成果简介我国是世界上遭受气象灾害影响最严重的国家之一， 进一步加强气象防灾减灾和应对气候变化的工作已迫在眉睫。 本项目基于 GPRS 的智能气象监测系统应用了现代传感技术、 嵌入式系统技术、 通信技术等高新技术， 进一步提高气象预报和灾害性天气预警的准确率。 该系统的应用对增强气象防灾减灾措施的预警、应急能力， 具有了基础设备保障。 该系统的应用能更好地为经济建设、 社会发展和人民生活提供更好的气象服务。成熟程度和所需建设条件本项目控制主机已试制成功， 目前

一、 项目简介基于ARM9和Linux的嵌入式智能气象信息采集主站、基于CANOPEN的网络化高精度气象数据采集分站，设计了全分布网络化智能气象监测系统。可对一个地区的诸多气象要素（风速、雨量、地温等） 全天候 不间断的采集，为气象预报积累准确数据，实现防灾减灾，价值不可估量。二、 项目技术成熟程度技术转让后，具备批量化生产条件。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）采用当前市场主流ARM9系列的32位处理器,选择模数转换器AD7792；主采集器可直接挂接传感器：气温、湿度、气压、雨量、风向、风速、总辐射、蒸发和能见度。具备多个通信接口。目前已通过国家气象总局依据《第二代自动气象站功能规格书》的评估验收，在锡林浩特，郑州，淀白三个典型气候地区通过实地运行测试。四、 市场前景（应用领域、市场分析等）改进自动气象站的结构，采用总线制分布式或网络型结构，能够大大提高自动气象站的操作性和扩展性，是我国自动气象站发展的方向之一。五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）投资小，无场地要求，人员需8-15人。六、 效益分析将嵌入式操作系统引入气象数据采集系统的设计中，加速了系统的开发，方便了将来的功能扩展，提高了气象观测数据的及时性和准确性，实现了气象观测的自动化。七、 合作方式技术转让，合作开发八、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱）梁涛 手机：13512889536，邮箱：liangtao@hebut.edu.cn通讯地址：天津市红桥区光荣道8号，河北工业大学 7A-802室九、 高清成果图片2-3张

