劉健 賈東 劉穎

摘 要：本文以氣象現(xiàn)代化進(jìn)程為背景，從功能性和開放性的角度對(duì)實(shí)驗(yàn)室模塊區(qū)域進(jìn)行配置和布局，創(chuàng)建氣象保障實(shí)驗(yàn)室的模型，并從維修、科研、人才、社會(huì)多角度進(jìn)行效益分析，探索并論證其可行性。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；開發(fā)；氣象保障；氣象現(xiàn)代化

1 現(xiàn)狀分析

1.1 地面觀測(cè)設(shè)備情況

赤峰市共轄12個(gè)旗縣區(qū)， 全市共有15個(gè)國(guó)家地面氣象站，其中國(guó)家基準(zhǔn)氣候站1個(gè)、國(guó)家基本氣象站4個(gè)、國(guó)家一般氣象站9個(gè)。單要素區(qū)域自動(dòng)站98套，二要素區(qū)域自動(dòng)站15套，四要素區(qū)域自動(dòng)站128套，六要素區(qū)域自動(dòng)站1套，校準(zhǔn)站1套，沙塵暴監(jiān)測(cè)站1個(gè)、大氣成分監(jiān)測(cè)站1個(gè)、土壤水分觀測(cè)站9套、設(shè)施農(nóng)業(yè)觀測(cè)站16套。

1.2 高空觀測(cè)設(shè)備情況

我市目前有新一代多普勒天氣雷達(dá)一部，已經(jīng)連續(xù)服務(wù)12年之久，為全區(qū)首部天氣雷達(dá)，國(guó)家高空氣象探測(cè)雷達(dá)1部，目前在松山區(qū)氣象局。

1.3 現(xiàn)有維修環(huán)境及必要性

綜上所述，這些觀測(cè)設(shè)備分布在9萬多平方公里的地域內(nèi)，數(shù)量多、備件少、維護(hù)維修壓力大，特別是傳感器、采集器、主板等主要元件發(fā)生故障時(shí)，保障人員受條件和能力所限，一般是返廠維修更換，周期長(zhǎng)、費(fèi)用高；而且這些設(shè)備來自多個(gè)不同廠家，給保障工作帶來了難度?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)環(huán)境分散，各個(gè)獨(dú)立環(huán)境沒有理想的實(shí)驗(yàn)溫、濕條件、完備可靠的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，場(chǎng)地對(duì)于實(shí)驗(yàn)維修及教學(xué)培訓(xùn)也顯局促，亟需一個(gè)環(huán)境適宜、制度完善、設(shè)備健全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，以滿足氣象現(xiàn)代化發(fā)展的業(yè)務(wù)需要。

2 氣象保障實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的指導(dǎo)思想

氣象保障實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要遵循軟、硬件并重的建設(shè)原則，在購(gòu)置設(shè)備儀器的同時(shí)，建立一套完整可行的設(shè)備使用管理體系；遵循先進(jìn)性與自身能力相適應(yīng)的建設(shè)原則，注重購(gòu)前的知識(shí)、能力和科研思路準(zhǔn)備，根據(jù)自身的研究方向和可以達(dá)到的能力水準(zhǔn)，確定申購(gòu)設(shè)備的類型，而不是一味地追求先進(jìn)性而脫離自身特點(diǎn)和基礎(chǔ)；遵循前瞻性服從科學(xué)性的建設(shè)原則，所申購(gòu)的設(shè)備，要事先充分論證其對(duì)于氣象保障事業(yè)后續(xù)發(fā)展后勁的作用，培育新的增長(zhǎng)點(diǎn)的可能性以及與原有基礎(chǔ)的銜接。

3 氣象保障實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃

3.1 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)效果圖

3.2 實(shí)驗(yàn)室整體描述

氣象保障實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)主要為滿足赤峰市氣象探測(cè)設(shè)備的維修、相關(guān)業(yè)務(wù)人員的交流培訓(xùn)以及作為硬件項(xiàng)目的研發(fā)平臺(tái)的使用。以開放包容和可持續(xù)開發(fā)為發(fā)展理念，作為日常維修、培訓(xùn)、研發(fā)平臺(tái)使用。為滿足以上功能，實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃為7個(gè)主要模塊區(qū)域，如圖1 所示，分別為更衣區(qū)、登記區(qū)、實(shí)驗(yàn)工作區(qū)、實(shí)驗(yàn)討論平臺(tái)、交流拓展區(qū)、元器備件存儲(chǔ)區(qū)、制板間。

3.3 實(shí)驗(yàn)室模型各部分具體描述

3.3.1 更衣區(qū)

該區(qū)域主要為保證實(shí)驗(yàn)室的無塵土化。

3.3.2 登記區(qū)

該區(qū)域主要為保證實(shí)驗(yàn)室的安全和規(guī)范，工作人員刷卡進(jìn)出，實(shí)驗(yàn)室借入、借出設(shè)備亦須實(shí)時(shí)登記，登記簿由專人保管，以備查閱。

3.3.3 實(shí)驗(yàn)工作區(qū)

該區(qū)域即個(gè)人實(shí)驗(yàn)臺(tái)，為本實(shí)驗(yàn)室核心之一，是維修及開發(fā)的主要平臺(tái)，應(yīng)配備計(jì)算機(jī)及全套檢測(cè)設(shè)備和儀器（包括地面探測(cè)設(shè)備綜合測(cè)試儀、信號(hào)源、示波器、穩(wěn)壓電源、數(shù)字萬用表等等）。

