地市级移动气象计量校准系统实施方案(20110824).doc

山山 洪洪 规规 划划 地市级移动气象计量校准系统地市级移动气象计量校准系统 实实 施施 方方 案案 中国气象局气象探测中心中国气象局气象探测中心 2011 年年 3 月月 目目 录录 一一 项目由来及意义项目由来及意义.1 二二 国内外现状和发展趋势国内外现状和发展趋势.1 三三 建设目标建设目标.3 四四 建设内容建设内容.3 4.1功能结构.3 4.2设备组成.4 4.3设备技术要求.4 4.3.1通用要求.4 4.3.2雨量传感器校准装置.5 4.3.2标准信号源.5 4.3.3数字气压（压力）计（表）.6 4.3.4压力控制装置.6 4.3.5数字温度表（计）.7 4.3.6温度控制装置.7 4.3.7数字湿度表（计）.8 4.3.8饱和盐湿度控制装置.8 4.3.9启动风速测量装置.8 4.3.10 转速模拟装置（含风向核查）.9 4.3.11 维护维修工具.9 4.3.12 笔记本电脑.9 4.3.13 工程车.9 五五 设备选型参考设备选型参考.10 六六 效益分析效益分析.11 七七 进度安排进度安排.11 八八 项目组织形式项目组织形式.11 九九 投资概算投资概算.11 1 一一 项目由来及意义项目由来及意义 根据山洪区域气象监测的需要，全国气象系统所布设及规划布设的自 动气象站将有可能达到近十万套的规模。相对于目前各省级气象计量机构 承担保障的 2400 余套自动气象站，规模扩充近 50 倍。 巨大的规模使得目前以国家气象计量站为龙头，各省级（以及部分单 列市）气象计量机构为主体的计量保障体系难以承受。为此，有必要探索 将计量保障体系的主体推进到地市级，形成省级气象计量机构针对国家站 网自动气象站开展业务，地市级气象计量机构针对区域站网开展业务的新 的气象计量保障模式。 针对自动气象站的结构特点和工作特点（参见省级移动气象计量检 定系统实施方案第一部分） ，地市级气象计量机构的业务配置应采用与 省级气象计量机构相近似的模式，即实验室校准和现场移动校准、核查相 结合，实现对于区域自动气象站充分、有效、及时的计量保障。 本项目拟选定六个地市级气象部门作为气象计量保障体系调整的试点 单位，配置地市级移动气象计量校准系统，部分形成（考虑大部分地市级 气象部门目前不具备开展实验室检定的基础条件，暂不配置实验室检定设 备）对于区域自动气象站的计量保障能力。 考虑到目前地市级气象部门 在机构和人员配置上的具体情况，所建立的地市级移动计量校准系统同时 应具备一定的维护、维修能力。 二二 国内外现状和发展趋势国内外现状和发展趋势 基于对自动气象站计量保障工作的分析，2003 年以国家气象计量站为 主导，设计了第一代自动气象站移动检定系统，并装备省级气象计量机构， 用以实现对于自动气象站的现场检定。 2 该自动气象站移动检定系统以检定项目的全面性为目标，以检定设备 的小型化和车载移动为手段，实现了自动气象站移动计量保障能力从无到 有的跨越，对于近年来保证自动气象站运行的基本稳定，观测数据的基本 准确发挥了巨大的作用。尽管该移动检定系统受制于当时的经济条件以及 对于检定数据质量认知的历史局限性，存在着设备相对简陋，方法不尽完 善等方面的问题，但是其多年的应用经验证明现场移动校准不但具有充分 的可行性，更是对于自动气象站开展实验室检定的一个必要的补充（该移 动计量检定系统的具体情况参见省级移动气象计量检定系统实施方案 第二部分） 。 2009 年，在中国气象局综合观测司的组织下，以国家气象计量站为指 导，对于自动气象站计量保障工作的需求进行了重新分析，对于第一代自 动气象站移动检定系统的应用经验进行了总结，重新规划设计了第二代省 级移动气象计量校准系统。 该检定系统相对于第一代自动气象站移动检定系统，增加了采集器现 场校准设备，从而解决了长期以来在应用中确定自动气象站采集器工作状 态的难题。考虑到现场条件难以实现与实验室同等等级的保证，除受现场 条件影响较小的雨量传感器采用现场校准外，气压、温度、湿度观测参量 传感器均采用现场核查与实验室相结合的方式进行校准。考虑到现场实现 “可控风场”的难度巨大，同时第一代自动气象站移动检定系统所采用的 通过风速校验器对风速传感器实现校准无法真正反映传感器的测量性能， 对于风速风向传感器的校准同样采用了现场核查与实验室检定相结合的模 式。 第二代省级移动气象计量校准系统目前已由天仪集团进行首批 14 套 的生产，预计于 2011 年中期可装备 14 个省级气象计量机构。 