校园科普气象站方案.doc
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1、 校园科普气象站观测系统方案 中科正奇(北京)科技有限公司提供 公司网址:目 录1、校园气象站概述41.1 前言4 1.2我国校园气象站的作用以及发展的规模和现状41.3新型校园科普气象站的概念模型设想41.4气象灾害防御条例-摘录4 1.5校园科普气象站提升教学品质42、校园科普气象站组建构成52.1结构图52.1.1自动观测站52.1.2人工观测站52.1.3气象哨(也称为:气象工作室或气象站数据监测室)52.2配置一览表62.2.1自动观测站配置表62.2.2人工观测站配置表62.2.3气象哨配置72.3分项介绍72.3.1自动气象观测站82.3.1.1气象传感器82.3.1.2防护罩(
2、百叶箱)82.3.1.3数据采集记录仪82.3.1.4气象科普软件平台92.3.1.5供电系统92.3.1.6数据通讯102.3.1.7安装支架防护箱102.3.1.8避雷设施122.3.1.9气象LED显示屏122.3.1.10气象站围栏122.3.1人工观测站122.3.2.1最高温度表:略132.3.2.2最低温度表:略132.3.2.3干湿球温度表:略132.3.2.4地温表:略132.3.2.5雨量筒:略132.3.2.6蒸发皿:略132.3.2.7毛发湿度表:略132.3.2.8手持风速计:略132.3.2.9玻璃钢/木质百叶箱:略132.3.1气象哨图文介绍133、教育课件143
3、1老师伴我学气象143.2小气象员之歌143.3气象兴趣小组活动计划143.4认识天气143.5我是天气观察员、红领巾气象站观测记录表143.6校园气象小主播143.7“气象知识我知道”竞答活动143.8“气象游戏、气象视频144、校园科普气象站建设144.1建设前期选址144.1建设施工方案144.1调试培训144.1竣工验收报告145、相关部分案例及名单15附件:全国气象科普教育基地示范校园气象站(26个)17附件:报道一秀山小学-红领巾气象站18附件:报道二嘉兴市实验小学红领巾气象站19附件:报道三嘉和苑小学科学气象站201 校园气象站概述1.1 前言从1901年我国中小学正式设立地理
4、课程以来,气象科学就一直是地理教科书中的内容,那时气象科学并没有成体系地传授给学生。直到20世纪30年代初,气象站被逐渐引进中小学校园,气象观测成为课外兴趣活动之一,激发了无数青年对天气和物候现象的研究。新中国成立后,党和国家非常重视中小学的科学普及与气象科学教育,校园气象站如雨后春笋,在各地中小学校园里纷纷建立。随着我国教育改革的不断深入和发展,校园气象站已经成为贯彻落实党中央、国务院“科教兴国”战略和对中小学生实施“科技教育”的载体与平台。教科书从小学到高中气象科学方面的内容的比重一直在不断增加,越来越多的气象科普馆和校园气象站在各地纷纷建成,可见气象科学教育的重要性,以及国家对这一块的高
5、度重视。经过半个多世纪的发展,我国的校园气象站基本上形成了地面气象人工观测站、地面气象自动观测站和地面气象综合观测场等三大规模结构格局,目前还没有实现大规模的联网。1.2 我国校园气象站的作用以及发展的规模和现状现有传统校园气象站基本上是沿袭气象局地面气象观测站的方式建设,相当于当地气象局的一个下属地面气象观测站,是一个“技术型”和“工作型”的场地,而不像一个“科普型”的平台。 新时期校园气象站应当成一个“科普型”的育人平台。“校园科普气象站”应当成为满足地理教学的实际需要,提高青少年学生的科技意识,优化校园科技教育环境,活跃学生的课余生活,进行科学素质教育,进行地理科学探究和实践活动,进行气
6、象防灾减灾、安全防范、灾害自救的科普教育及技能培训,进行应对气候变化、践行低碳生活的理念科普宣传的平台。在调查中发现,已建成的校园气象站严重缺乏经过专业培训的地理辅导教师,这也成为制约校园气象站发展的原因之一。校园气象站缺少社会化的建站机制。校园气象站的建设和运行,需要大量的资金和人力。据国家气象局公共气象服务中心科普室2009年底的调查数据显示,校园气象站的建设与地域和经济发展状况没有多大关系,而是与政策扶持有关、与重视程度有关,目前仅有0.3%的中小学拥有科普气象站。1.3 新型校园科普气象站的概念模型设想新型校园科普气象站的概念模型 概念模型:由政府在中小城市建“气象科普馆”,用市场化的
