自动温雨站技术方案.doc

长春气象仪器研究所AMS-II温雨站技术方案长春气象仪器研究所是国内较早从事气象仪器研发生产的设备制造商，有着丰富的区域自动站网建设经验。我们可以有针对性地为用户进行个性化设计、建设有当地特点区域自动气象站网。AMS-温雨站可通过无线方式组网。通过GPRS/GMS无线通信方式将数据传给中心站，中心站可由宽带通信线路将数据传到终端用户。中心站可设置不同的预警值。中心站将自动气象站传送的数据进行分析、整理，建立区域数据库，并对区域内的自动气象站进行监控，实现信息汇集、统一管理、资料共享。AMS-II温雨自动气象站监测要素为空气温度、降水，可完成自动供电、采集、存储、通讯、数据分析等，能够满足灾害性天气监测和多种形式气象服务的要求。2 执行的标准和规范 AMS-温雨站满足下例标准和规范：a气象行业标准QX/T1-2000型自动气象站b中国气象局地面气象观测规范(2003年)c加密自动气象（雨量）站管理办法（气发2004344号）dQX4-2000气象台（站）防雷技术规范e中国气象局自动气象站出厂及备件验收规则3 主要技术参数3.1 雨量：雨量记录范围：0999.9mm分辨率：0.1mm 准确度：0.4mm（10mm）4% (10mm)3.2 温度： 测量范围：-40+60；准确度：0.2；分辨率：0.1。3.3 工作环境：温度-50+50；湿度0100%RH3.4 供电：AC220V或太阳能供电。3.5通信模式：采用GPRS/GMS无线方式通信。4 系统组成AMS-温雨站由硬件和软件两部分组成。其硬件可分成传感器、采集器和外围设备三部分，其软件可分成采集软件、管理软件和中心站软件。4.1硬件4.1.1传感器4.1.1.1雨量传感器采用SL3翻斗式雨量传感器测定降水量, 通过上翻斗、计量翻斗和计数翻斗 (干簧管触点闭合)获得开关量,每一个信号表示降水量0.1mm, 由采集器的 CPU处理, 得到相对应的降水量值。如图3所示。图3 雨量传感器4.1.1.2温度传感器HBW系列铂电阻温度传感器是用来测量空气温度传感器。该传感器由精密级铂电阻元件和经特殊工艺处理的绝热防护套组成，并用四芯屏蔽信号电缆线从敏感元件引出用于测量，通常可以采用四线测量法测量，以减少导线电阻引起的测量误差。图4 温度传感器4.1.2数据采集器数据采集器采用长春气象仪器研究所生产的ZC300C1。数据采集器是自动气象站的核心，其主要功能是数据采集、数据处理、数据存储、数据传输及整个采集器系统的管理。如图5所示。图5 数据采集器数据采集器采用嵌入式系统、总线式结构以及模块化设计理念，具有扩展能力，随时可以通过挂接分采集器或智能传感器的办法扩充测量要素，而不需要对原有系统作实质性的改动或更新，是逐步增添测量要素实现地面气象观测多要素自动化的有效方法。数据采集器由防雷接口、多路开关、放大器、24位AD转换器、FLASH存储器、计数/频率测量电路、时钟电路、CPU、电源、GPRS/GMS通信模块、RS-232/RS-485接口、CAN总线接口、USB接口或以太网接口组成。数据采集器采样和处理数据采集器对雨量信号采样速率小于1ms，可生成分钟雨量、小时雨量，08-20时（北京时）、20-08时累计雨量数据。数据采集器内监控信号本系统具有多种监控信号，可随时对整个系统运行情况进行监控。4.1.3外围设备AMS-温雨站外围设备包括供电系统和附属件等。4.1.3.1供电系统使用市电为电源的，市电电压允许波动范围为220V30%。或采用太阳能供电方式。4.1.3.2通讯模块 采用专业厂家生产的GPRS/GMS模块进行通讯，该产品具有耐低温、低功耗，高可靠性等特点。4.1.3.3采集系统和电源机箱采用专业厂家生产的室外机箱，具有防锈蚀、防老化、抗干扰、防辐射、防尘、防雨淋等特点。达到IP65。4.1.3.4附属件设备支撑架、防辐射罩、安装基础件等。防辐射罩为圆形，结构稳定，具有良好的防辐射、通风、散热性能，确保温度测量的准确度，用于温度传感器的现场安装。4.2软件软件可分成采集软件、管理软件和中心站软件。4.2.1采集软件采集软件是AMS-温雨站采集器的嵌入式软件，可通过串口进行软件升级。该软件负责采集器的管理，监视采集器的运行状态，实现数据采集、处理、存储、通信及数据的质量控制，并具有自复位功能。采集软件按设定的时间间隔（160分钟）通过GPRS/GMS将数据上传到中心站，并可接收中心站的指令完成修改参数、对时等操作。4.2.2管理软件子站的管理软件安装在普通微机或笔记本电脑上，运行于Windows环境。安装此软件微机能通过标准的USB2.0通讯接口与自动站机器连接。