DZZ4 型自动气象站用户手册

1、DZZ4 型自动气象站用户手册江苏省无线电科学研究所有限公司DZZ4 型自动气象站用户手册江苏省无线电科学研究所有限公司二一一年九月- III -目 录DZZ4 型自动气象站I第1章产品简介11.1概述11.2自动气象站硬件结构11.2.1传感器21.2.2采集器41.2.3外围设备41.3传感器介绍61.3.1温湿度智能传感器61.3.2风向、风速传感器71.3.3翻斗式雨量计71.3.4气压传感器81.3.5地温传感器81.3.6蒸发传感器81.4采集器介绍91.4.1WUSH-BH 主采集器91.4.2WUSH-BG地温分采集器121.5供电单元介绍141.5.1市电供电单元141.5.

2、2太阳能供电单元151.6采集箱介绍151.6.1主采集箱151.6.2地温分采集箱161.7自动气象站功能特点171.7.1数据采集171.7.2数据处理171.7.3数据质量控制181.7.4数据存储181.7.5数据传输191.7.6实时时钟201.7.7GPS对时201.7.8网络功能211.7.9防雷21第2章安装指南222.1选址和布局222.1.1防雷222.2基础施工222.3安装准备工作222.3.1布线要求222.3.2工具准备232.3.3设备成套性检查232.3.4业务计算机准备232.3.5使用自制风杆或风塔的注意事项242.3.6现场调试工具的配备242.4部件安装

3、242.4.1风杆和风传感器安装242.4.2气压计的安装292.4.3SL3-1型翻斗雨量传感器安装292.4.4百叶箱和温湿度智能传感器的安装302.4.5地温传感器安装322.4.6蒸发传感器的安装342.4.7立柱和采集箱安装362.4.8CF卡插入362.5电缆、光缆连接372.5.1电缆、光缆铺设372.5.2现场电缆、光缆连接382.6业务计算机安装412.6.1光纤连接412.6.2网络连接412.6.3安装业务软件42第3章现场调试433.1电源箱调试433.2主采集箱调试443.3分采集箱调试453.4采集器参数设置453.4.1设置台站参数453.4.2蒸发传感器相关参数

4、设置463.4.3数据质量控制参数473.5外部设备、传感器的检查和测试473.5.1检查 GPS473.5.2数据采集器自检473.5.3翻斗雨量传感器483.5.4蒸发传感器483.5.5检查采样值48第4章观测运行494.1自动气象站运行494.2业务软件运行494.2.1通信串口设置494.2.2台站基本参数设置494.2.3运行业务软件50第5章常用操作515.1串口调试软件使用介绍515.1.1SSCOM32.exe515.2CF 卡操作525.2.1拔卡525.2.2插卡525.2.3格式化535.3存储目录操作545.3.1删除采集器内部的旧数据545.3.2删除 CF 卡上的

5、旧数据545.4升级应用程序55第6章日常维护566.1传感器日常维护566.1.1气压传感器566.1.2风速风向传感器维护566.1.3百叶箱和温湿度传感器维护566.1.4翻斗雨量传感器维护566.1.5蒸发传感器维护576.1.6地表和浅层地温传感器维护586.1.7深层地温传感器维护586.2CF 卡数据备份586.3电源维护596.4业务计算机维护596.4.1交流电源和UPS维护596.4.2计算机维护596.4.3业务软件日常维护59第7章故障排除607.1气象要素数据超差607.2气象要素数据缺测627.2.1主采集器的气象要素缺测627.2.2分采集器的气象要素缺测627.

6、3采集器指示灯故障637.3.1主采集器 RUN 指示灯不正常637.3.2分采集器 RUN 指示灯不正常647.3.3分采集器 CANR 或 CANE指示灯闪烁647.4主采集器经常复位647.5数据存储故障647.5.1CF 上不能存储文件647.5.2采集器中存储数据达不到规定的天数657.6GPS 授时功能不起作用657.7电源故障排除657.8业务计算机故障排除667.8.1通信故障667.8.2操作系统故障667.8.3业务软件故障66第8章技术指标678.1测量性能678.2观测时制678.3系统时钟准确度688.4数据存储量(分钟数据)688.5通信接口688.6电源688.7

7、环境适应性688.8电磁兼容性68第9章附录70附图1 观测场布局示意图70附图2 风杆基座施工图71附图3 风杆拉线基座施工图72附图4 雨量基座施工图73附图5 立柱基座施工图74附图6 百叶箱基础施工图75附图7 DZZ4自动气象站电缆连接示意图76注意：使用设备前请仔细阅读本用户手册！本公司可能会对本产品的功能规格及用户手册进行修订而不另行通知。第1章 产品简介1.1 概述DZZ4 型自动气象站。吸收了电子信息技术最新发展成果、采用现代总线技术路线和产品、严格按照中国气象局新型自动气象(气候)站功能规格书(业务试用版)(以下简称“功能规格书”)的要求而研制的新一代自动气象站。该自动气象

