Bài giảng tự động hoá phép đo các đại lượng khí quyển

Những Khái niệm mục tiêu cơ bản Trang thiết bị khí tượng có khả năng cung cấp thông tin về các đại lượng khí quyển không có sự tham gia của quan trắc viên được gọi là thiết bị tự động..

Bài 10

TỰ ĐỘNG HOÁ PHÉP ĐO CÁC

ĐẠI LƯỢNG KHÍ QUYỂN

TẠI SAO DÙNG AWS

AWS cung cấp dữ liệu với một tần suất lớn hơn đáng

kể (một số cung cấp dữ liệu mỗi phút)

AWS cung cấp dữ liệu trong tất cả các ngày, thời

tiết và đêm, 365 ngày / năm

AWS có thể được cài đặt trong các khu vực dân cư

thưa thớt

Nhược điểm

Một số yếu tố rất khó để tự động hóa (ví dụ như

đám mây che phủ)

AWS đòi hỏi đầu tư vốn lớn

AWS ít linh hoạt hơn so với quan sát của con người

I Những Khái niệm mục tiêu cơ

bản

Trang thiết bị khí tượng có khả năng cung cấp thông tin về các đại lượng khí quyển không có sự tham gia của quan trắc viên được gọi là thiết bị tự động

Việc thu thập số liệu tự động phải tạo được nguồn số liệu rẻ hơn, chất

lượng có thể so sánh được với chất lượng số liệu đã thu thập được bằng

thủ công cho các nhu cầu về nghiệp vụ và khoa học

Các kết quả tỏ rõ lợi ích kinh tế dài hạn

Về phương pháp kĩ thuật, chỉ có một vài quan trắc khí tượng vẫn chưa

được tự động hoá một cách thoả đáng (như việc quan trắc đặc tính của

lượng mây bao phủ)

II Phân loại các trạm thời tiết tự

động

a) AWS khí hậu

b) AWS synop

Hầu như các Trang thiết bị tiêu biểu cho cả hai loại giống nhau Trừ việc trạm synop có thiết bị mã hoá và đường thông tin

từ xa nối trạm với người dùng thông tin thời gian thực

III Sơ đồ khối cơ bản của trạm

thời tiết tự động

Bộ cảm biến

Bộ cảm biến

Bộ cảm biến

Kiểm tra Tín hiệu

bộ cảm biến + quét

M ã ho á Bộ nhớ

dữ liệu

Lập chương trình

Hình 10.1 Sơ đồ khối của trạm khí hậu tự động

III Sơ đồ khối cơ bản của trạm

thời tiết tự động

Sơ đồ khối của một trạm thời tiết tự động đang dùng phổ biến ở Việt Nam.

Các sensor tín hiệu ra dạng rời rạc (chữ số) như hướng gió, tốc độ gió (các

sensor kiểu biến điệu chùm sáng quang học), đo mưa (kiểu gầu chao lắc), đo thời gian nắngv.v

Các sensor dạng liên tục: Nhiệt độ (nhiệt kế điện trở), mực nước (trong

chậu class A), độ ẩm được số hoá và xử lí để đưa vào bộ xử lí tín hiệu

III Sơ đồ khối cơ bản của trạm

thời tiết tự động

Sơ đồ khối của một trạm thời tiết tự động đang dùng phổ biến ở Việt Nam.

Các tín hiệu của các sensor (sau khi qua các khối trung gian sẽ được lần

lượt quét vào bộ nhớ tức thời của các bộ xử lí, được tính toán, xử lí theo chương trình cài đặt sẵn trong bộ nhớ đọc của bộ xử lí)

Các thiết bị lưu trữ hoặc truyền tới các trung tâm thu thập số liệu theo

chương trình định sẵn và lệnh của người điều khiển qua các thiết bị truyền tin hay bàn phím

IV Các bộ cảm biến dùng trong

trạm thời tiết tự động

Phần lớn các kiểu AWS đầu tiên có hệ quét trong bộ cảm biến kiểu cơ điện

Các kiểu đó được trang bị các bộ cảm biến cơ học: nhiệt kế lưỡng kim, ẩm

kế tóc, áp kế hộp anêrôit, bộ cảm biến giáng thuỷ chao lật,

đặc điểm của bộ cảm biến:

- Các đặc điểm chức năng của bộ cảm biến:

độ chính xác, độ ổn định của chuẩn độ, tính đặc trưng về độ nhậy và độ bền

- Các đặc điểm tương tác của bộ cảm biến với thiết bị tự động:

đầu ra tương tự hoặc số (theo số lần tác động), thuật toán của bộ cảm biến thông số khí quyển, các yêu cầu về năng lượng và bảo dưỡng không cao

V Độ tin cậy của thiết bị tự động

Thuật ngữ độ tin cậy được dùng có liên quan đến các máy và thiết bị

+ tính xác suất của máy hoặc thiết bị đối với sự hoạt động liên tục không hư hỏng

+thay đổi các đặc điểm tính năng

Chúng ta có thể xác định xác suất về tính năng thoả đáng của thành phần đem thử (độ tin cậy) như sau:

( )

No

N t

P =

xác suất về độ hư hỏng:

Q(t) = 1 - P(t)

V Độ tin cậy của thiết bị tự động

Sự thay đổi về độ tin cậy theo thời gian bằng biểu thức

( )

Δt

ΔN N

1 dt

t dP

λ

t

1 2 3

vùng (1) là các khuyết tật bẩm sinh, vùng (2) các khuyết tật ngẫu nhiên,

vùng (3) các khuyết tật do lão hoá

V Độ tin cậy của thiết bị tự động

Tần suất hỏng hóc của thông số về độ tin cậy ở sẽ do nơi chế tạo thành phần cung cấp đã nêu trong bảng dưới đây:

V Độ tin cậy của thiết bị tự động

Các bộ cảm biến sau đây được sắp xếp theo thứ tự ưu tiên được dùng trong AWS

V Độ tin cậy của thiết bị tự động

Những yêu cầu về độ chính xác đối với các trạm thời tiết tự động (các trạm synop)

Kết thúc