作为全球导航卫星系统(GNSS)的后起之秀，我国自主北斗导航卫星系统(BDS)近年来迅猛发展。“十二五”及未来“十三五”期间，已有和正在发展大规模的各类地基北斗 /GPS 站网(CORS 网、GNSS/MET 网等)，同时，空基(无人机、有人机)和天基观测载荷 研制已提上日程。所有这些观测数据将形成天空地一体化网络的北斗大数据资源。随着导航、 定位、授时等北斗传统应用的日趋成熟(图 1)，北斗大数据附加值发掘及新型应用领域产 业链的拓展将前景广阔。本项目为导航卫星创新增值应用及北斗大数据信息的深度挖掘，将干扰导航定位精度的大气折射、地表反射等误差源，“变废为宝”为遥感探测的信号源，在突破我国自主导航卫 星遥感探测关键技术的基础上，从地基探测和空基(无人机、有人机)探测两个层面，实现 软硬件一体化的北斗/GPS 双模气象水文生态多要素综合监测系统。方案及成果将面向行业 应用需求，引进吸收国际前端技术，紧密结合当地资源优势，打造内蒙古自治区成为国内率 先开展北斗气象水文生态增值创新应用的省份，拓展北斗大数据在气象预报、智慧农业、智 慧水利、生态环境等领域的应用(图 1)。图 2 为北斗/GPS 环境多要素智能监测与大数据服务平台总体方案。围绕“数据获取——数据存储——分析挖掘——应用服务”这一主线进行。其中: 数据获取分为地空天三类:(1)自主研发的低成本北斗/GPS 环境多要素智能监测设备;(2)无人机搭载北斗/GPS 智能监测传感器;(3)GNSS 遥感卫星。 环境监测要素包括:农业环境生态(土壤湿度、植被水分等)、气象水文(大气水汽、积雪深度、水位等)、海洋(潮位、风场、盐度、海冰等)。 该方案将充分发挥导航卫星无源探测、高时空分辨率、低成本高产出、实时性强的优势。同时，方案涉及的监测要素及方法可实现同卫星遥感(高分卫星、降水卫星、重力卫星等) 监测的有效结合和优势互补，作为国土资源实时监测系统的有机组成部分，共同实现国家级、 区域级空天地一体化物联网遥感大数据智能监测服务。清华大学在利用地基、空基北斗/GPS 观测数据进行气象水文生态要素监测技术开发、 产品研发、软硬件研发集成等方面具备丰富的研究积累，尤其针对我国自主北斗导航系统的 创新应用，团队成果国内领先且得到国际同行的高度认可，开发并集成了一套完备的“北斗 /GPS 双模多要素智能监测”整体解决方案。除发表高水平学术论文外，已申请多项发明专 利和软件著作权(表 1)，2016 年技术成果已通过软硬件服务在青海(气象/水利/环境)、四 川(农业/气象)、山东(农业)、北京(科研单位)等地取得了初期经济效益。中心已具备 的技术基础与部分成果展示如图 3-图 6 所示，包括全国范围地基综合观测站网建设(图 3)、 空基试验与技术攻关(图 4)、监测产品研发(图 5)、软硬件设备自主研发(图 6)。所有这 些技术积累将为本方案的顺利实施提供有力保障。目前市场上尚无相关产品，并且本项目的成果产出可从如下几个方向进行多层次、全方 位的市场化对接:(1)软件模块:研制内容一产出的气象水文生态监测要素估算软件模块，可同以北斗 导航定位为主打方向的企业对接，通过嵌入本软件模块，拓宽其业务范围，在为农业、气象、 水利等部门提供导航定位服务的同时，融入气象水文生态要素同步监测的功能。不同需求定 制的软件模块按 1-10 万元每套计算，初期市场年需求量预计 50 套，预计每年产生收益 50-500 万元，市场成熟后可面向全国推广，年收益可达 1000-5000 万元。(2)监测产品:研制内容一产出的气象水文生态监测要素产品，如通过 SDCORS 监测 网络附加得到的多要素监测产品，可实现政府买单为行业公众提供服务。可与高校、科研院 所等联合申报国家级、省部级科研项目，预计单个项目经费 500-1000 万元。(3)新型监测设备:研究内容二所产出的面向气象农业水文应用的北斗/GPS 双模气象 水文生态多要素综合监测设备，具有低成本、小型化、多功能等优势，可独立进行市场推广。 按单套收益 5 万元计算，初期市场年需求量 50 套，预计年收益 250 万元，市场成熟后可面 向全国推广，年收益可达 500-3000 万元，并可与目前市场上通用的 GNSS 定位型接收机竞 争，实现行业接收机的更新换代及初期市场垄断。(4)演示系统:研究内容三所产出的北斗/GPS 双模气象水文生态多要素综合监测演示 系统，可率先在山东省(青岛市)开展示范应用，且该创新应用模式在全国具有推广价值。 可联合申报科研项目，预计单个项目经费 500-1000 万元，同时可实现业务化推广应用，名 利双收。

研究团队在在线光电检测技术及仪器方面，主要采用光谱技术对水质进行监 测，具体包括:1)采用紫外-可见光谱技术实现了水质 COD 和浊度的在线监测。 自主开发了浸没式、小型化、一体化的采样分析的探头，探头直径仅 50 mm，能 耗低，可在野外无人值守的环境工作。该探头经过上海市计量测试技术研究院的 测试，结果表明，该探头符合国家环保行业相关标准;2)采用红外光谱技术实 现水体 CO2 含量的在线监测，为水生生态环境的监测提供支撑。目前普遍采用的 CO2 含量监测方案多用于环境空气中 CO2 含量的监测