8、站适应现代气象业务发展需求，在测量性能、数据质量、要素扩充性、可靠性、可维性等方面有长足进步，可以充分满足业务观测新标准、新需求。该型(考核时型号为WUSH-2000)自动气象站通过了中国气象局组织的考核和设计定型，在考核中成绩优异，名列前茅。DZZ4 型自动气象站(以下简称“自动气象站”)是我公司结合国家气象业务发展和当前自动化技术，基于多年的自动气象站专业设计经验，采用当今成熟的、稳定的、先进的电子测量、数据传输和控制系统技术而设计，能满足现有气象观测站的气候观测、天气观测和区域观测业务的需要；该产品具有高可靠性、高准确性、易维护、易扩展等特点。自动气象站在硬件结构设计上，采用“积木式”结

9、构和CAN总线技术，利用双绞线互联主采集器和各分采集器。基于客户需求，在现场能快速实现功能扩展，充分贯彻了灵活性的特点。硬件结构上由传感器、主采集器、分采集器和外围设备等组成。通过对系统进行简化，DZZ4 型自动气象站可以适合于各类业务应用。常见的应用有： 常规六要素，观测气温、相对湿度、气压、风速、风向、雨量； 七要素，观测常规六要素以及地温(含草温、地表温、浅层地温、深层地温)； 八要素，观测常规六要素、地温(含草温、地表温、浅层地温、深层地温)以及蒸发； 需要时可以扩充能见度、称重降水、日照、辐射等要素或传感器。DZZ4 型自动气象站，以下简称“自动气象站”。1.2 自动气象站硬件结构自

10、动气象站由传感器、采集器和外围设备组成。采集器由一个主采集器和若干分采集器构成，采集器之间采用 CAN 总线(一对双绞线)互连。在现场只需接入新的分采集器和传感器，就可以快速部署从而实现功能扩充，满足监测需求的变化。系统结构图参考图1。图1 系统结构图1.2.1 传感器自动气象站所选用的传感器符合相关行业标准并经行业主管部门列装，或通过中国气象局组织的考核，或由中国气象局进行设计定型。自动气象站使用的主要传感器列于下表：表1 自动气象站使用的传感器种 类名 称型 号简 介模拟传感器地温传感器ZQZ-TW等级为 IEC60751 A，测量范围-60+80。适合于土壤或不同下垫面(如地面、草面、路

11、面等)的温度测量。高精度气温传感器WUSH-TW100等级为 IEC60751 AAA，测量范围-50+60。具有极佳的可互换性和长期稳定性。湿度传感器WUSH-TH200HMP45D电容式湿度传感器，具有更高的测量准确度，更好的耐高湿性能和长期稳定性。WUSH-TH200与HMP45D接口兼容。蒸发传感器WUSH-TV2采用连通器原理和超声波测距原理，大大降低了水面波动对蒸发测量的影响，具有高稳定性、高分辨力、高测量准确度等优点。总辐射传感器FS-S6一级总辐射表。数字传感器翻斗式雨量计SL3-1双翻斗式雨量计，通过上翻斗的缓冲，可有效减少计量翻斗翻动过程中的降雨损失，提高测量准确度。风向、

12、风速传感器ZQZ-TF风杯进行了优化设计，并由特种工程塑料注塑成型，提高了测量精度和抗风强度；风向标尾翼板用质量轻、强度高、刚性好、在高温高压条件下成型的非金属材料制造，提高了抗风强度智能传感器气压传感器WUSH-TP300PTB220电容式气压传感器，具有卓越的压滞特性、重复性、高可靠性、高准确性、长期稳定性好、免维护等特点。WUSH-TP300与PTB220在安装结构、接口等方面完全兼容。温湿度智能传感器WUSH-BTH含ZQZ-TW3、WUSH-TH200或HMP45D。集温度、湿度测量功能于一体的智能化传感器，可直接挂接CAN 总线上。能见度传感器HW-N1前向散射式能见度传感器，它可

13、以用于自动气象站、机场的能见度测量，以及公路上的雾探测。称重式降水传感器WUSH-WP全天候降水观测传感器，可测量固态、液态和混合态降水，具有高可靠性、高准确性、易维护、易扩展等特点。它既可以输出开关量信号，也可以提供 RS-232/RS-485 接口。激光雪深传感器WUSH-SD基于激光测距原理的雪深传感器，精度高、稳定性好。1.2.2 采集器自动气象站中的采集器列于下表：表2 自动气象站使用的采集器名 称型 号简 介主采集器WUSH-BH自动气象站的核心。负责采集本身以及分采集器上挂接的所有传感器的数据，按统一的规范进行处理、存储、传输，并实现对 CAN 总线网络的管理。本身可挂接气温、湿

14、度、风向、风速、气压、蒸发、能见度、称重降水等传感器。地温分采集器WUSH-BG采集草温、地表温、浅层地温、深层地温等气象要素数据，通过 CAN 总线提交到主采集器。辐射分采集器WUSH-BR采集总辐射、直接辐射等气象要素数据，通过 CAN 总线提交到主采集器。1.2.3 外围设备自动气象站使用的外围设备列于下表：表3 自动气象站中的外围设备名 称简 介市电供电单元由开关电源、防雷组件、蓄电池、充电器等组成，为自动气象站提供稳定可靠、容量充足的 DC12V电源。国家基准气候站、国家基本气象站、国家一般气象站、或其他具备市电的气象台站，均可选用市电供电单元。太阳能供电单元由太阳能电池、蓄电池、P

