Войти
Платформа сбора данных ASOS Метеостанции в аэропортах автоматизированы комплекты датчиков, которые предназначены для обслуживания авиации и метеорологических операций, прогнозирования погоды и климатологии. Автоматизированные аэропорт метеостанции стали частью хребта метеонаблюдений в США и Канада и становятся все более распространенными во всем мире благодаря своей эффективности и экономии.
В Соединенных Штатах существует несколько разновидностей автоматических метеостанций, которые имеют несколько тонкие, но важные различия. К ним относятся автоматизированная система наблюдений за погодой (AWOS ) и автоматизированная система наземных наблюдений (ASOS ).
Коммерческая система наблюдения за погодой Блоки автоматической системы наблюдения за погодой (AWOS ) в основном эксплуатируются, обслуживаются и контролируются правительствами штата или местного самоуправления и другими нефедеральными организациями и сертифицированы в рамках нефедеральной программы AWOS FAA. В 2017 году FAA завершило модернизацию 230 принадлежащих FAA систем AWOS и бывших систем автоматизированных систем погодных датчиков (AWSS) до конфигурации AWOS-C в 2017 году. AWOS-C является самым современным оборудованием AWOS, принадлежащим FAA, и может генерировать METAR / Сводки погоды в формате SPECI. AWOS-C функционально эквивалентен ASOS. Принадлежащие FAA блоки AWOS-C на Аляске обычно классифицируются как блоки AWOS-C IIIP, в то время как все другие блоки AWOS-C обычно классифицируются как блоки AWOS III P / T.
Системы AWOS распространяют данные о погоде различными способами:
Следующие конфигурации AWOS определены ниже с точки зрения того, какие параметры они измеряют:
Кроме того, пользовательские конфигурации, такие как AWOS AV (AWOS A параметры плюс видимость). Несертифицированные датчики могут быть присоединены к системам AWOS, но данные о погоде, полученные от этих датчиков, должны быть четко обозначены как "рекомендательные" в любых голосовых сообщениях и не могут быть включены в какие-либо наблюдения METAR.
По состоянию на 9 ноября 2019 года следующие производители предоставляют сертифицированные FAA нефедеральные системы AWOS:
автоматизированная поверхность Блоки системы наблюдений (ASOS ) эксплуатируются и контролируются совместно в США NWS, FAA и DOD. После многих лет исследований и разработок развертывание модулей ASOS началось в 1991 году и было завершено в 2004 году.
Эти системы обычно предоставляют отчеты с часовыми интервалами, но также сообщают о специальных наблюдениях, если погодные условия быстро меняются и выполняются в рамках авиации. пороги. Обычно они сообщают все параметры AWOS-III, а также имеют дополнительные возможности сообщать температуру и точку росы в градусах Фаренгейта, текущую погоду, обледенение, молнию, давление на уровне моря и осадки накопление.
Помимо обслуживания потребностей авиации, ASOS служит основной климатологической сетью наблюдений в США, составляя сеть климатических станций первого порядка . Из-за этого не все ASOS расположены в аэропорту; например, одно из этих подразделений находится в замке Бельведер в Центральном парке, Нью-Йорке ; другой находится в обсерватории Блу-Хилл недалеко от Бостон, Массачусетс.
FAA преобразовало все от единиц автоматизированной системы погодных датчиков (AWSS ) до единиц AWOS IIIP / T. В Национальной системе воздушного пространства (NAS) США не осталось систем AWSS.
Автоматические метеостанции в аэропортах используют разнообразное сложное оборудование для наблюдения за погодой.
Незамерзающий датчик ветра ASOS Большинство старых автоматизированных метеостанций в аэропортах оснащены механическими флюгерами и системой чашек для измерения скорости и направления ветра. Эта система проста по конструкции: ветер раскручивает три горизонтально повернутых чашки вокруг основания флюгера, обеспечивая оценку скорости ветра, в то время как лопасть наверху поворачивается так, что поверхность лопасти оказывает наименьшее сопротивление ветру., заставляя его указывать в направлении, откуда дует ветер, и таким образом обеспечивая направление ветра.
Новое поколение датчиков использует звуковые волны для измерения скорости и направления ветра. Измерение основано на времени, которое требуется ультразвуковому импульсу для прохождения от одного преобразователя к другому, которое зависит, помимо прочего, от скорости ветра. Время прохождения измеряется в обоих направлениях для нескольких (обычно двух или трех) пар головок преобразователей. На основе этих результатов датчик вычисляет скорость и направление ветра. По сравнению с механическими датчиками ультразвуковые датчики обладают рядом преимуществ, таких как отсутствие движущихся частей, расширенные возможности самодиагностики и снижение требований к техническому обслуживанию.
