企业培训_自动气象站培训

1 自动气象站培训班 安徽省气象技术装备中心2003年12月22日 讲课人 陈斌 2 1 CAWS600 B型自动气象站的介绍 CAWS600系列自动气象站由北京华创升达高科技发展中心和天津气象仪器厂联合生产 CAWS600系列自动气象站分为B型 S型 SE型等 CAWS600 B型自动气象站包含的要素值为 温度 湿度 气压 风向 风速 降水 地表温度 浅层地温 深层地温等 根据台站的需要 可扩展蒸发项目 CAWS600 B型自动气象站采用室外采集器 通信转换器使主控机与采集器之间的通讯距离可达到2KM 并具有抗干扰 防雷击等功能 3 观测场仪器布局图 图二 4 观测场防雷网 5 室外设备的防雷要求 观测场地网的要求根据 观测环境条件要求 观测场大小应为25 25m2 那么环形地网应 20 20m2 若观测场为16 东西向 20 南北向 m2 环形地网应 12 16m2 垂直接地体 采用镀锌钢钎 钢管或角钢 水平接地体 采用镀锌扁钢 钢管 钎 50mm 壁厚 3 5mm 角钢 50mm 50mm 50mm 扁钢 40mm 4mm 垂直接地体长度为1 5 2 5米 垂直接地体的间距为自身长度的1 5 2倍 接地体之间的焊接点应做防腐处理 接地装置的焊接长度 对扁钢为宽度的2倍 对圆钢为直径的6 8倍 观测场接地电阻的要求根据自动气象站的要求 工频接地电阻应 4 对采用单环水平接地方式仍不能满足要求的场地 可采用多根环形水平接地体或增加辐射式延伸接地体 延伸长度宜限制在10 30米 引下线 设备接地端 的布局要求铺设地网的同时 应根据观测场地面接地设备的位置 将引下线 端 预先引出 既要考虑设备就近接地 又要兼顾环形地网线的均匀分布 设备接地要求观测场所有设备金属支架 箱体均应接地 观测设备将按具体的接地要求进行 6 室内设备的防雷要求 自动气象站室内设备主要有数据采集器 微机 打印机 接口及保护电路组成 值班室本身应具备有效的直击雷保护措施 值班室要有良好的接地体 工频接地电阻应 3 观测场传感器到室内的引线的感应雷 由厂家提供的接口防雷保护器担任 但需按厂家要求可靠接地 在给自动气象站设备供电的UPS之前 需加装一级供电电源避雷器 电源避雷器需可靠接地 有关防雷规定可参照 气象台 站 防雷技术规范 执行 7 CAWS600 B自动气象站 风向 风速 温 湿度 气压 雨量 地温 蒸发 防雷板 采集核心 DT50 串口隔离器 通讯部件 供电系统CAWS DY01 主控机 打印机 UPS 传感器 CAWS600 B采集器 CAWS FL01 8 1 1采集器的内部结构 蓄电池 12V6Ah 蓄电池 12V6Ah DT50 变压器 空气开关 避雷器 气压传感器 采集核心 安装于机箱门 D1 D2 D3 D4 红色 指示采集器工作状态 绿色 直流输出指示灯 红色 充电时亮 充满后灭 绿色 交流输入指示灯 9 1 2采集器的内部接线图 12345678910111213141516171819202122232425262728 温湿度 湿度输出0 1V 12V GND 蓝 绿 黄 橙 浅绿 紫 红 蒸发 雨量 红 蓝 风向风速 黄 红 绿 蓝 紫 风向信号 电压 12V GND 风速信号 频率 地温变送器 蓝 黄 浅绿 紫 绿 橙 红 12V GND 控制信号 通讯线 黄 绿 红 白 10 电源控制器是为野外环境工作而设计的 可为传感器及采集器供电 交流部分采用变压器耦合 具有抗干扰 防雷击等功能 该电源工作时 对12V铅酸电池控制充电 使其充电控制在10 8 13 8V之间 不间断地向负载供电 1 3电源控制器 CAWS DY01 11 1 4CAWS600 B型自动气象站技术指标 使用环境要求空气温度 40 70 相对湿度 0 100 RH阵风 75m s遥测距离 2km供电 直流 9 18V 12 2 温湿度传感器介绍 温湿度传感器采用FinlandVaisala公司的Humicap系列的HMP45D型温湿度传感器 测温元件是铂电阻传感器 Pt100 输出信号为四线制电阻值 测湿元件是高分子薄膜型湿敏电容 输出信号为0 1V电压 13 HMP45D型来自芬兰Vaisala公司的温湿度传感器同时测量空气温度和相对湿度 14 2 1HMP45D的技术指标 温度测量范围 50 60 精度 0 2 输出信号 四线制电阻值湿度测量范围 0 100 RH精度 2 RH 90 RH 3 RH 90 RH 输出信号 0 1V整体部分工作温度 50 60 供电 7 35V功耗 4mA输出负载 10k 检定周期 1年 15 2 2HMP45D的测温原理 由恒流源提供恒定电流I0流经铂电阻Rt 为电压引线 电压I0Rt通过 引线传送给测量电路 只要测量电路的输入阻抗足够大 流经 引线的电流将非常小 引线的电阻影响可忽略不计 所以 在自动气象站中 温度电缆的长短与阻值大小对测量值的影响可忽略不计 16 HMP45D型湿敏电容是一种具有感湿特性的电介质 