15、V 控制器等组成，为自动气象站提供稳定可靠、容量充足的 DC12V电源。区域站、无人站或其他太阳能资源充足的气象台站，均可选用太阳能供电单元。光纤转换器通过光纤转换器，可实现自动气象站与运行业务软件的终端微机之间的一对一的高质量、高可靠的光纤通信，传输数据、状态和控制信息。光纤转换器成对使用，自动气象站和业务计算机各需选配一个光纤转换器。国家基准气候站、国家基本气象站、国家一般气象站、或其他具备光纤通信条件的气象台站，均可选用光纤转换器实现光纤通信。GPRS 通信模块实现自动气象站与运行业务软件的终端微机之间的一对多的可靠、稳定的 GPRS 无线通信。中心站计算机需连接到网络并具有公网固定 I

16、P 地址。区域站、无人站或其他不具备光纤通信条件的气象台站，只要该地区具有较高质量的 GPRS 网络覆盖，均可选用 GPRS 通信。我公司也可提供 CDMA 通信选择。GPS 授时模块为自动气象站提供高精度的实时时钟同步，确保自动气象站的实时时钟在任何时候的误差均小于 1秒。CF 卡扩展自动气象站的数据存储能力，每1G容量可存储1年多的分钟数据。防雷组件提高自动气象站的防雷等级。采集器自身已具备较高的抗浪涌能力，通过选配外置的防雷组件，自动气象站可以适合于雷电频发且雷击能量较大的地区的应用。1.3 传感器介绍1.3.1 温湿度智能传感器WUSH-BTH 温湿度智能传感器是我公司研制的集温度、湿

17、度测量功能于一体的智能化传感器，它符合中国气象局功能规格书关于温湿度智能传感器的功能、性能和接口规定，可直接挂接到自动气象站的 CAN 总线上，将温度、湿度采样值通过 CAN 通信网络实时提交给主采集器。WUSH-BTH 温湿度智能传感器是由电子单元、温度传感器、湿度传感器等三部分构成的一个整体，通过对整体进行标定，达到温度、湿度的高精度测量。其主要特点有： 高精度气温、相对湿度测量； 支持检定参数设置，对测量结果进行订正； 具有自检、自校功能； 具有运行状态监测功能； 可直接挂接到自动气象站的 CAN 总线上。 电子单元WUSH-BTH 温湿度智能传感器的电子单元基于我公司高性

18、能采集器技术设计，具有高精度、低功耗、稳定性好的特点，其外壳防护等级达 IP67。温度传感器接口湿度传感器接口电源/CAN接口检定/调试通信口运行指示灯CAN运行指示灯CAN错误指示灯图2 WUSH-BTH 电子单元接口图 温度传感器温度传感器的标准配置为WUSH-TW100高精度铂电阻传感器。WUSH-TW100是我公司研制的高精度铂电阻温度传感器，等级为 IEC60751 AAA，测量范围 (-50+60)。传感器采用不锈钢铠装，防护级别达到IP67。该传感器具有极佳的可互换性和长期稳定性，广泛应用于气象、水文和环保等部门。 湿度传感器湿度传感器选用 WUSH-

19、TH200湿度传感器。WUSH-TH200是我公司最新研制并通过中国气象局考核的新一代湿度传感器，湿敏元件采用维萨拉公司新一代电容式湿敏元件HUMICAP180R，具有更高的测量准确度，更好的耐高湿性能和长期稳定性，可以实现与HMP45D温湿度传感器的兼容。1.3.2 风向、风速传感器风向、风速传感器的标准配置为我公司研制的 ZQZ-TF 型测风传感器。传感器的风杯进行了优化设计，并由特种工程塑料注塑成型，提高了测量精度和抗风强度；风向标尾翼板用质量轻、强度高、刚性好、在高温高压条件下成型的非金属材料制造，提高了抗风强度，该技术已获得国家专利授权（专利号：ZL 2005 2 0069692.1

20、）。传感器轴承具有创新的多级迷宫式防尘结构，大大提高了防尘效果，使轴承清洗维护周期延长一倍。该创新设计已获得国家专利授权（专利号：ZL 2005 2 0069693.6）。 传感器还具有较好的耐腐蚀能力、抗浪涌能力，并能承受较大的向上垂直风力，可以适应海岛环境。自动气象站也能支持 EL15-1C 风速传感器和 EL15-2C 风向传感器。1.3.3 翻斗式雨量计雨量计的标准配置为 SL3-1 双翻斗雨量计(0.1mm/翻斗)。雨水由承水器汇集后经漏斗注入上翻斗，累积到一定量后，倒入计量翻斗进行计量，每 0.1mm 雨量，使干簧开关闭合一次。通过上翻斗的缓冲，可有效减少计量翻斗翻动过程中的降雨损

21、失，提高测量准确度。1.3.4 气压传感器气压传感器采用我公司开发并通过中国气象局考核的WUSH-TP300大气压力传感器，该传感器采用维萨拉公司的BAROCAP硅电容压力敏感元件，具有卓越的压滞特性、重复性、高可靠性、高准确性、长期稳定性好、免维护等特点。WUSH-TP300型气压传感器测量性能优于我国目前绝大多数气象台站正在使用的PTB220气压传感器，并且在机械结构、电气接口、安装尺寸和通信协议等方面均兼容PTB220，完全可以实现无缝替换，大大方便原有台站的维护，降低维护成本。1.3.5 地温传感器地温传感器选用 ZQZ-TW 高精度铂电阻传感器。ZQZ-TW是我公司研制的高精度铂电阻