Станции NWS и FAA ASOS и большинство новых установок AWOS в настоящее время оснащены ультразвуковыми датчиками ветра.
В отличие от всех других измерений, которые производятся на высоте от 3 до 9 футов (от 1 до 3 метров) над землей, скорость и направление ветра измеряются на высоте 30 футов (10 метров).
Датчик видимости ASOS Для определения видимости автоматические метеостанции в аэропортах используют один из двух типов датчиков:
Датчик прямого рассеяния использует луч инфракрасного света, который направляется от одного конца датчика к приемнику, но смещен от прямой линии к приемнику на определенный угол. Количество света, рассеянного частицами в воздухе и принятого приемником, определяет коэффициент ослабления. Затем это преобразуется в видимость с использованием закона Алларда или Кошмидера.
В трансмиссометре луч видимого света передается от передатчика к головке приемника. Коэффициент экстинкции определяется количеством света, потерянного в воздухе.
Есть также датчики, которые в определенной степени сочетают трансмиссометр с датчиком прямого рассеяния.
Датчики прямого рассеяния более популярны из-за их более низкой цены, меньшего размера и меньших требований к обслуживанию. Однако трансмиссометры по-прежнему используются в некоторых аэропортах, поскольку они более точны в условиях низкой видимости и являются отказоустойчивыми, то есть в случае сообщения о неисправности видимость ниже фактической.
Датчики тока могут сообщать о видимости в широком диапазоне. Для авиационных целей указанные значения округляются до ближайшего шага в одной из следующих шкал:
Датчик текущей погоды ASOS Автоматизированные метеостанции в аэропортах используют светодиодный индикатор погоды (LEDWI ), чтобы определить, выпадают ли осадки и какого типа. Датчик LEDWI измеряет образец сцинтилляции осадков, падающих через инфракрасный луч датчика (примерно 50 миллиметров в диаметре), и определяет на основе анализа структуры размера частиц и скорости падения, осадки - дождь или снег. Если установлено, что осадки выпадают, но окончательно не определен характер дождя или снега, сообщается о неизвестных осадках. Автоматические метеорологические станции в аэропортах еще не могут сообщать о граде, ледяной крупе и различных других промежуточных формах осадков.
Автоматические метеостанции в аэропортах не имеют отдельного датчика для обнаружения определенных затемнений для зрения. Вместо этого, когда видимость снижается ниже 7 статутных миль, система использует сообщенные температуру и точку росы для определения затемнения для зрения. Если относительная влажность низкая (т.е. существует большая разница между температурой и точкой росы), отображается мутность. Если относительная влажность высокая (т. Е. Есть небольшая разница между температурой и точкой росы), сообщается туман или туман, в зависимости от точного видимость. Сообщается о тумане, когда видимость составляет 1/2 мили или меньше; туман сообщается при видимости более 0,5 мили (0,80 км), но менее 7 миль (11 км). Если температура ниже нуля, влажность высокая и видимость составляет 1/2 мили или меньше, выдается замерзающий туман.
облакомер ASOS CT12K Автоматические метеостанции в аэропортах используют направленный вверх лазерный облакомер для определения количества и высоты облаков. лазер направлен вверх, и время, необходимое для отраженного света, чтобы вернуться на станцию, позволяет рассчитать высоту нижней границы облаков. Из-за ограниченной зоны покрытия (лазер может обнаруживать облака только непосредственно над головой) системный компьютер вычисляет усредненную по времени облачность и потолок, которые сообщаются внешним пользователям. Чтобы компенсировать опасность быстрого изменения небесного покрова, усреднение взвешивается в сторону первых 10 минут 30-минутного периода усреднения. Дальность действия облакомера составляет до 25 000 футов (7600 м) в зависимости от модели. Облака выше этой высоты в настоящее время не обнаруживаются автоматическими станциями.
Термометр ASOS HO-1088 В автоматизированных метеостанциях в аэропортах используется датчик температуры / точки росы (), предназначенный для непрерывной работы, который обычно остается включенным постоянно, кроме периода технического обслуживания.
