超音波プローブ間を介して音波を放射し、受信する。
無風状態では、音波往復時間は同じである、風があると、追い風方向音波伝播が加速し、向かい風方向が減速する。
音波伝播の時間差から3次元風速と風向を算出した。
回転部品が不要で、機械的摩耗がなく、メンテナンスフリーな運転を実現する。
主な監視パラメータ
風速(m/s)―超音波センサ測定
風向(°)——超音波センサ測定
空気温度(℃)
相対湿度(%RH)
大気圧(hPa)
降水量(mm)――オプションのダンプ式または光学雨量計
太陽放射線(W/m²)——オプションの配光照射または総放射線センサー
PM 2.5/PM 10(オプション):空気品質監視用
注:一部のモデルはノイズ、COタンパ、視認性などのセンサーを統合し、多機能環境モニタリングを実現することもできる。
システム構成
超音波風速風向センサ:コア部品、通常は3プローブまたは4プローブアレイに設計される。
温湿度、気圧センサー:防護カバー内に集積し、放射線防止シールドを持つ。
データ収集器(MCU):各センサデータを収集し、校正と処理を行う。
電力供給システム:
太陽電池+リチウム電池(野外用)
USB給電または市電(屋内/都市配備用)
ハウジングと取り付けブラケット:
防水防塵設計(IP 65以上)
紫外線カット、耐食性材質で、屋外の長期運行に適している
主な特徴と利点
多要素超音波気象ステーション特徴の説明
機械構造なし軸受なし、可動部品なし、耐風砂、凍結、長寿命、メンテナンスフリー
応答速度が速く瞬時の風変化を捉えることができ、乱流監視に適している
起動風速が低く0.1 m/s以下の微風を測定でき、感度が高い
一体化設計は体積が小さく、軽量で、取り付けが便利(壁掛け、立棒、屋根の取り付けが可能)
低消費電力は太陽光電力供給に適し、遠隔休眠起動モードをサポートする
デジタル化出力は標準プロトコル(Modbus、MQTTなど)をサポートし、システム統合が容易
シーンを適用
スマート農業:温室、果樹園、農地の微気候モニタリング、灌漑と病虫害の予防と治療を指導する。
都市環境モニタリング:道路、公園、建築群に配置し、ヒートアイランド効果と空気品質をモニタリングする。
交通気象:高速道路、橋、トンネル入口、強風、団霧警報を提供する。
新エネルギー:風力発電所の前期風資源評価と小型光発電所の環境モニタリング。
キャンパスと科学普及教育:小中学校、大学気象実践教育設備。
野外科学研究:生態ステーション、地質災害点、無人区短期気象観測。
この測候所の発展傾向
センサーの微細化、エッジ計算、AIアルゴリズムの発展に伴い、同測候所は以下の方向に進化している:
マルチパラメータ融合:空気品質、ノイズ、ビデオなどの知覚ユニットを集積する。
インテリジェントエッジ計算:ローカルでデータフィルタリング、異常識別、初期アラートを実現する。