22、温度传感器，等级为 IEC60751 A，测量范围 (-60+80)。传感器采用不锈钢铠装，防护级别达到IP67。该传感器具有极佳的可互换性和长期稳定性，适合于土壤或不同下垫面(如地面、草面、路面等)的温度测量，广泛应用于气象、水文和环保等部门。1.3.6 蒸发传感器蒸发传感器选配我公司的 WUSH-TV2 型超声蒸发传感器，该传感器全程参加了新型自动站考核，考核期间运行稳定，数据准确，满足业务观测需求。该传感器采用连通器原理和超声波测距原理，大大降低了水面波动对蒸发测量的影响，具有高稳定性、高分辨力、高测量准确度等优点。传感器由测量探头、测量筒、蒸发桶、连通器、水圈、小百叶箱等组成。 测量探

23、头通过检测测量筒内超声波脉冲发射和返回的时间差的来测量水位变化情况并转换成电信号输出，测量探头还具温度补偿功能。测量筒和测量探头置于百叶箱内，改善了测量环境，有效地提高了测量准确度和稳定性。测量探头的输出为 4mA20mA 电流信号，可以进行远距离传输。蒸发桶采用业务台站常用的 E-106B 蒸发桶，并对它进行了改造，使它适合安装连通器。1.4 采集器介绍自动气象站中包括 WUSH-BH 主采集器、WUSH-BG 地温分采集器和 WUSH-BR 辐射分采集器。1.4.1 WUSH-BH 主采集器WUSH-BH 主采集器是我公司专门为新型自动气象站研发的新一代数据采集器，它基于ARM9平台和嵌入

24、式 LINUX 实时多任务操作系统设计，是自动气象站的核心。WUSH-BH 主采集器负责采集本身以及分采集器上挂接的所有传感器的数据，按统一的规范进行处理、存储、传输。WUSH-BH 主采集器具有以下特点： 具有常规六要素、蒸发、总辐射、能见度传感器接口，支持本身挂接的气温、湿度、气压、雨量、风向、风速、蒸发、总辐射、能见度要素的数据采集和处理； 具有 CAN 总线接口，可接入温湿度智能传感器、地温分采集器、辐射分采集器，也可接入其他特殊的分采集器，支持各种分采集器挂接的气温、湿度、地温、辐射等各种要素的数据采集和处理； 完善支持 WMO 规定的基本数据质量控制功能； 支持运行状态监控，包括传

25、感器工作状态、主采集器和分采集器工作状态等； 内置高精度的 A/D 电路、实时时钟电路； 内置大容量数据存储器，存储气象要素数据、运行状态信息、系统日志信息等； 具有 CF 卡接口，可以存储符合功能规格书要求的各类数据文件； 具有 GPS 接口，支持 GPS 授时； 具有 RS-232 通信接口，可扩展 GPRS、光纤等通信设备，实现远距离的无线、有线通信，支持功能规格书规定的终端操作命令； 具有以太网接口，支持 web、telnet、ftp 等网络访问能力。 面板接口布局WUSH-BH 主采集器的面板接口布局见图3。翻斗雨量气温湿度总辐射蒸发能见度气压CAN接地柱开关电源蓄电池

26、现场维护RS-485数据通信RS-232数据通信风向风速门开关GPS运行指示灯CF指示灯CF卡图3 WUSH-BH 主采集器面板接口布局 气温、湿度通道是备用的。建议使用 WUSH-BTH 温湿度智能传感器来测量气温和湿度。 总辐射通道是备用的。建议使用 WUSH-BR 辐射分采集器来测量总辐射。.1 指示灯WUSH-BH主采集器有两个指示灯，标有 RUN 的为采集器运行指示灯，CF 卡插口旁的是 CF 卡操作指示灯。(1) RUN 指示灯RUN 指示灯用于指示各种工作状态，如下表所示。表4 主采集器 RUN 指示灯状态序号指示灯状态描述1常亮系统正在启动中。此过程持续时间约为

27、30秒。21/4秒闪(0.25秒亮、0.25秒暗)应用程序正在启动中。此过程持续时间约为 15秒。3秒闪(1秒亮、1秒暗)表示应用程序运行正常。4快闪(0.1秒亮、0.1秒暗)表示应用程序已停止运行。一般在维护过程中出现。若在非维护过程中出现，说明系统出现故障。52次快闪(闪2次，停1秒)CF 卡加载成功，等待操作。此过程持续时间可达 2 分钟。若长时间处于此状态，说明 CF 卡未插好或有故障，请拔下后重新插入再试一次。63次快闪(闪3次，停1秒)已检测到插入 CF 卡，正在进行加载。此过程持续时间约为 2秒。若长时间处于此状态，说明 CF 卡未插好或有故障，请拔下后重新插入再试一次。74次快

28、闪(闪4次，停1秒)CF 卡故障。说明 CF 卡未插好或有故障，请拔下后重新插入再试一次。采集器上电后，RUN 指示灯状态变化过程如下：无CF卡：123有CF卡：12653如果 RUN 指示灯不亮、常亮或闪烁异常，则表明采集器有故障存在，需要进行检查。(2) CF 卡指示灯CF指示灯平时不亮，只有在采集器对 CF 卡进行读写操作时，才会点亮。在该指示灯点亮期间，不应当拔下 CF 卡，以免丢失数据。 顶部接口布局WUSH-BH 主采集器的顶部接口布局见图4。USB(主机接口)RJ45(网络接口)USB(从机接口)图4 WUSH-BH 主采集器顶部接口布局 底部接口布局