3.3.4 實(shí)驗(yàn)討論平臺(tái)

該區(qū)域放置一面長(zhǎng)桌，主要為方便進(jìn)行討論以及個(gè)別不適合在個(gè)人實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行維修或者需要多人協(xié)助共同維修的較大器件的測(cè)試及維修。此長(zhǎng)桌需配有至少4個(gè)防靜電手環(huán)。

3.3.5 交流拓展區(qū)

該區(qū)域（如圖2所示）為本實(shí)驗(yàn)室另一主要核心部分，主要為開展實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)交流與培訓(xùn)使用。

交流與培訓(xùn)為本實(shí)驗(yàn)室的核心功能之一，本區(qū)除配備授課用白板、投影儀及折疊桌椅外，為提高培訓(xùn)效果，保證交流培訓(xùn)的全面性，交流拓展區(qū)計(jì)劃建設(shè)赤峰氣象系統(tǒng)小型模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和大氣探測(cè)裝備模擬區(qū)。

（1）小型模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室需要在交流拓展區(qū)搭建一個(gè)可以模擬赤峰市氣象系統(tǒng)全局網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的小型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。它既是一個(gè)模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，也可以作為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的備份系統(tǒng)。需要博達(dá)72系列路由器1套（模擬市級(jí)），26系列路由器1套（模擬縣級(jí)），交換機(jī)等。

（2）大氣探測(cè)裝備區(qū)。此區(qū)域集中了除雷達(dá)外赤峰市大氣探測(cè)常見的絕大部分裝備（包括CAWS3000新型站、CAWS600B型站、DYYZⅡ型站、多要素自動(dòng)站、設(shè)施農(nóng)業(yè)觀測(cè)儀、固態(tài)降水觀測(cè)儀、土壤水分觀測(cè)儀等），使用服務(wù)器搭建中心站、數(shù)據(jù)庫和客戶終端，在小型模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，建立完整的“數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)處理”體系。數(shù)據(jù)流程如圖3所示：

3.3.6 元器備件存儲(chǔ)區(qū)

該區(qū)域主要為普通實(shí)驗(yàn)用元器件及備件庫存使用。含存儲(chǔ)鐵柜兩套，存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室常備件、各類電子元件及常用芯片以及交流拓展區(qū)的各類采集板等。

3.3.7 制板間

主要承擔(dān)PCB制板工作，印刷、腐蝕電路板。位置宜獨(dú)立，通風(fēng)良好。制板間需配有瓶裝腐蝕溶液，計(jì)算機(jī)，噴墨打印機(jī)，電路板快速制板系統(tǒng)，覆銅板等。

4 預(yù)期效益分析

氣象保障實(shí)驗(yàn)室將能滿足我局技術(shù)保障方面的測(cè)試、診斷、維修的實(shí)驗(yàn)需求，為培訓(xùn)市局專業(yè)保障業(yè)務(wù)人員、旗縣保障團(tuán)隊(duì)成員創(chuàng)造條件。在研究開發(fā)科技項(xiàng)目方面，將為未來可能進(jìn)行的硬件研發(fā)的縱向和橫向科研課題提供保證，成為科研成果具現(xiàn)化的實(shí)驗(yàn)基地，為內(nèi)蒙古氣象現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。

4.1 維修保障效益

維修保障方面，該實(shí)驗(yàn)室將基本滿足我市地面和高空部分部件維修所需實(shí)驗(yàn)環(huán)境。目前的氣象保障方案都是先診斷確認(rèn)故障部分，然后用備件更換。更換后的備件由于技術(shù)、條件等等各種原因，郵回廠家或者報(bào)送區(qū)局的居多，雖然區(qū)局承擔(dān)著一定的維修任務(wù)，但對(duì)于盟市局來說，如果在實(shí)驗(yàn)條件允許的情況下，能夠自我完成損壞件的故障診斷甚至維修，不僅可以節(jié)約原來等待備件時(shí)間，更能提高我局保障技術(shù)人員的自身素質(zhì)。

4.2 科研及人才效益

從科研角度，由于該實(shí)驗(yàn)室具備了最基本的電子實(shí)驗(yàn)功能，使得它目前可以承擔(dān)普通小型硬件課題開發(fā)，如果未來有可能會(huì)進(jìn)行的較大的硬件課題研發(fā)，相應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備也會(huì)隨著項(xiàng)目投入逐漸補(bǔ)全，并進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)室的功能性，為氣象科研服務(wù)。從人才角度，該實(shí)驗(yàn)室對(duì)人才建設(shè)的支撐作用尤為值得一提，對(duì)于初入職的電子類畢業(yè)生，若從事本專業(yè)工作，如高校一般的必要的實(shí)驗(yàn)環(huán)境尤不可缺，另外，硬件項(xiàng)目作為氣象電子類專業(yè)人員進(jìn)階正研高工，行業(yè)默認(rèn)的必經(jīng)之路，及早搭建培養(yǎng)環(huán)境，對(duì)于高級(jí)人才的儲(chǔ)備及培養(yǎng)，意義顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃家聲主編.實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與建設(shè)指南[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2011.