湖南区域自动气象站(天津设备)培训教材

PAGEPAGE30湖南区域自动气象站培训教材长沙市气象局2012年8月

目录1第一章硬件部分 3一、 温（湿）度传感器 3（一）温度传感器 3（二）温湿度传感器 3（三）安装与维护 3二、 雨量传感器 5（一）工作原理 5（二）安装与维护 6（三）故障分析和排除 7三、 风向风速传感器 7（一）概述 7（二）安装 8（三）维护 8（四）注意事项 8（五）常见故障排除 8四、 数据采集器 9（一）数据采集器的功能 9（二）参数设置 10（三）安装及接线说明 11（四）故障判断及处理 13第二章区域气象站软件 15一、软件主要功能 15二、软件运行的系统环境 15三、软件的使用 15（一）主界面 15（二）菜单使用说明 161）查看实时数据 272）下载历史数据 273）远程终端调试 27

第一章硬件部分区域自动气象站由硬件和系统软件组成，硬件包括传感器、数据采集器和电源等。温（湿）度传感器（一）温度传感器温度传感器的测温元件是铂电阻（Pt100）。如右图所示：铂电阻温度传感器是根据铂电阻的电阻值随温度变化的原理来测定温度的。铂电阻在0℃时的电阻值R0为100Ω，以0℃作为基点温度，在温度t时的电阻值Rt为：Rt=R0(1+αt+βt铂电阻值与温度转换公式：t=(Rt-100)/0.385（二）温湿度传感器湿度传感器常与铂电阻温度传感器制作成为一体，如右图所示：湿敏电容湿度传感器是用有机高分子膜作介质的一种小型电容器。当大气中水汽透过上电极进入介电层，介电层吸收水汽后，介电系数发生变化，导致电容器电容量发生变化。电容量的变化正比于相对湿度。在5-12VDC供电时，0~100%RH对应输出0~1VDC线性电压。例如：相对湿度为60%时，输出信号为600mv。（三）安装与维护温度（温湿）传感器安装在防辐射罩或百叶箱内，如右图：感应元件的中心部分离地面高度1.5m（±5cm）。温度传感器（四线制）接线图如下所示：黄黄两个端子绿绿接地点黑温湿传感器（七线制）接线图如下所示：传感器应根据其使用时间和精度要求进行定期维护和校准，但目前各市县级无区域站温湿度标校仪器。目前温度传感器的维护主要是清除防辐射罩内外蜘蛛网、灰尘等，可用干净的布、面巾纸擦清除温度传感器上的灰尘。湿敏电容传感器的头部有保护滤膜，防止感应元件被尘埃污染。可拆开传感器头部网罩，若污染严重应更换新的滤膜纸。禁止手触摸湿敏电容，以免影响正常感应。（四）故障分析和排除硬件故障主要分为传感器故障，线路故障，电源故障。排除温湿度传感器故障，首先要排除线路故障（如断线，接触不良等），传感器可通过测量其输出信号的方法（如电压、电阻等），各传感器输出信号测量方法如下：1、温度：采用测量电阻方法，在传感器接线端1-2与3-4（同颜色）的电阻应接近“0”，1-3与2-4端（不同颜色）铂电阻值与温度转换公式：t=(Rt-100)/0.3852、湿度：采用测量电压方法，在传感器接线端5-7端口测量电压，毫伏值是否与现场湿度一致，再测量接线端6-7端口湿度供电，电压是否为12V。如6-7端口测量正常，5-7端口测量的电压值现场湿度不一致，则说明传感器已损坏，需要更换。雨量传感器（一）工作原理SL2-1型雨量传感器用来自动测量降水量的仪器，主要由承水器（口面积为200cm2）、过滤漏斗、翻斗、干簧管、底座等组成。降水通过承水器流入翻斗里，当翻斗流入一定量的雨水后，翻斗翻转，倒空斗里的水，翻斗的另一边又开始接水，翻斗的每次翻转动作通过干簧管转换成脉冲信号(1脉冲=0.1mm降雨量其技术指标如下：项目技术指标承水口直径Ф15.96cm(分辨力0.1mm雨强0-4mm/min准确度±0.4mm(≤10mm)±4%(>10mm)平均时间累计采样速率1次/min（二）安装与维护1、仪器安装1）先将支架安装并紧固在观测场预先做好的水泥座上。