29、WUSH-BH 主采集器的顶部接口布局见图5。调试口图5 WUSH-BH 主采集器底部接口布局 嵌入式软件嵌入式软件作为采集器的重要组成部分，配合硬件完成所需功能。使用中需要注意嵌入式软件的版本（使用“LOGO”命令查看）。1.4.2 WUSH-BG地温分采集器WUSH-BG 地温分采集器是与 WUSH-BH 主采集器配套使用的数据采器，用于采集草温、地表温、浅层地温、深层地温，并将采样值通过 CAN 通信网络实时提交给主采集器。 面板接口布局地表温草温5cm地温10cm地温15cm地温20cm地温CAN接地柱40cm地温80cm地温100cm地温120cm地温现场

30、维护通信蓄电池开关电源运行指示灯通信指示灯CAN通信指示灯CAN错误指示灯图6 WUSH-BG 地温分采集器面板接口布局.1 指示灯WUSH-BG 地温分采集器有四个指示灯，标有 RUN 的为采集器运行指示灯，标有 CANE 的为 CAN 通信错误指示灯，标有 CANR 的为 CAN 通信运行指示灯（绿色），标有 COM 的为串口通信指示灯。l RUN 指示灯上电后，该指示灯约每 2 秒闪一次（亮 1 秒，灭 1 秒），表示采集器正在正常运行。l CANR 指示灯采集器初始化完成后，开始连接 CAN 总线。采集器在连接总线期间，CANR 指示灯将每秒闪烁一次。连接总线可能要花几秒

31、时间，连接成功后，该指示灯保持保持常亮。如果 CANR 指示灯长时间闪烁，则表明 CAN 总线有问题，需要检查接线。l CANE 指示灯当 CAN 通信正常时，此灯不亮。如果通信出现故障时，CANE 指示灯将闪烁，需要进行检查。l COM 指示灯当进行串口通信时，此灯点亮。 嵌入式软件嵌入式软件作为采集器的重要组成部分，配合硬件完成所需功能。使用中需要注意嵌入式软件的版本（使用“LOGO”命令查看）。1.5 供电单元介绍1.5.1 市电供电单元市电供电单元由开关电源、防雷组件、蓄电池、充电器等组成。供电单元的输入为 AC220V。供电单元的输出有两组(可扩充到四组)，均为 DC1

32、2V，分别为主采集箱和地温分采集箱供电。开关电源防雷组件蓄电池空气开关充电器图7 市电供电单元内部布局AC220V输入电源直流输出电源1直流输出电源1图8 市电供电单元底部接口1.5.2 太阳能供电单元太阳能供电单元由太阳能电池、蓄电池、PV 控制器等组成。供电单元提供两组(可扩充到四组) DC12V 输出电源，分别为主采集箱和地温分采集箱供电。1.6 采集箱介绍数据采集器、气压计、外围设备等分配安装在多个采集箱中，包括主采集箱、地温分采集箱。1.6.1 主采集箱主采集箱内部安装了 WUSH-BH 主采集器、GPS 授时模块、气压传感器、光纤转换器或 GPRS/CDMA 通信模块、防雷组件、接

33、线端子等部件，机箱底部是电源、传感器、通信、天线等的接口。根据用户选配的传感器类型、通信方式等的不同，主采集箱内的部件以及底部接口都会有所不同。下面给出了采用光纤通信方式、基本六要素、蒸发，以及选配了 GPS 授时和防雷组件的主采集箱的内部布局图和底部接口图：气压计WUSH-BH主采集器GPS光纤转换器防雷组件图9 主采集箱内部布局雨量风向风速CAN(温湿度)GPS天线电源蒸发接地螺钉光纤CAN(地温)图10 主采集箱底部接口1.6.2 地温分采集箱地温分采集箱内部安装了 WUSH-BG 地温分采集器、防雷组件等部件，机箱底部提供电源、传感器、通信的接口。根据用户选配的传感器种类、部件的不同，

34、分采集箱内的部件以及底部接口都会有所不同。下面给出了具有草温、地表温、浅层地温、深层地温，以及选配防雷组件的地温分采集箱的内部布局图和底部接口图：WUSH-BG地温分采集器防雷组件图11 地温分采集箱内部布局草温地表温5cm地温10cm地温15cm地温20cm地温接地螺钉40cm地温80cm地温160cm地温320cm地温CAN(入)CAN(出)电源图12 地温分采集箱底部接口1.7 自动气象站功能特点1.7.1 数据采集自动气象站具有气温、相对湿度、气压、风速、风向、雨量、草温、地表温、地表温、浅层地温、深层地温、蒸发、总辐射等气象要素的数据采集功能，在需要时还可以扩充能见度、称重降水、日照