3 地市级移动计量校准系统 雨量传感器 自动气象站数据采集器 现场校准 气压传感器 温度传感器 现场核查 湿度传感器 风速/风向传感器 基本维护/维修 三三 建设目标建设目标 通过本项目的建设，在六个地市级气象部门建立自动气象站移动现场 校准/核查及一定的现场维护维修能力，与目前省级气象计量机构现有实验 室检定设备相配合，为所辖区域内的区域自动气象站的计量保障提供较为 完善的计量技术保障能力，探索自动气象站计量保障模式转变的可行性。 四四 建设内容建设内容 4.1 功能结构 地市级移动气象计量校准系统可实现自动气象站雨量传感器和数据采 集器的现场校准以及经实验室校准后的气压、温度、湿度、风速、风向传 感器的现场核查，同时兼顾自动气象站现场基本维修。地市级移动气象计 量校准系统的功能结构如图 1 所示。 图图 1 地市级移动气象计量校准系统功能结构地市级移动气象计量校准系统功能结构 4 4.2 设备组成 地市级移动气象计量校准系统的设备组成如表 1 所示。 表表 1 地市级移动气象计量校准系统的设备组成地市级移动气象计量校准系统的设备组成 序号序号设备（类）设备（类）用途用途 1雨量传感器校准装置雨量传感器现场校准 2标准信号源自动气象站采集器现场校准 3数字气压（压力）计（表） 4压力控制装置 气压传感器现场核查 5数字温度表（计） 6温度控制装置 温度传感器现场核查 7数字湿度表（计） 8饱和盐湿度控制装置 湿度传感器现场核查 9启动风速测量装置 10转速模拟装置（含风向核查） 风速/风向传感器现场核查 11维护维修工具现场基本维护/维修 12笔记本电脑数据记录/处理 13工程车系统机动，电力供应 4.3 设备技术要求 4.3.1通用要求 地市级移动气象计量校准系统所选用的设备(工程车除外)应满足以下 通用要求（如果适用） 。 电源：220V/50Hz 交流电源或不高于 36V 的直流电源 5 功耗：单台设备（或需要同时配合工作的设备组）功耗不得超过 5kW 质量：单台设备质量不得超过 25kg 4.3.2雨量传感器校准装置 雨量传感器校准装置技术要求如表 2 所示。 表表 2 雨量传感器校准装置技术要求雨量传感器校准装置技术要求 序号序号技术指标技术指标技术要求技术要求 1 雨强控制指标大雨强：4mm/min；小雨强：1mm/min 2 标准球容积 (314.16 + 1.5)ml 3 承水口直径159.6mm 和 200mm 4 节流阀(06)mm/min 5 计数方法自动计数 6 校准器的外形尺寸 (190mm485mm) 4.3.2标准信号源 标准信号源应能与华云 HYA-M06（华创）CAWS600、无锡 ZQZ- C、天津 DZZ2、长春厂 DYY-、广东 DZZ1-2、Vaisala 公司 Milos500 等型号自动气象站进行对接，并能够或通过软件接受气象量形式 的输入。 标准信号源技术要求如表 3 所示。 表表 3 标准信号源技术要求标准信号源技术要求 序号序号 气象气象 要素要素 电参量电参量输出范围输出范围分辨率分辨率 最大容许最大容许 误差（误差（） 1 湿度模拟电压010V 0.1mV1mV 6 序号序号 气象气象 要素要素 电参量电参量输出范围输出范围分辨率分辨率 最大容许最大容许 误差（误差（） 2 温度四线制电阻80140 1m30 m 3 频率01.5Hz / 4 雨量 脉冲群输出0160 个 1/ 5 风速频率02000Hz 0.1Hz0.5Hz 6 模拟电压05V 0.1mV1mV 7 气压 数字信号RS-232 通信协议植入 8风向 六、七位格 雷码 六、七位格雷码对应编码表 4.3.3数字气压（压力）计（表） 数字气压（压力）计（表）技术要求如表 4 所示。 表表 4 数字气压（压力）计（表）技术要求数字气压（压力）计（表）技术要求 序号序号技术指标技术指标技术要求技术要求 1 量程500hPa1100hPa（绝压） 2 最大允许误差 0.08hPa 3 分辨率 0.01hPa 4 年稳定性 0.1hPa 5 外形尺寸 160mm100mm210mm 4.3.4压力控制装置 压力控制装置技术要求如表 5 所示。 表表 5 压力控制装置技术要求压力控制装置技术要求 序号序号技术指标技术指标技术要求技术要求 7 1 调压范围500hPa1100hPa（绝压） 4.3.5数字温度表（计） 数字温度表（计）技术要求如表 6 所示。 表表 6 数字温度表（计）技术要求数字温度表（计）技术要求 序号序号技术指标技术指标技术要求技术要求 1温度测量范围 -6080 2分辨力 0.01 3最大允许误差 0.05 4.3.6温度控制装置 温度控制装置技术要求如表 7 所示。 