海洋可為人類提供生存物質和發展空間，其開發和利用的前提是更好地觀測海洋，而船舶氣象觀測則是海洋綜合氣象觀測的重要組成部分。船舶氣象站是指為了彌補廣闊海洋上觀測網點的不足，向預報和科研單位提供更多的海上水文氣象資料，在海上設立的一些固定和移動的水文氣象觀測點。
基本介紹
- 中文名：船舶氣象站
- 外文名：ship meteorological station
- 學科：大氣科學
- 構成：硬體和軟體
- 載體：船舶
- 作用：提供氣象保障基礎數據
定義,氣象觀測,船舶站構成,硬體系統,通訊系統,供電系統,軟體系統,儀器布設原則,布設原則,安裝位置選擇,
定義
船舶氣象站（ship meteorological station）是利用船舶為載體的氣象觀測系統，通過對船舶航行過程中的海面以上、海氣界面以及與海洋氣象災害相關的海面以下氣象、水文和環境等要素進行長期、穩定、持續的觀測，為海上氣象預報和氣候變化監測研究提供高時空密度的觀測數據，為海上航運、航空、海洋生產作業安全、海防安全、軍事活動等提供氣象保障基礎數據，同時也為衛星、雷達等遙感信息驗證和訂正提供依據。
氣象觀測
船舶氣象觀測一般以定時觀測為主，每天進行4次或8次。
船舶氣象站的觀測項目備海洋上空各層次的大氣壓力、溫度、露點、風向、風速，海平面上的大氣壓力、溫度、濕度、風向、風速、海面能見度、海面天氣狀況、海面蒸發、表層水溫、波浪和其他特定的水文氣象要素等。按觀測規範初發報規定，每天定時將觀測結果編成電碼拍發給有關水文氣象部門和使用單位。這些資料也被稱為船舶天氣情報，它是海洋水文氣象預報和科學研究等的重要資料。
船舶氣象站一般是在固定船舶上進行，有時根據需要也在商船和軍艦上設立觀測站，一般都配有整套先進的觀測儀器和有一定觀測水平的技術人員，它的觀測資料是水文氣象預報和科學研究等的重要依據。
船舶站構成
船舶站由硬體和軟體兩部分組成。硬體部分包括數據採集器、感測器和外圍設備，其中外圍設備包括通信設備、電源系統、航向航速測量儀、本地終端（微機）等。軟體部分包括嵌入式軟體（數據採集器內）和業務套用軟體（微機內）。
硬體系統
船舶自動氣象站基於CAN匯流排技術，在硬體上採用“積木式”架構，主採集器可以支持常規的風向、風速、溫度、濕度、氣壓、雨量和航向航速測量儀。能見度和其他可能掛接的感測器則通過分採集器實現。
通訊系統
供電系統
船舶自動氣象站現有的供電系統分為船用直流電源供電、船用220V交流供電和太陽能供電三種。船用直流電源供電一般適合於小型的漁船，對於較大的船隻，可視具體情況採用船用220V交流供電或太陽能供電。
軟體系統
嵌入式軟體在UCOS嵌入式作業系統上進行編程，完成各個採集器的功能，主採集器和分採集器之間採用CAN通信協定進行數據傳輸，其特點是傳輸距離遠，抗電磁干擾能力強，能較好適應船舶航行時的複雜環境。業務套用軟體可處理氣象觀測業務，實現本地和遠程的數據採集和處理。
儀器布設原則
布設原則
由於船舶頂甲板一般很狹小，且船舶自身需要安裝各種設備、天線，可以利用的空間很小，因此，船舶站儀器布設應儘量保證各儀器之間距離，保證各儀器和感測器的代表性。
風感測器儘量靠近船首部並高於最高的艙室，可考慮前主桅桿或頂甲板前部。溫濕感測器儘量避免煙囪及其他熱源的影響，四周不應有特別潮濕和反射率較強的物體，下墊面應裝木質甲板並塗敷綠色的油漆。氣壓感測器安裝在避開熱源、不直接通風、沒有陽光直接照射且搖擺震動較輕的部位，可在進氣口增加靜壓裝置，保證氣壓的觀測精度。精密GPS定位儀安裝在風桿附近，定向設備安裝方向應與船舶的中心軸方向保持一致。所有設備、管線必須連線牢固，不得有鬆動、晃動現象，使感測器能在海上高鹽霧環境和船舶搖晃狀態下保持正常工作。
安裝位置選擇
理想情況下，感測器測量的是未經過船上甲板及船上障礙物的大氣狀況。在圖1中，A位置通常是安裝氣象感測器的最佳位置，也可以在前甲板的B處安裝支架以安裝感測器。如果A，B兩種情況都不能實現時，最後的選擇是位於駕駛室上部的C處。若只安裝一套觀測設備，A，B，C都是比較好的安裝位置，如果需要安裝兩套觀測設備，則宜安裝在船舶的兩側，D，E是比較好的安裝位置。
（1）輻射觀測儀器
圖1 典型船舶站安裝位置示意圖
圖1 典型船舶站安裝位置示意圖適合安裝在不受其他陰影影響的位置，圖1中F是最佳的安裝位置，其次G位置可以作為一個選擇。如果不考慮風、氣溫等要素，H位置也可以安裝輻射觀測設備，安裝高度應不受煙囪的影響。
（2）風感測器
應儘量安裝到船的最高部位，感測器距船上天線、桅桿的距離不少於它們直徑的10倍，安裝高度距甲板不低於2m，對於大型船隻不能滿足此要求時，可在桅桿兩側各安裝一感測器，觀測時使用迎風一側的感測器。
（3）溫濕感測器
儘量避免熱源和強反射體影響，可藉助風桿上伸出橫臂，用於安裝溫濕度感測器，儀器的感應部分與甲板的垂直距離應在1.5～2.0m之間。
（4）氣壓感測器
要避開熱源和迎風面，避免太陽直射，可以安裝在船舶橫樑、船上實驗室或與其他感測器一起安裝在桅桿上，但氣壓進氣口應不受外部風和內部空調等氣流擾動的影響，也不要直接安裝到甲板上。
（5）降水感測器
由於受風及船舶搖擺的影響，需進行相對風訂正，其安裝位置最好和風感測器安裝在同一位置。
（6）精密GPS定位儀
要安裝在風桿附近，儘量避開四周金屬物，應保持GPS定位天線上方無遮擋。
（7）能見度儀
要儘量安裝到船的中軸線附近，安裝高度距離安裝位置處下方甲板位置應不低於2m，並儘量避免熱源和強反射體影響。