35、、辐射等要素。各个气象要素的采样频率、瞬时值计算算法遵循功能规格书的规定。1.7.2 数据处理自动气象站具有导出量计算、极值挑选、累计量统计等数据处理功能，处理算法遵循功能规格书的规定。包括以下内容：表5 数据处理的内容类型内 容导出量瞬时风向(3秒平均)、瞬时风速(3秒平均)、2分钟风向、2分钟风速、10风钟风向、10风钟风速；海平面气压、露点温度、水汽压；水平面直接辐射、分钟日照时间、大气混浊度；极值风速最大值及对应风向和出现时间、风速极大值及对应风向和出现时间；最高气温和出现时间、最低气温和出现时间；最小湿度和出现时间；最高气压和出现时间、最低气压和出现时间；最高草温和出现时间、最低草温

36、和出现时间；最高地表温和出现时间、最低地表温和出现时间；最小能见度和出现时间；总辐射最高辐照度和出现时间。累计量翻斗雨量小时累计、称重降水小时累计、蒸发小时累计；总辐射曝辐量小时累计、日照时间小时累计。1.7.3 数据质量控制自动气象站实现了数据质量控制，数据质量控制的方法遵循功能规格书的要求。通过数据质量控制，提高了观测数据的置信度和可用性。数据质量控制的内容有：l 对采样瞬时值的质量控制o 对采样瞬时值变化极限范围的检查；o 对采样瞬时值变化速率的检查。l 对瞬时气象值的质量控制o 对瞬时气象值变化极限范围的检查；o 对瞬时气象值变化速率的检查： 检查瞬时气象值的最大允许变化速率； 检查瞬

37、时气象值的最小应该变化速率。1.7.4 数据存储 采集器内部数据存储自动气象站的主采集器内部数据容量可到200MB，即使按照将来全要素自动站（最多可能达50多个传感器）也可存储7天采样值和80天分钟数据。数据采用文件方式存储，存储在以区站号为目录名的目录中。当内部存储器的空间不足时，会自动删除最旧的文件，以便为新采集的数据腾出空间。采集器只会自动删除当前区站号目录下的旧文件，如果采集器的区站号参数进行了变更，应当手工删除原来的区站号目录。请参阅5.3存储目录操作。若不删除旧区站号目录，将造成存储空间不足，严重情况下，采集器将不能正常工作。 CF卡数据存储自动气象站的

38、主采集器支持扩展 CF 卡数据存储。选用工业级CF卡，耐低温性能好，每1G容量可存储1年多的分钟数据。过大的容量冗余可能带来读写时间过长等问题，因此推荐使用1G或2G容量的CF卡。.1 存储的文件CF 卡上存储每天的各种分钟数据文件和状态信息文件，符合功能规格书的附录3- 新型自动气象（气候）站数据文件格式的规定。包括以下文件： 常规分钟数据文件，文件名为：GGyymmdd.dat； 辐射分钟数据文件，文件名为：RRyymmdd.dat； 海洋分钟数据文件，文件名为：OOyymmdd.dat； 土壤水分分钟数据文件，文件名为：SSyymmdd.dat； 状态信息文件，文件名为：S

39、Tyymmdd.dat。文件名中的 yymmdd 是当天的年、月、日。.2 目录结构CF 卡上采用两级目录结构，第一级目录为区站号目录，即用 ID 命令对采集器所设置的区站号；第二级目录为年月目录(如 201110)，在该目录下存放当月每天的分钟数据文件及状态数据文件。目录结构示意如下： 区站号 yyyymm GGyymmdd.dat (常规分钟数据文件) RRyymmdd.dat (辐射分钟数据文件) OOyymmdd.dat (海洋分钟数据文件) OOyymmdd.dat (土壤水分分钟数据文件) STyymmdd.dat (状态信息文件) 当CF卡的容量不足时，会自动删除最

40、旧的文件，以便为新采集的数据腾出空间。采集器只会自动删除当前区站号目录下的旧文件，如果卡上有其他目录的文件，应当通过读卡器手工删除。1.7.5 数据传输自动气象站的数据传输在主采集器和终端微机之间进行。用户可以选配光纤通信或GPRS/CDMA 通信方式。主采集器的通信支持功能规格书的附录2新型自动气象（气候）站终端命令格式。主采集器数据通信的默认通信参数为：Ø 波特率：9600bpsØ 数据位：8Ø 停止位：1Ø 校验方式：无Ø 流量控制：无 光纤通信当选配光纤通信时，终端微机和主采集器各需配置一个RS-232/光纤转换器，它们之

41、间实现一对一的数据传输。光纤转换器选用真正工业级产品，具备转换串口(RS-232或RS422/485)及光纤(多模或单模)信号的能力。接口转换器可将串口传输距离延伸最远可达5 km。光纤通信的优点有：l 避免电子干扰光纤不会受到电磁干扰或电波频率干扰的影响，提供一个不受干扰的传输路径，也可避免互相干扰。l 隔离保护光纤具有隔离的功能，不需要利用电流作为传输的媒介l 安全性光纤无法以传统的电子设备加以分接。再者，无线电和卫星传输讯号也可轻易地撷取以便译码。l 稳定度与维护严苛的温度与湿度环境对光纤没有影响，也不会腐蚀或丢失讯号，也不会受到短路、突波或静电的影响。 GPRS/CDMA

42、 通信当选配 GPRS/CDMA 通信时，要求终端微机连接网络并具有公网固定 IP 地址，和主采集器之间实现一对多的无线数据传输。两者之间的通信为 UDP 通信。1.7.6 实时时钟主采集器内部的实时时钟，具有集成的温补振荡器和晶体。单独由锂氩电池供电，断开主电源仍可保持精确的计时，确保产品寿命期内无需更换电池。主采集器负责对整个 CAN 网络进行时钟同步。在-4060范围内，实时时钟精度优于15秒/月。1.7.7 GPS对时自动气象站内嵌 GPS 授时模块。GPS 授时模块为自动气象站提供高精度的时钟同步，结合采集器内部的高精度实时时钟以及授时算法，可保证自动站时钟精度始终优于1秒。1.7.