表表 7 温度控制装置技术要求温度控制装置技术要求 序号序号技术指标技术指标技术要求技术要求 1温度控制范围 -4080 2温场稳定性 0.03/30min 3温度调整偏差 0.1 4温场均匀性 0.05 5校准介质空气及液体 6降温时间（空气） 800 20 分钟 7升温时间（空气） -3080 20 分钟 8校验容量 30mm150mm 9分辨率 0.01 10外部尺寸 310mm 180mm270mm 8 11设备工作环境条件环境温度：1535；环境湿度：80% 4.3.7数字湿度表（计） 数字湿度表（计）技术要求如表 8 所示。 表表 8 数字湿度表（计）技术要求数字湿度表（计）技术要求 序号序号技术指标技术指标技术要求技术要求 1测量范围0%RH100%RH 2测量准确度2%RH 3传感器尺寸 12mm 4.3.8饱和盐湿度控制装置 饱和盐湿度控制装置技术要求如表 9 所示。 表表 9 饱和盐湿度控制装置技术要求饱和盐湿度控制装置技术要求 序号序号技术指标技术指标技术要求技术要求 1温度测量误差 0.5 2传感器接口直径 12mm、13.5mm 和 18.5mm 3适用介质（饱和盐溶液）LiCl,MgCl2,NaCl,K2SO4 4.3.9启动风速测量装置 启动风速测量装置技术要求如表 10 所示。 表表 10 启动风速测量装置技术要求启动风速测量装置技术要求 序号序号技术指标技术指标技术要求技术要求 1启动风速0.6 m/s 9 2显示方式数字式 3外型尺寸 500mm350mm 4.3.10 转速模拟装置（含风向核查） 转速模拟装置技术要求如表 11 所示。 表表 11 转速模拟装置技术要求转速模拟装置技术要求 序号序号技术指标技术指标技术要求技术要求 1测量范围260m/s 2最大允许误差(0.2+0.02v),v 为风速 3分辨力0.1m/s 4外型尺寸 380mm280mm140mm 4.3.11 维护维修工具 维护维修工具应适用于自动气象站采集器各部件之间连接件的拆卸、 焊接以及各部件外壳的拆除及安装。 4.3.12 笔记本电脑 “适用高度”大于所辖区域内海拔最高的区域站点的海拔高度。 4.3.13 工程车 工程车应能提供前述设备所需要的电力能源。同时，设备在车内安装 应稳固可靠，具有良好的抗震动性能。 工程车技术要求如表 12 所示。 表表 12 工程车技术要求工程车技术要求 10 序号序号技术指标技术指标技术要求技术要求 1排量 2.4L 2车长 5200mm 3后舱容积 0.95m3 4最大可装载长度 3000mm 5自重 2050kg 6载重 1000kg 7车顶载重 150 kg 五五 设备选型参考设备选型参考 表表 13 设备选型参考设备选型参考 序号序号设备（类）设备（类）选型参考选型参考 1雨量传感器校准装置FQ1 雨量现场校准装置 2标准信号源WUSH-JC自动气象站信号模拟装置 3数字气压（压力）计（表）745-16B 数字压力计 4压力控制装置手动调压器 5数字温度表（计）RCY-IA 数字温度计 6温度控制装置V2140S 干体炉 7数字湿度表（计）Vaisala 数字式湿度计 8饱和盐湿度控制装置Vaisala 饱和盐湿度发生器 9启动风速测量装置JJE6 启动风速校验仪 10转速模拟装置JJE7 风速校验仪（含风向校验装置） 11维护维修工具 11 12笔记本电脑 13工程车国产 VITO（改装） 六六 效益分析效益分析 地市级移动计量校准系统可实现自动气象站雨量传感器和数据采集器 的现场校准，以及实验室校准后的气压、温度、湿度、风速等传感器的现 场核查，同时兼顾了基本维护维修功能。能够较好地提高区域自动气象站 校准工作的效率，保障区域自动气象站的正常运行和观测数据的准确可靠。 七七 进度安排进度安排 自项目资金到位之日起： 30 天内，完成统一招标；45 天内，完成分散采购，签订合同；250 天 内，完成系统生产；270 天内，完成系统验收。 以系统验收合格为前提，300 天内，完成技术培训，配发选定的六个 地市级气象部门。 八八 项目组织形式项目组织形式 本项目由中国气象局综合观测司承担，并组织实施。根据项目执行需 要，综合观测司可通过招标方式确定项目执行过程中的技术支持单位。 系统的采购采用集中招标的方式完成。各地市气象部门根据招标结果， 分别与中标供应商签订采购合同，并对合同的执行承担责任。 12 九九 投资概算投资概算 该项目预计投资 545.40 万元。其中设备采购费 510.00 万元，技术支 持采购费 30.00 万元，招标委托费 5.40 万元。 总投资概见表 14。 设备采购费投资概算见表 15。 工程车（单台）投资概算见表 16。 表表 14 总投资概算总投资概算 序号序号项目项目金额（万元）金额（万元） 1设备采购费