再将传感器底座安装在支架上，紧固传感器底座上的螺栓，使其成为一体。雨量传感器筒口离地70cm或以上（但不得高于3m）。调整支架底盘的三个调整螺钉，观察传感器底盘的水平器，水泡处于中间时紧固支架底盘的三个紧固螺钉。2）取出翻斗（翻斗单独放在一个小盒里），注意不要用手触摸翻斗内侧，小心的放在传感器塑壳的支撑点上，用手轻轻拨动翻斗上的螺钉处使其能正常翻转。3）将短过滤网放在承水器中，要放正。4）将外筒与底盘紧固，并将长过滤网放入外筒内。2、线缆连接每台雨量传感器出厂时均附带一根电缆插头，需根据传感器到采集器的距离，将二芯电缆从雨量底座穿PVC管埋入地连接到采集器雨量传感器接口（无正负极之分）。若遇三芯插头，其第３脚为空脚。3、仪器调试用专用量杯将水缓慢倒入承水器中，听内部有无翻斗声，如有则为正常，没有可能是由于翻斗没安装好，需重复上述步骤。并观察采集器雨量显示，若有数据显示证明连接正常，否则不正常，则需检查并重新连接电缆插头或微调干簧管位置，至显示正常即可以使用。专用量杯与雨量传感器数据关系：专用量杯10mm=15.7mm（4、仪器维护仪器在使用过程中应定期（一般2-3个月）进行维护保养，以防风沙及其它因素而影响正常使用，如遇特殊环境影响可根据实际情况及时进行维护保养。具体操作如下：1）首先将电缆插头拔下，松开底盘螺钉，将外筒取下；2）将长过滤网拿掉，用清水将外筒冲洗干净，并将过滤网刷洗干净在放回外筒中；3）将翻斗轻轻取出，再将短过滤网拿出，然后用清水冲洗干净，并将短过滤网刷洗干净后重新放入集水器（黑色小漏斗）中，注意要放正；4）将取出的翻斗用清水刷洗干净（切勿用酒精或汽油清洗），并将清洗后的翻斗背面用干净的布或餐、面巾纸擦干净（注意不要用手触摸翻斗内侧），再将翻斗放回原处用手轻轻拨动翻斗螺钉处使其能正常翻转；5）上述工作完毕，按照（安装与使用）的内容将其安装好即可。（三）故障分析和排除序号现象原因解决方法1没有输出信号1.电缆插头没接好2.干簧管损坏3.磁钢处松脱1.将电缆插头插好2.更换干簧管3.将磁钢组件固定好，并调整好距离(＜1mm）2输出信号不正确1.外筒有杂物或有泥沙造成堵塞2.出水口堵塞1．清理外筒或将外筒取下进行清洗2．疏通出水口风向风速传感器（一）概述风向感应器为单翼风标。当风标转动时，带动格雷码盘（常用七位，分辨率为2.8°），按照码盘切槽的设计，码盘每转动2.8°，光电管组就会产生新的七位并行格雷码输出。风速传感器采用三杯式感应器，风杯由碳纤维增强塑料制成。当风杯转动时，转换成正比的脉冲信号，该脉冲信号由计数器计数，经换算后就能得出实际风速值。其技术参数如下表：参数指标类型EL15-1型EL15-1A型EL15-1C型使用环境-50℃～0～100%RH-40℃～0～100%RH-40℃～0～100%RH工作电压AC24V,DC12V～15V DC12V～15VDC5V重量 1kg 1kg1kg外形尺寸319mm×225mm319mm×225mm319mm×225mm测量范围0.3m/s～60m/s 0.3m/s～60m/s0.35m/s～60m/s测量误差±0.3m/s（≤10m/s）±(0.03v)m/s(>10m±0.3m/s（≤10m/s）±(0.03v)m/s(>10m/s)±0.3m/s（≤10m/s）±(0.03v)m/s(>10m/s)启动风速0.3m/s0.3m/s0.35m/s分辨力0.05m/s0.05m/s0.05m/s风速输出0Hz～1221Hz0Hz～1221Hz0Hz～1221Hz抗风强度75m/s75m/s75m/s附：风速——频率对应表风速值（m/s）0.30.511.525101520253035405060输出脉冲(Hz)0-141425359619830040250460670881110161221（二）安装首先把风向风速两个传感器分别固定在长1m左右的横臂两端。