清华大学地球系统科学系阳坤教授课题组在《科学数据》（Scientific Data）上发表题为“The first high-resolution meteorological forcing dataset for land process studies over China”的研究成果，发布了过去十年间阳坤团队开发的一套服务于陆面、水文、生态等地表过程模型的中国高时空分辨率气象数据集。该数据采用严格的数据质量控制，统一的站点数据、卫星数据和再分析数据的融合方法，避免了不同学者对同一研究区域气象数据的重复处理。近地面气象数据是地表模型的主要驱动。自2004年美国国家航空航天局（NASA）发布全球陆面数据同化（GLDAS）气象数据以来，北美、欧洲等区域高分辨率气象驱动数据集也不断涌现。阳坤教授团队自2008年起利用中国气象局数据共享的契机，开始了中国区域高分辨率气象驱动数据集的开发，建立了气象数据的预处理系统和融合系统，完成了首套相对稳定可靠的长时间序列数据产品。该数据集覆盖了中国陆地区域，时间跨度为40年（1979-2018），空间分辨率0.1度，时间分辨率3小时，包括了近地面气温、气压、比湿、全风速、向下短波辐射通量、向下长波辐射通量、降水率等 7 个变量。基于独立站点数据的评估表明，该数据集较国际上广泛使用的 GLDAS 数据集具有更高精度。目前，该中国区域高分辨率气象驱动数据集已发布在国家青藏高原科学数据中心，可免费获取。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41597-020-0369-y数据网址：https://doi.org/10.11888/AtmosphericPhysics.tpe.249369.file

北航开发的电磁环境自动监测系统结合GIS地理信息电子地图，建立电磁环境资源数据库，可以对电磁环境分析评估，最终实现对电磁环境资源的监测、规划和管理。本系统具有完全自主知识产权，对合理利用电磁资源，发展经济和提高环境质量，建设绿色社会等都将具有重要的经济效益和社会效益。 1、通信网设计方面，在分析现有的网络系统或进行组网设计时，可以指出移动通信运营商所关心的信号盲区、接收信号强度不好的地区； 2、频谱管理方面，可为无线电管理和环保部门对重要地点如雷达站、机场、火车站、医院、化工厂等的电磁环境进行实际测量、分析、处理与管理提供方便，可帮助发现非法设台、擅自增大功率及互调干扰等情况，以排查存在干扰隐患的频率和台站； 3、在城市居民电磁环境评估方面，采用“城市居民(公众)暴露值”来衡量的，可利用系统的电磁环境评估模块，建立传播预测模型，进行城市人口暴露值的预测评估； 4、在无线通讯空间通道保护方面，可以利用地理信息系统（GIS）的建筑物布局、建筑物特征数据库，结合无线电发射设备数据库中微波站数据，对无线通讯的空间通道进行保护。目前，该技术已达到小批量样机生产的实用要求。

产品详细介绍YKEMS室内环境监测系统产品功能特点技术可靠：最先进的微处理器技术，响应速度快，测量精度高，重复稳定性好。多媒体显示:连接LED点阵屏或一体机屏幕,显示直观大气,可视性好.在线监测和远程控制:可以实时在线查询各种设备的最新状况和数据.报警处理：具有断线报警、超标报警和异常报警功能。测量范围：温湿度,PM2.5,CO2,O2,VOC,甲醛,噪声,光照度等。联网：可直接接入局域网，方便用户查看数据。多种数据显示方式：  产品技术参数：序号 测量项目 量程 精度1 温度 -40～80℃ ±0.2℃2 湿度 0-99%RH 1%RH3 PM2.5 0-1000ug/m3 ±10%4 甲醛 0-5PPM ±5%5 VOC 0-30PPM ±5%6 CO2 0-3000PPM ±5%7 O2 0-25%VOL ±5%8 NH3 0-100PPM ±5%9 噪声 30-130dB 1dB……产品应用：健身房环境监测系统                 净化车间环境监测系统幼儿园环境监测系统                 OFFICE环境监测系统楼宇环境监测系统                   实验室环境监测系统医院药房环境监测系统               博物馆环境监测系统图书馆环境监测系统                 机房环境监测系统社区环境监测系统                   学校环境监测系统特护病房环境监测系统               影院环境监测系统商场环境监测系统                   飞机场火车站环境监测系统风景区环境监测系统                 会议室环境监测系统……

ZigBee无线传感器网络中，来自于传感器节点的数据通过协调器来汇聚，通过USB或RS232接口与PC机、ARM等系统连接的必备部件。在两者之间，通过采用路由器来扩充能够容纳的网络节点数据、延长通信距离、维持通信网络。