Измерение температуры проще по сравнению с точкой росы. Работая по принципу изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры, резистивный датчик температуры из платиновой проволоки измеряет температуру окружающего воздуха. Текущий термометр ASOS имеет обозначение HO-1088, хотя в некоторых старых системах все еще используется HO-83.
Датчик точки росы ASOS DTS-1 Напротив, измерение точки росы значительно сложнее. В оригинальном датчике точки росы, установленном в системах ASOS, использовалось охлаждаемое зеркало, охлаждаемое до точки, при которой на поверхности зеркала образовывалась тонкая пленка конденсата. Температура зеркала в этом состоянии равна температуре точки росы. Гигрометр измеряет точку росы, направляя луч света от небольшого инфракрасного диода на поверхность зеркала под углом 45 градусов. Два фототранзистора установлены таким образом, что они измеряют высокую степень отраженного света, когда зеркало является чистым (прямое), и рассеянного света, когда зеркало затемнено видимой конденсацией (непрямым). По мере образования конденсата на зеркале степень помутнения поверхности зеркала увеличивается: прямой транзистор получает меньше света, а непрямой транзистор - больше. Выходной сигнал этих фототранзисторов управляет модулем охлаждения зеркала, который представляет собой электронный тепловой насос, который работает так же, как термопара в обратном направлении, создавая эффект нагрева или охлаждения. При первом включении датчика зеркало чистое. При понижении температуры поверхности зеркала до температуры точки росы на зеркале образуются конденсаты. Электроника постоянно пытается стабилизировать уровни сигнала усилителя мощности, чтобы поддерживать температуру зеркала на уровне точки росы. Если точка росы воздуха изменяется или контур нарушается из-за шума, контур вносит необходимые корректировки для восстановления стабилизации точки росы и поддержания непрерывной работы.
Из-за проблем с датчиком охлаждаемого зеркала на объектах NWS ASOS теперь используется датчик Vaisala DTS1, который измеряет влажность только с помощью емкости. Датчик основан на твердотельном емкостном элементе относительной влажности, который включает небольшой нагреватель, поэтому чувствительный элемент всегда находится выше температуры окружающей среды, что исключает образование росы или инея. Датчик сообщает непосредственно о точке росы посредством расчета, основанного на измеренной относительной влажности и измеренной температуре нагретого емкостного элемента.
В старых системах AWOS использовался датчик точки росы с хлоридом лития. В современных системах AWOS используются емкостные датчики относительной влажности, по которым рассчитывается точка росы.
Блок управления сбором данных ASOS, включая три датчика давления внизу Данные из барометрических данных Датчик давления используется для расчета QNH настройки высотомера. Пилоты полагаются на это значение, чтобы определить свою высоту. Чтобы обеспечить безопасное отделение от местности и других препятствий, от датчика давления требуется высокая точность и надежность.
Большинство авиационных метеостанций используют два (требуется для AWOS) или три независимых датчика давления. Преобразователи могут использовать или не использовать совместно связанные трубки и внешние порты (спроектированные таким образом, чтобы минимизировать влияние порывов ветра). Если сообщаемые значения давления отличаются более чем на предварительно установленный максимум, значения давления отбрасываются, а настройка высотомера не сообщается или указывается как «отсутствующая».
Настройка высотомера рассчитывается на основе атмосферного давления, высоты площадки, высоты датчика и - необязательно - температуры воздуха.
Настройка альтиметра указывается в дюймах ртутного столба (с шагом 0,01 дюйма ртутного столба) или в целых гектопаскалях с округлением в меньшую сторону.
обогреваемый ковшовый измеритель осадков с подогревом ASOS Первоначальным устройством для измерения накопления осадков, используемым для автоматизированных метеостанций в аэропортах, был обогреваемый ковшовый измеритель осадков. Верхняя часть этого устройства состоит из коллектора диаметром 1 фут (0,30 м) с открытым верхом. Коллектор, который нагревается для растапливания любых замерзших осадков, таких как снег или град, направляет воду в двухкамерный поворотный контейнер, называемый ведром. Осадки проходят через воронку в одно отделение ведра, пока не накопится 0,01 дюйма (0,25 мм) воды (18,5 грамма). Этот вес заставляет ведро опрокидываться на его шарнирах, сбрасывая собранную воду и перемещая другую камеру под воронку. Опрокидывающее движение активирует переключатель (либо геркон, либо ртутный переключатель ), который посылает один электрический импульс на каждые 0,01- дюйм (0,25 мм) собранных осадков.