7、方式在广大中小学建“校园科普气象站”,即“1个气象科普馆+n个校园科普气象站”。 “校园科普气象站”归具体学校管理。让专业气象科普技术公司负责建造。由地理教师任辅导教师,“气象科普馆”义务对本地区的“校园科普气象站”做技术支持和科普辅导,义务对本地区的辅导教师进行培训。这种1+n的模式将会极大地推动课堂教学和气象科普的发展。 校园科普气象站按小学、初中、高中、大学分级建站,从硬件配置到科普内容应该体现出差异,各有偏重。每个校园科普气象站除“多要素气象地面观测站”室内和室外部分外,其教学和科普内容应当与课堂教学内容相衔接,与学生年龄段相适应进行分级。 1.4 气象灾害防御条例-摘录第七条地方各级
8、人民政府、有关部门应当采取多种形式,向社会宣传普及气象灾害防御知识,提高公众的防灾减灾意识和能力。学校应当把气象灾害防御知识纳入有关课程和课外教育内容,培养和提高学生的气象灾害防范意识和自救互救能力。教育、气象等部门应当对学校开展的气象灾害防御教育进行指导和监督。第八条国家鼓励开展气象灾害防御的科学技术研究,支持气象灾害防御先进技术的推广和应用,加强国际合作与交流,提高气象灾害防御的科技水平。对在气象科普推广教育工作中先进单位和先进个人,按照有关规定给予表彰和奖励。1.5 校园科普气象站提升教学品质科普气象站借助外力,整合资源,拓展气象科普教育外延。可以邀请气象局、教育局领导前来考察指导气象科
9、普教育工作,同时媒体聚焦广泛报导能够更好的宣传校园气象科普教育工作,提升学校教学品质及完善教育设备种类,丰富教学生活;另一方面可以提高学校在区、市、省的综合考评成绩,创建“气象科普特色学校”。2 校园科普气象站组建构成2.1 结构图2.1.1自动观测站2.1.2人工观测站:培养学生动手观察能力,培养兴趣爱好。2.1.3气象哨(也称为:气象工作室或气象站数据监测室)2.2 配置一览表标准校园气象站配备多功能自动气象观测站、人工观测仪器和气象哨(气象工作室)等构成。自动气象观测站可以通过遥测手段将风向、风速、温度、湿度、气压、雨量、辐射、日照等8大天气要素的全天候自动记录并自动输入计算机,每1分钟
10、汇报一次,还可通过特制软件与校园网联机;通过人工观测能直接获取最高温度、最低温度、干湿球温度、气压、雨量、蒸发等天气要素准确资料;可以查阅全年、全月、全天任何时间的气象资料;能作出单站气象预报和绘制天气图;可以批量接纳学生群体的学习与探究;能定期对学生群体进行气象科普教育。2.2.1 ZK-CWS5 校园气象站(自动观测站)类型名称型号作用/说明传感器风速传感器ZKWS风的速度,单位用m/s表示;风的大小用风级表示;风向传感器ZKWD风向是指风吹来的方向大气温度传感器ZKQW空气温度也就是气温,表示空气冷热程度;单位用表示大气湿度传感器ZKQS大气湿度就是指空气中的潮湿程度,单位用RH%表示大
11、气压力传感器ZKQY大气压力是大气层中的物体受大气层自身重力产生的作用于物体上的压力。单位用hpa表示雨量传感器ZKYL雨量,就是在一定时段内,降落到水平面上的雨水深度。用雨量计测定。以mm为单位。辐射传感器ZKJYZ太阳辐射是指太阳向宇宙空间(这里所指太阳向地球)发射的电磁波和粒子流。单位用瓦/平方米日照时数传感器ZKRSS日照时数是指太阳每天在垂直于其光线的平面上的辐射强度超过或等于120W/m2的时间长度。选配/选配PM2.5、噪声传感器防护罩轻型百叶箱ZK-BXY2安置温度、湿度仪器并使其免受太阳直射或者雨淋,而又保持适当通风的白色箱子。记录仪数据采集仪ZK-CWS5现场气象站数据存储
12、记录、采集等功能;可保存3年以上的数据;软件气象站科普软件ZK数据分析、处理、显示、统计、打印、报表等功能供电太阳能供电ZK-30W25AH利用太阳能发电:绿色清洁能源,低碳环保,培养学生环保意识通讯数据通讯/将气象站数据发送到气象工作室等作用;可选GPRS通讯、校园网通讯(WIFI)、RS485等通讯方式。安装固定支架防护箱ZK-35固定支架及防护箱,气象标准防雷避雷设备必备,避免气象站被雷击,防止学生受到伤害。选配LED屏ZK-LED选配LED户外屏,发布实时气象信息和公告等内容。选配护栏/观测站围栏(护栏)2.2.2 人工观测站名称型号作用/说明最高温度表ZK-RGW测定某一时段间隔内
13、通常为一天)最高温度的仪器,最低温度表ZK-RDW测定某一时段间隔内(通常为一天)最低温度的仪器,干湿球温度表ZK-RGS一种测定气温、气湿的一种仪器。它由两支相同的普通温度计组成,一支用于测定气温,称干球温度计;另一支在球部用蒸馏水浸湿的纱布包住,纱布下端浸入蒸馏水中,称湿球温度计。地温表ZK-RTW测定地下不同深度土壤温度的仪器。我国测定浅层各深度的地中温度采用曲管地温表,而测定较深层的地下温度则采用直管地温表。雨量筒ZK-RYL测量在某一段时间内的液体和固体降水总量的仪器.蒸发皿ZK-RZF用来测量进入大气的水分的蒸发仪器,即水的蒸发量毛发湿度表ZK-RMF测定空气相对湿度的仪器。手持
