全自動氣象站是一種能自動地觀測和存儲氣象觀測數據的設備，主要由傳感器、采集器、通訊接口、系統電源等組成，隨著氣象要素值的變化，各傳感器的感應元件輸出的電量產生變化，這種變化量被CPU實時控制的數據采集器所采集，經過線性化和定量化處理，實現工程量到要素量的轉換，再對數據進行篩選，得出各個氣象要素值。
全自動氣象站觀測項目主要包括氣壓、 溫度、濕度、風向、風速、雨量等要素，經擴充后還可測量其它要素，數據采集頻率較高，每分鐘采集并存儲一組觀測數據。 全自動氣象站根據對自動氣象站人工干預情況也可將自動氣象站分為有人自動站和無人自動站。全自動氣象站網由一個中心站和若干自動氣象站通過通信電路組成的。
全自動氣象站是由電子設備或計算機控制的自動進行氣象觀測和資料收集傳輸的氣象站，通常有以下兩種形式：
(1) 有線遙測自動氣象站：儀器的感應部分與接收處理部分相隔幾十米到幾公里，其間用有線通信電路傳輸。由氣象傳感器，接口電路、微機系統、通訊接口等組成。
傳感器將氣象信息轉換成電信號由接口電路輸出。微機系統是它的心臟，負責處理接口電路及觀測員通過鍵盤輸入的信號，并將處理結果輸出顯示、打印、存盤，也可通過接口送到 信息網絡服務系統。這種自動站早期用于實時查詢氣象資料，逐漸取代氣象站日常 主要觀測工作。
(2) 無線遙測氣象站：又稱無人氣象站。它包括測量系統、程序控制和編碼發射系統、電源三部分組成。氣象要素轉換成電信號的方式常見有機械編碼式和低頻調制式兩種， 前者多使用機械位移的感應元件，使指針在碼盤上位移而發出不同的電碼;
后者多使用電參量輸出感應元件，使它產生一個低頻變化的信號，然后將此信號載于射頻上發射。 無人氣象站通常能連續工作一年左右，每天定時觀測4─24次。
可在1000公里之外的控 制中心指令或接收它拍發的電報，也可利用衛星收集和轉發它拍發的資料。該站通常安置在沙漠、高山、海洋(漂浮式或固定式)等人煙稀少的地區，用于填補地面氣象觀測網的空白處。
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