其介电常数随相对湿度的变化而变化 在外界相对湿度发生变化时 作为感湿膜的高分子聚合物能对水汽分子吸附和释放 其介电常数 随之变化 促使湿敏电容量发生变化 HMP45D测湿时的输出信号为电压信号 0 1V 对应湿度为0 100 RH 2 3HMP45D的测湿原理 17 对HMP45D传感器的维护 要注意定期的清洁 但由于湿敏电容是一种精密细小的仪器 且探头部位极其脆弱 清洁不当将会导致传感器的损坏 清洁时 旋开探头处的黑色过滤器 过滤器内是一层薄薄的过滤网 旋出过滤网 用干净的小毛刷轻轻刷去过滤网上的灰尘即可 如发现玻璃基板或电极等部位有灰尘 不可用毛刷清洁 因为引线及薄膜有可能受损 我们不主张观测人员直接对电容进行清洁 2 4HMP45D的日常维护 18 3 气压传感器介绍 气压传感器采用FinlandVaisala公司的PTB220型完全补偿式数字气压表 感应元件为Vaisala公司研制的硅电容压力传感器Barocap Barocap具有良好的滞后性 重复性 温度特性 长期稳定性 PTB220的工作原理是基于一个先进的RC振荡电路和三个参考电容 并且电容压力传感器及电容温度传感器连续测量 微处理器自动进行压力线性补偿及温度补偿 19 3 1PTB220的技术指标 气压测量范围 500 1100hPa精度 0 3hPa输出信号 0 5V工作温度 40 60 供电 10 30V功耗 25mA检定周期 1年 20 3 2PTB220的日常维护 PTB220气压传感器无需定期或预防性的维护措施 但需要定期对干燥剂进行除湿或更换 以保证气压传感器的正常工作及延长气压传感器的寿命 21 风向风速传感器用于测量距地10米处地面风的风向 风速 并转换为电信号 传感器的供电电压为 12V 风向传感器是低起动风速的光电风向传感器 风速传感器是响应快 启动风速低的光电子风速计 4 风向风速传感器介绍 22 4 1风向传感器的原理及技术指标 风标转轴带动的6至8位格雷码光码盘 6 8个同心圆轨道 0 2 22 23 24 25 26 27 等分 相邻部分作透光与不透光处理 码盘两侧同一半径上的6 8对光电耦合器件 输出相应的6至8位格雷码 每一个格雷码代表一个风向 测量范围0 360 响应灵敏度0 3m s 30度偏角 工作电源10 14VDC分辨率3 输出信号0 2 5V抗风强度75m s工作环境 40 60 0 100 RH 23 4 2风速传感器的原理及技术指标 三个轻质锥形风杯 附着在中心不锈钢轴上的截光盘随轴旋转 每转动一圈 切割红外光束14次 从而由光电晶体中产生出一个脉冲链 输出的脉冲速率与风速成正比 技术指标测量范围 0 60m s分辨率 0 05m s起动风速 0 5m s工作电压 12V工作温度 40 60 带加热 输出信号 0 1221Hz方波检定周期 1年 24 4 3风向风速传感器的日常维护 风向风速传感器由于每年要由装备中心进行一次计量校准 故通常情况下无需维护 设备工作几年后 轴承会出现磨损情况 这会影响风向 风速传感器的灵敏度 出现这种情况 将仪器送到装备中心进行维护 由于该风向传感器只有指北线 没有指北杆 因此要定期检查风向标的指向与采集器的示值是否吻合 冬季结冰时 可能会产生风向和风速冻结现象 出现这种情况时 可采用电加热方法进行排除 25 5 雨量传感器介绍 SL2 1型雨量器雨水由截面积为200平方厘米的集水器汇集 通过小漏斗流入翻斗 翻斗内的水量达到一定数量时 翻斗翻转 另一半翻斗开始盛雨 翻斗每翻转一次 干簧管被磁钢吸合一次 送出一个电路导通脉冲 相当于0 1mm降水 技术指标承水口径 159 6mm环境温度 0 60 0 降水强度 4mm min分辩率 0 1mm输出信号 1个脉冲 0 1mm降水 26 要定期检查集雨器中的漏斗通道是否有碎物堵塞 维护时需清洁承水口及入口处的过滤网 旋开外套筒的三颗固定螺钉 对雨量器的内部进行清洁 检查内部漏斗是否积有灰尘 及时清洁 清洗翻斗 将翻斗放于正确位置 但严禁用手触摸翻斗内侧 5 1雨量传感器的日常维护 27 地温传感器是用来测量地表温度 浅层地温和深层地温的 地温传感器为标准4线制铂电阻温度传感器 铂电阻的电阻值随温度的升高而增加 地温传感器通过地温变送器与CAWS600采集器通讯 6 地温传感器介绍 28 精度 0 5 地表 0 4 浅层 0 3 深层 灵敏度 0 385 测量范围 50 80 6 1地温传感器的技术指标 29 6 2地温传感器的原理 假定传感器的四根导线电阻均为r 在2 3两端接入标准电阻R0 和Rt形成串联并构成回路 由恒流源提供电流I0 此时R0两端的电势差为I0 R0 Rt两端的电势差为I0 Rt 由于电压对导线的电阻值不敏感 所以 I0 V1 Rt V2 R0 即得出 Rt R0 V1 V2 因此 传感器导线的长短 即电阻值 不会影响测量的结果 30 每日检查地表传感器的感应部分 是否一半埋入土中 一半露出地面 且进入土中的感应部分要与土壤接触 露出