14、风速计ZK-SD2测量风速/风力的大小玻璃钢百叶箱ZK-BB1放置各种人工观测表,避免使其免受太阳直射和雨淋2.2.3气象哨(也称为:气象工作室或气象站数据监测室)气象工作室内要安放室内观测仪器、气象宣传展板。工作室内还要置放工作台、文件柜、绘图桌等工作设施。工作台上置放气象计算机等;文件柜内置放附属品、备品、耗材、气象观测资料等;绘图桌供绘制天气图和制作天气预报等气象产品的制作之用。工作室内还要安装集中控制和分配供电电源的配电箱。2.3 分项介绍“小学站”要结合气象自然知识的教学实践、生活安全防范的教学实践,利用校园“气象地面观测站”使小学生了解各类物候和天气现象,能够看懂电视气象预报节目,
15、突出气象自然灾害的正确避险和防范教育,在通俗性和趣味性上下功夫。 “初中站”要结合物理、地理和科技知识的教学实践,利用校园科普气象站平台,能够“看云识天气”,能够理解和解释部分“天气谚语”,探索各种天气和物候现象的科学道理,突出各类危险伤害和天气自然灾害的正确避险和自救,在趣味性和动手能力上下功夫。 “高中站”要结合高中物理、化学、地理等学科的教学实践,校园科普气象站利用国家气象局现有互联网上资源,建立“互联网气象预报室”,使高中生能够看懂气象云图和天气图,能够对气候变化、空气污染、低碳生活等概念有所了解,对陆地水文和自然地理地貌有所了解,突出各类抢险和救援知识的应用,在知识与实际运用结合上下
16、功夫。2.3.1 自动气象观测站2.3.1.1 气象传感器包含:ZKWS 风速传感器、ZKWD 风向传感器、ZKQW 大气温度传感器、ZKQS 大气湿度传感器、ZKQY 大气压力传感器、ZKYL 雨量传感器、ZKJYZ 辐射传感器、ZKRSS 日照时数传感器;可选配增加配置其他气象传感器,推荐选配PM2.5传感器和噪声传感器。具体说明:略2.3.1.2 防护罩(百叶箱)安置温度、湿度仪器并使其免受太阳直接辐射,而又保持适当通风的白色百箱子。作用是防止太阳对仪器的直接辐射和地面对仪器的反射辐射,保护仪器免受强风、雨、雪等的影响,并使仪器感应部分有适当的通风,能真实地感应外界空气温度和湿度的变化。
17、2.3.1.3 数据采集记录仪气象站数据采集仪是一款集气象数据采集、存储、传输和管理于一体的气象数据采集仪器。人性化的人机界面接口操作简单可靠;内置大容量存储器可存储一年以上的气象数据,并具有掉电数据保存功能;可选配RS232、RS485、GPRS、数传电台等多种通讯接口实现数据远传,开放式通讯协议,方便用户实现系统集成或二次开发。本数据采集仪具有技术先进、操作简单、测量精度高、运行可靠、功能全面等特点。 可以接风速、风向、雨量、温度、湿度、气压、辐射等多达16路气象传感器; 内核采用16位微处理器,系统时钟最高可达36MHz,执行速度超快; 可远程烧写程序,方便系统改进与升级; 显示形式:图
18、形点阵液晶192X64;友好的人机界面,可直接在盘面上进行参数设定; 输入、输出采用光电隔离,抗干扰能力强; 采用12位A/D进行模数转换,转换精度高误差小; 采集仪具有时间校准功能,实现采集仪时间和北京时间差距达到最小; 与上位机通讯可采用RS232、RS48、GPRS5、USB、数传电台等多种方式; 可定制U盘外部数据存储器,实现数据的海量存储;2.3.1.4 气象科普软件平台气象科普软件平台界面美观,功能完善,动态演示,学生更容易接受。可满足教学需求。提供实时气象数据信息查看、曲线生成、数据分析对比、数据报表、导出、打印等功能。只要能够上网,无论任何时间,任何地点都可以查看。2.3.1.
19、5 供电系统供电推荐选择太阳能供电,利用太阳能绿色清洁能源发电,低碳环保,培养学生环保意识。太阳能供电系统包含:太阳能板、蓄电池、充放电控制器;也可选择:双电源供电系统(太阳能/市电双电源供电),自动切换;2.3.1.6 数据通讯数据通讯分以下几种可选:1)无线GPRS通讯:优点是不受通讯距离限制;缺点是需开通GPRS流量;2)推荐:校园网(wifi)通讯:优点是用校园网络,无其他资费,通讯调试方便;缺点是需校园网络覆盖,信号稳定; 3)其他通讯:RS232/RS485、zigbee、无线电台、以太网等2.3.1.7 安装支架防护箱固定安装支架有以下几种可选:1)便携式2.5米三角支架,不锈钢
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