43、8 网络功能自动气象站的主采集器上，实现了 Telnet、FTP、Web 等多种网络访问功能。通过网络访问功能，使自动气象站具有了远程监控、远程维护能力。其中，Web 服务器应用程序采用 CGI 技术，其优点是可以独立运行，具有很强的交互性，用户可以通过 Web 浏览器方便地了解自动气象站的现场运行情况。1.7.9 防雷采集器自身已具备较高的抗浪涌能力，特性如下：Ø 浪涌（冲击）抗扰度：1kA（8/20s）；Ø 静电放电抗扰度：接触放电 4kV；空气放电 8kV。用户也可选配外置的防雷组件。通过选配外置的防雷组件，可提高自动气象站的防雷击等级，使自动气象站可以适合于雷电频发

44、且雷击能量较大的地区的应用。第2章 安装指南2.1 选址和布局选址和布局应遵照地面气象观测规范和中国气象局有关规定进行。对于规范和尚未规定的特种要素和传感器，可以按照规范有关原则进行布局，但须逐级上报审批。需要时我公司可以提供参考意见和相关图纸。2.1.1 防雷自动站防雷请参照QX 4-2000 气象台(站)防雷技术规范及QX 30-2004 自动气象站场室防雷技术规范等规范执行。(1) 自动气象站本身已有规范的防雷措施。观测场的整体防雷方案可以由当地气象部门防雷中心设计和施工。(2) 凡有风传感器的自动站，尽量避免安装在山顶等突出部位，以尽量降低遭雷击的可能性。(3) 室内型的自动站，所有电

45、源线和信号线应尽量避免架空走线。2.2 基础施工(1) 建议台站尽量按照我公司最新提供的基础施工图纸施工，避免按经验施工，因为对现场施工的要求在不断改进中。(2) 接地装置施工，建议由当地气象部门防雷中心设计并安装接地装置。(3) 从提高防雷性能出发，建议所有穿线管采用金属管。(4) 混凝土基础浇铸时使用425号以上水泥，保养期不少于7天。(5) 使用倾倒式风杆时应注意：围栏的门应开在风杆倾倒方向。风杆倾倒后，风传感器位置能够方便操作。2.3 安装准备工作2.3.1 布线要求风向、风速、气温、湿度、降水等仪器的信号缆线都需采用金属桥架做防护，从仪器水泥基础内送入地下，与数据采集器连通。观测场内

46、地面以上暴露部分的缆线采用白色PVC管做防护，防止缆线被鼠类咬坏。2.3.2 工具准备如果用户自行安装，安装前应确保至少具有以下工具：Ø 指南针Ø 水平尺Ø 活络扳手Ø 梅花起子Ø 内六角扳手Ø 笔记本电脑Ø USB转RS-232串口线2.3.3 设备成套性检查根据订单和装箱清单，进行逐个拆箱检查：(1) 根据清单，检查自动站部件的完整性。(2) 检查传感器。检查传感器在运输过程中是否受损。(3) 拆箱后，注意保存好采集器和传感器的用户说明书、合格证等文件。请单独保存包装中的用户手册和特殊工具。2.3.4 业务计算机准备应在

47、业务计算机上安装好操作系统、杀毒软件和业务软件，并连接网络。使用 GPRS/CDMA 通信的台站的业务计算机，应具有公网固定 IP 地址。业务计算机切勿设置休眠、系统待机和关闭硬盘时间，应全部设为“从不”（如图）。否则业务软件无法正常接收数据。图13 业务计算机设置2.3.5 使用自制风杆或风塔的注意事项台站使用自制风杆或风塔时，应提前通知我公司。我公司将安排技术人员与台站沟通并调整安装方案，如采集器和风传感器的安装方式、风电缆长度等，以便提前准备电缆、安装附件等。2.3.6 现场调试工具的配备建议每个局配备一台带有 RS-232 串行口的笔记本电脑(无RS-232口的，可使用 USB/RS-

48、232 转接线)及一根串口通信电缆供现场调试和维护时使用，具体配置要求可与我公司工程部联系。2.4 部件安装2.4.1 风杆和风传感器安装(1) 风杆底座安装安装前请准备工具：30mm扳手、水平尺。按以下步骤安装：1) 用5个M20螺母将风杆合页底座试安装在底座预埋件上，如图所示。2) 调整合页内侧两个M20螺母使底座表面水平，拧紧这螺母，再调整外侧螺母使底座上的圆管十字方位垂直于地面。(2) 组合风杆、连接风杆和底座请准备工具：14mm扳手、十字螺丝刀，并按以下步骤安装：1) 将三根主杆（60，80，100）按照大小顺序一字排开，60主杆和80主杆分别套上过渡套，如图所示。2) 将风电缆依次