该软件用于系统的维护和调试，具有如下功能：a、汉字界面清晰，易操作。具有读取子站数据功能，但不能改写和删除子站数据。b、检测子站各种运行状态，方便直观设置各项参数，具有子站软件复位、升级功能。c、上述功能也可以通过无线信道实现。4.2.3中心站软件 中心站业务数据库系统采用Windows环境下的SQL数据库软件，建立子站基本信息数据库和自动站实时资料数据库。实时资料接收，按照中国气象局统一的自动站数据格式进入实时资料库，中心站软件基于Windows操作环境，采用BS模式，并提供分级操作权限。 完成子站实时和历史资料查询、运行状态监控功能，实现实时状态信息查询。具有子站错误信息的筛选、报警及远程同步时钟功能。 具有子站工作参数远程设置功能，可实现对多子站的集群设置，自动站所具有的其它功能和设置，都可以由中心站进行远程控制。中心站各项参数设置方便直观，具有完整的日志系统。5 系统功能a、自动采集温度、雨量信息，生成每分钟雨量、温度；b、所有采集的气象数据，通过应用软件可以与现代化业务资料处理系统并轨运行，自动上传，软件设计符合中国气象局加密自动气象（雨量）站管理办法和地面气象测报业务系统软件操作手册的要求。c、定时采集并上传子站运行及设备状态信息、储存中心站的相关信息，并主动向中心站发送子站配置信息，支持远程参数设置，中心站可远程设置所有子站的参数。d、具有非易失性FLASH存储器同时备有储存卡，存储8个月记录数据，数据采用滚动覆盖方式存储。e、可进行软件升级，并设有隐蔽式复位按钮，也可以通过软件控制复位，f、 AMS-自动温雨站配有管理软件，该软件安装在普通微机或笔记本电脑上，运行于Windows环境。且安装此软件微机能通过标准的USB2.0通讯接口与自动站机器连接，该软件汉字界面清晰，易操作。具有读取自动站数据功能（无法写和删除子站数据）。可检测子站各种运行状态，方便直观设置各项参数，对子站软件进行复位和升级。上述功能也可以通过无线信道实现。g、中心站业务数据库系统采用Windows环境下的SQL数据库软件，建立子站基本信息数据库和自动站实时资料数据库。h、实时资料接收，按照中国气象局统一的自动站数据格式进入实时资料库，中心站软件基于Windows操作环境，采用BS模式，并提供分级操作权限。i、可完成子站实时和历史资料查询、运行状态监控功能，实现实时状态信息查询。具有子站错误信息的筛选、报警及远程同步时钟功能。j、具有子站工作参数远程设置功能，可实现对多子站的集群设置，自动站所具有的其它功能和设置，都可以由中心站进行远程控制。k、中心站各项参数设置方便直观，具有完整的日志系统。l、具有防雷保护功能，可有效防止感应雷对设备造成的损害。m、可完成任意时段的数据统计、查询、数据阈值调整、时间校准等功能。n、中心站服务器拥有独立外网IP，用户可通过Internet在任何地方快捷获取气象信息。6 组网方案可在用户端建立1个中心站，实时接收数据，完成数据收集、处理、应用、远程维护、状态监控和气象信息发布，建立用户数据库。所有自动站数据通过GPRS/GMS网络传输到中心站，或采用有线连接本地接收装置。传输的数据文件及格式满足“加密自动气象（雨量）站数据文件格式”要求。通过气象业务处理系统完成数据的整合处理，各用户端可通过互联网或VPN实现数据共享。气象观测网中心站1中心站2雨量传感器数据采集器无线通信模块温度传感器雨量传感器数据采集器无线通信模块温度传感器7 中心站配置a、微机服务器1台，用于数据库和中心站管理，当今主流配置即可。（联想杨天商用。Intel双核、主频2.8G、内存2.0G、1000Mbps以太网卡、19以上显示器。WINXP操作系统等）b、稳压电源（1000W以上）。c、Internet固定IP一个，开放1024以上高端口。d、软件：Windows2003 Server系统盘、SQL Server2000企业板。e、中国移动SIM卡，开通GPRS/GMS业务（申请GPRS/GMS业务的APN接入点为：cmnet）。SMS业务及其它基本功能（通话、漫游、来电显示）。f、收集拟建站点的相关资料，含：经度、纬度、海拔高度、中国气象局统一编制的区站号。按厂方提供的施工图纸，预先埋设拟建站点的安装底座。g、站点选址：当地中国移动公司GPRS/GMS信号传输效果好，无强干扰源。8.配套清单序号名 称型号、规格数量备 注1数据采集系统ZC300C11 套含电池2系统配套软件1套3温度传感器HBW1 支含2米专用电缆4太阳能电池板20W1套选配（含充电保护器）5GPRS通讯设备1套不含SIM卡6双翻斗式雨量传感器S