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自动气象站应最大程度地保证自动运行以减少维护费用和人力资源。因此其结构设计要充分注意模块化和扩展性。气象传感器技术先进，产品精确性和稳定性优越，除基本的六要素传感器外，土壤和水的温度、太阳辐射、土壤湿度、能见度、云等要素的传感器已经有成熟的产品出现。若有额外的传感器需要加入，只需要将新的传感器插入自动气象站而不需要改变已经存在的硬件结构。并且任何硬件模块都应是可升级的，以适应仪器将来的扩展。自动气象站主要包括传感器、数据采集、数据传输、数据处理等部分，其中最能决定自动气象站性能的是气象要素传感器。但是受设备可靠性、成本等因素的限制，在自动气象站中还没有实现业务化；云、降水现象传感器正在研制过程中，受云图识别理论和相关仪器发展的限制，尚没有出现成熟的产品。