49、穿入60、80和100主杆，并从100主杆下部侧孔穿出，用M8螺丝固定连接3根主杆，并将整个风杆和底座固定住。(3) 风杆拉线安装1) 将拉线通过抱箍固定在风杆的相应位置:小抱箍固定在60风杆上M4十字螺丝的上沿（离底座9.3米处）,大抱箍固定在80风杆M8螺丝的上沿（离底座6.5米处）。2) 上下两层拉线的三个方位需对应拉线地锚的方位。带绝缘端子的上下两根拉线必须安装在同一侧，这一侧的拉线地锚旁必须有良好的接地体（接地电阻不得大于4欧姆），仔细检查拉线方位无误后固定住抱箍。3) 将拉线按照方位理顺。(4) 避雷针安装请准备工具：6mm扳手、17mm扳手、M6内六角扳手，并按以下步骤安装： 1

50、) 用内六角螺丝螺帽将抱箍和避雷针安装支架试安装在上层拉线上方的风杆顶部位置。2) 将避雷针穿入安装支架，使安装支架与避雷针上螺孔位置相对应，盖上固定用的铁片，用螺丝将支架和避雷针固定住。3) 调整避雷针方位使其平行于风杆，位于风杆正东侧，然后再把抱箍固定住。4) 用铜螺丝把接地线固定在避雷针下方螺杆上，将接地线沿上层拉线从绝缘端子的下方开始用扎带每隔50CM绑在拉索上引到接地体处。(5) ZQZ-TF型风传感器安装请准备工具：14mm扳手、M5内六角扳手、指北针、水平尺，并按以下步骤安装：1) 将风横臂底座用三个M8×16螺丝固定在风杆顶部，再将风横臂与横臂底座用两个M8×

51、;16螺丝固定。2) 调整风横臂至水平并使其风向安装端朝北（风速朝南），分别把风向传感器（指北针需固定在上面）和风速传感器的电缆分别插入插座后，再安装在风横臂上，旋转调整风向传感器使指北针、风横臂在同一直线上。 如果风杆不是正东西倒向，需根据底座实际的方位角和当地的磁偏角调整风向传感器使指北针指北。3) 接上信号电缆，用防水绝缘胶布包裹好连接处，并将电缆扎紧在横臂上连接处呈弧形状与横臂端相连，不宜过紧，留有余量。(6) 竖起风杆并使其垂直风杆竖起时需有多人配合，通过拉拉索、推风杆的方式将风杆慢慢竖起，必须十分小心，防止风杆倒下威胁人身安全！请准备工具：30mm扳手、8mm扳手，并按以下步骤安装

52、：1) 对前面的安装工作一一检查无误后竖起风杆，将风杆底座固定住。2) 把红白色警示套管套在拉线上后，再用12个U型M8双头螺栓把拉线固定在拉线地锚上，避雷针引下线需用M10×20铜螺栓和螺母固定在接地体上。3) 调整拉线使风杆的十字方位都垂直于地面，拉线不易拉得太紧。在钢丝绳拉紧过程中，应在至少二个不同的方向目测风杆是否垂直于地面。4) 检查指北针的方向是否指向正北，如果稍微有误差可以松开固定底座螺母，对底座进行微调。图14 风杆和风传感器安装完成图2.4.2 气压计的安装气压传感器在出厂时已安装在机箱内，并已完成标定和配置等工作。2.4.3 SL3-1型翻斗雨量传感器安装请准备工

53、具：14mm扳手、剪刀，并按以下步骤安装：关于安装位置：建议使用我公司的预埋件做基础。也可选配我公司的雨量传感器安装支架、防盗装置，请洽询。穿线孔不要预留在三角铁架的最中间，避免雨水流入穿线孔。1) 将雨量电缆穿入预埋的穿线管中，电缆带插片的一头从预埋基座穿出，另一头引到采集器处。2) 在三个地脚螺钉上先分别拧上一个M8螺母，这三个螺母实际上起到调节雨量筒水平的作用。调节水平使雨量筒传感器不锈钢外筒口缘距离地面保持70CM高度。（一般雨量预埋基础高度为20CM）3) 卸下雨量传感器不锈钢外筒，将雨量电缆带插片的一头从下往上从雨量传感器底盘的穿线孔中穿入，将雨量电缆打个结,以避免误操作将雨量电缆

54、拉出.4) 把雨量传感器底盘的三个安装孔分别套入这三个螺丝然后分别调节下面的三个螺母使雨量传感器底座呈水平状态，即水平泡在中心圆圈内，然后在三个螺钉上再分别拧上一个M8螺母并旋紧。不要用力过猛，而导致雨量传感器变形。5) 按电缆颜色把插片接在相应颜色的接线柱上（红对红，黑对黑），并旋紧接线柱的紧固螺母。旋紧时注意用力不要太大，以免因接线柱背面的焊片跟转而损坏干簧管。6) 用剪刀把固定翻斗用的四根橡皮筋剪断并拿走，用手指轻轻拨动各翻斗以检查其能否灵活翻转。最理想的方法是缓慢地在承水漏斗处加适量的水，检查各层翻斗是否灵活翻转。同时可用万用表电阻档在两个接线柱上检查干簧管是否工作正常，计数翻斗每翻动一次，万用表应检测到一次通断过程。7) 将所有雨量翻斗拨向一个方向后，套上不锈钢外筒，并旋紧外筒壳紧固螺钉，用接地线把雨量筒外壳与接地片连接好,若无接地片,可