Всепогодный датчик накопления осадков (AWPAG) ASOS Из-за проблем, которые возникают у обогреваемого опрокидывающегося ковша с правильным измерением замерзших осадков (особенно снега), всепогодный датчик накопления осадков (AWPAG ). Этот датчик по существу представляет собой датчик для взвешивания , где осадки непрерывно накапливаются внутри коллектора, и по мере увеличения веса регистрируются осадки. Только некоторые устройства NWS ASOS были оснащены AWPAG.
Датчик ледяного дождя ASOS Автоматические метеостанции аэропорта сообщают ледяной дождь через резонансная частота колеблющегося стержня. Резонансная частота уменьшается с увеличением нарастания (дополнительной массы) льда, изморози, ледяного тумана, ледяной мороси, изморози или мокрой снег.
Чтобы сообщить о переохлажденном дожде, система комбинирует выходной сигнал датчика переохлажденного дождя с данными от LEDWI. LEDWI должен обеспечить точную индикацию неизвестных осадков или дождя, прежде чем система сможет передать отчет о ледяном дожде. Если LEDWI сообщает об отсутствии осадков или снега, система проигнорирует входной сигнал от датчика замерзающего дождя. Датчик предназначен для обнаружения и сообщения об обледенении при любых погодных условиях.
Датчик грозы ASOS Многие автоматизированные метеостанции в аэропортах в США используют Национальную сеть обнаружения молний (NLDN ) для обнаруживать молнии с помощью системы автоматического обнаружения молний и сообщения о них (ALDARS ). NLDN использует 106 датчиков по всей стране для триангуляции ударов молнии. Данные из сетки обнаружения поступают в ALDARS, который, в свою очередь, отправляет сообщения на каждую автоматизированную станцию аэропорта, информируя ее о близости любых ударов молнии. Удары молнии в пределах 5 миль (8,0 км) от станции приводят к сообщению о грозе на станции (TS). Удары молнии на расстоянии более 5 миль (8,0 км), но менее 10 миль (16 км) от станции приводят к сообщению о грозе в окрестностях станции (VCTS). Молния на расстоянии более 10 миль (16 км), но менее 30 миль (48 км) от станции приводит только к отметке отдаленной молнии (LTG DSNT).
Однако некоторые станции теперь имеют собственный датчик молнии для фактического измерения ударов молнии на объекте, а не для внешнего обслуживания. Этот датчик грозы обнаруживает как вспышку света, так и мгновенное изменение электрического поля, создаваемого молнией. Когда оба они обнаруживаются с интервалом в несколько миллисекунд, станция регистрирует возможный удар молнии. Когда второй возможный удар молнии обнаруживается в течение 15 минут после первого, станция фиксирует грозу.
Распространение данных обычно осуществляется через автоматизированный VHF airband радиочастота (108-137 МГц) в каждом аэропорту, вещание автоматизированных наблюдений за погодой. Часто это осуществляется через службу автоматической информации о терминалах (ATIS). Большинство автоматизированных метеостанций также имеют отдельные номера телефонов для получения данных наблюдений в реальном времени по телефону или через модем.
В Соединенных Штатах система сбора данных AWOS / ASOS (ADAS), компьютерная система, управляемая FAA, опрашивает системы удаленно, получая доступ к наблюдениям и распространяя их по всему миру в электронном виде в METAR формат.
В настоящее время автоматизированные метеорологические станции в аэропортах не могут сообщать о различных метеорологических условиях. К ним относятся:
Поскольку многие из них могут представлять опасность для самолетов, и все они представляют интерес для метеорологического сообщества, в большинстве наиболее загруженных аэропортов также есть постоянные или неполные или постоянные наблюдатели, которые дополняют или предоставляют дополнительную информацию для, автоматизированные наблюдения метеостанции аэропорта. Продолжаются исследования, которые позволят автоматическим станциям обнаружить многие из этих явлений.
Автоматизированные станции также могут иметь механические поломки, требующие ремонта или замены. Это может быть связано с физическим повреждением (естественным или вызванным человеком), механическим износом или сильным обледенением в зимнюю погоду. Во время сбоев системы от людей-наблюдателей часто требуется дополнять отсутствующие или нерепрезентативные наблюдения с автоматической станции. Также продолжаются исследования по созданию более надежных систем, менее уязвимых к естественным повреждениям, механическому износу и обледенению.
 | Викискладе есть материалы, связанные с автоматизированными метеорологическими станциями для аэропортов. |
