1. 项目背景

中型城市（面积约3000平方公里，人口约200万）计划建立一个全面的气象监测网络，以提高天气预报准确性，加强极端天气预警能力，并为城市规划、环境保护等提供数据支持。

1. 系统架构

2.1 监测站点布局

• 1个中心气象站
• 10个综合气象站（均匀分布在城市各区）
• 50个自动气象站（覆盖重点区域和薄弱地带）

2.2 数据中心

• 1个主数据中心
• 1个备用数据中心（异地灾备）

2.3 网络结构

• 采用5G网络作为主要数据传输通道
• 使用卫星通信作为备用传输方式

1. 硬件设备清单

3.1 中心气象站设备

• 温湿度传感器：Vaisala HMP155
• 气压传感器：Vaisala PTB330
• 风速风向传感器：Young 05103
• 雨量传感器：OTT Pluvio²
• 太阳辐射传感器：Kipp & Zonen CMP21
• 能见度传感器：Biral VPF-730
• 云高仪：Vaisala CL31
• 自动探空系统：Vaisala MW41
• 气象雷达：Vaisala WRM200

3.2 综合气象站设备（每站）

• 温湿度传感器：Vaisala HMP155
• 气压传感器：Vaisala PTB330
• 风速风向传感器：Young 05103
• 雨量传感器：OTT Pluvio²
• 太阳辐射传感器：Kipp & Zonen CMP21
• 能见度传感器：Biral VPF-730

3.3 自动气象站设备（每站）

• 温湿度传感器：Vaisala HMP110
• 气压传感器：Vaisala PTB110
• 风速风向传感器：Young 05103
• 雨量传感器：Tipping bucket rain gauge

3.4 数据采集和传输设备（每站）

• 数据采集器：Campbell Scientific CR1000X
• 5G路由器：Sierra Wireless AirLink RV55
• 太阳能供电系统：
  • 太阳能板：Renogy 200W 单晶硅太阳能板
  • 蓄电池：Trojan SPRE 12 225 AGM深循环蓄电池
  • 控制器：Victron Energy BlueSolar MPPT 100/50

3.5 数据中心设备

• 服务器：Dell PowerEdge R740（10台）
• 存储系统：Dell EMC Unity XT 880F（100TB有效容量）
• 网络设备：Cisco Nexus 9300 系列交换机

1. 软件系统

4.1 操作系统

• 服务器：CentOS 8
• 工作站：Windows 10 专业版

4.2 数据库

• PostgreSQL 13 + TimescaleDB

4.3 应用软件

• 数据采集软件：自主开发（C++）
• 数据处理软件：自主开发（Java）
• 数据分析软件：自主开发（Python）
• 可视化平台：自主开发（Vue.js + Echarts）

4.4 气象模型

• WRF（Weather Research and Forecasting）模型

1. 部署流程

5.1 前期准备（2周）

• 确定各监测站点的具体位置
• 进行现场勘察，评估安装条件
• 完成设备采购和到货

5.2 中心气象站部署（3周）

• 安装气象观测塔（50米高）
• 安装各类传感器和设备
• 部署自动探空系统
• 安装调试气象雷达

5.3 综合气象站部署（6周，每站约4天）

• 安装10米观测塔
• 安装各类传感器
• 部署数据采集和传输设备
• 安装太阳能供电系统
• 进行设备调试和数据测试

5.4 自动气象站部署（8周，每站约1天）

• 安装简易支架（3-5米高）
• 安装基本传感器套装
• 部署数据采集和传输设备
• 安装太阳能供电系统
• 进行设备调试和数据测试

5.5 数据中心建设（4周）

• 机房环境准备（供电、空调、消防等）
• 服务器和存储系统安装
• 网络设备部署和配置
• 操作系统和基础软件安装

5.6 软件系统部署（6周）

• 数据库系统部署和优化
• 应用软件安装和配置
• 气象模型部署和调试
• 系统集成和测试

5.7 系统联调和试运行（4周）

• 全网数据采集测试
• 数据处理和分析流程测试
• 预报产品生成测试
• 系统稳定性和性能测试

1. 数据流程

6.1 数据采集

• 自动气象站：5分钟/次
• 综合气象站：1分钟/次
• 中心气象站：1分钟/次（部分要素10秒/次）

6.2 数据传输

• 使用MQTT协议进行实时数据传输
• 数据加密：AES-256
• 传输频率：与采集频率相同

6.3 数据处理

• 数据质量控制：去除异常值，填补缺失值
• 数据标准化：统一单位和格式
• 数据汇总：计算小时值、日值等统计量

6.4 数据存储

• 原始数据：保存5年
• 处理后数据：永久保存
• 数据备份：每日增量备份，每周全量备份

6.5 数据分析

• 统计分析：各气象要素的统计特征
• 天气预报：运行WRF模型，生成未来7天预报
• 气候分析：长期趋势分析，极端事件统计

1. 系统功能

7.1 数据展示

• 实时气象数据展示
• 天气预报产品展示
• 历史数据查询和对比
• 气象要素分布图（如温度、降水量分布）

7.2 预警功能

• 暴雨预警
• 高温预警
• 大风预警
• 空气质量预警

7.3 专题服务

• 城市热岛效应分析
• 农业气象服务
• 交通气象服务
• 旅游气象指数

7.4 数据共享

• 为其他政府部门提供数据接口
• 向公众开放部分数据和API

1. 运维方案

8.1 日常维护

• 设备巡检：每月一次
• 传感器校准：每半年一次
• 软件系统更新：每季度一次

8.2 应急预案

• 设备故障：24小时内响应，72小时内修复
• 通信中断：自动切换到备用通信方式
• 数据中心故障：自动切换到备用数据中心

8.3 数据质量管理

• 实时数据质量监控
• 每日数据质量报告
• 定期数据质量评估（每月一次）

1. 培训计划

9.1 设备操作培训（1周）

• 面向现场技术人员
• 内容：设备安装、日常维护、故障排除

9.2 系统使用培训（1周）

• 面向气象预报员和数据分析人员
• 内容：系统操作、数据分析、产品制作

9.3 高级技术培训（2周）

• 面向核心技术人员
• 内容：系统架构、数据库优化、模型调优

1. 项目周期和里程碑

• 项目启动：2024年1月1日
• 设备到货完成：2024年2月15日
• 监测站点部署完成：2024年5月31日
• 数据中心建设完成：2024年6月30日
• 软件系统部署完成：2024年8月15日
• 系统试运行：2024年8月16日 – 9月15日
• 系统正式运行：2024年9月16日

1. 预期效果

• 天气预报准确率提高15%
• 极端天气预警提前时间延长到2小时
• 为城市规划、环境保护等提供可靠的数据支持
• 年均减少气象灾害造成的经济损失约5000万元

这个详细的部署方案涵盖了气象监测系统的各个方面，包括硬件选型、软件系统、部署流程、数据处理流程、系统功能以及运维方案等。它为中型城市建立一个全面的气象监测网络提供了具体的实施路径。