传感器的电气连接线接入接线盒。然后再将横臂安装在10米的风杆（塔）安装时，中轴应垂直，横臂应水平，风向标的方位（N）要对准正北。传感器的信号电缆要捆扎在风杆上，不使电缆悬空挂着。风杆顶端要安装避雷针，避雷针用紫铜线做下引线，顺风杆拉线下来接到避雷针接地桩上。（三）维护经常观察风杯和风向标转动是否灵活、平稳。每年定期维护一次风传感器，清洗风传感器轴承；检查、校准风向标指北方位。（四）注意事项风杯部件应轻拿轻放，防止硬性损伤；焊接电缆时，注意按图示要求焊接准确，以免影响使用；传感器使用时禁止热插拔；安装风杯时，注意要手握保护帽，不要握风杯。由于传感器长时间使用导致轴承磨损，而影响性能，此时可将传感器送回工厂进行检修。数据采集器数据采集器主要由采集板、液晶板、液晶显示器、键盘、通讯模块及配件、外壳及配件等组成。系统键盘共有16键：分为功能、确定、取消、删除四个菜单功能键和上翻、下翻两个辅助功能键，以及0～9十个数字键。（一）数据采集器的功能本采集器可存储至少三个月的历史数据，也可由中心站收集存储各站点雨量、温度、风速风向数据，资料采集以北京时间20时为界。有时间校准功能，报警功能（通过键盘输入或命令方式），有液晶显示及键盘录入功能。系统键盘和液晶显示器是为现场设置通讯参数与查询气象数据而设置的。在系统正常工作期间，为节省功耗，连续100秒没有任何键盘操作系统将自动关闭显示，液晶显示器处于关闭状态。（二）参数设置特别说明：以下参数设置的IP、中心站号码数据以长沙为例。1、按下“功能”键，选“1”-设置系统参数，输密码：12342、再选“1”1-中心IP地址：220.168.31.93确定2-中心端口号：5002确定3-GPRS接入点：默认（CMNET）取消并自动返上级菜单3、选“2”1-中心号码：删除原号码并输定2-号码1允许位：选择允许即“1”其它不变，取消并自动返上级菜单4、选“3”1-站点ID号：删除原号码并输入本站的区站号P5XXX，确定3-要素采集方式：两要素输0、四要素输1、五六要素输“2”4-数据上报间隔：删除原数字并输入03（60）确定5-风向传感器：应为七位格雷码输出，输“0”6-本站号码：即为卡号，删除原号码并输入11位数，13XXXXXXXXX7-通信方式：选择“0”其它不变，取消并自动返回上级菜单5、选“5”按四位年两位月日时分00秒，共14位，高位不足补“0”6、选“7”保存参数退出：自动显示：设置参数成功，则OK了。7、重新启动系统用户可在终端将系统重新启动，该功能用于现场故障处理时使用。（三）安装及接线说明DZZ2型自动气象站终端通信系统外形参见下图：接口A接口A接口B123456789101112131415161718123456789101112131412345678接口C图2采集器接口图采集板前后端接口表1接口A线号定义线号定义112V电源正10COM1发送212V电源负11COM1地3雨量A125V电源输出4雨量B13控制端5温度A14液晶板电源正6温度A15液晶板电源负7温度B16COM0接收8温度B17COM0发送9COM1接收18COM0地表2接口B线号定义线号定义15V风电源输出8格雷码E2风速9格雷码F35V风电源地10格雷码G4格雷码A11格雷码H5格雷码B12湿度5V电源输出6格雷码C13湿度信号7格雷码D14湿度地表3接口C液晶键盘板接口表线号定义线号定义1COM1接收5液晶板5V电源输入地2COM1发送6COM0发送3COM1地7COM0接收4液晶板5V电源输入正8COM0地表4接口A与接口C的连线接口A接口C14液晶板电源正4液晶板5V电源输入正15液晶板电源负5液晶板5V电源输入地16COM0接收6COM0发送17COM0发送7COM0接收18COM0地8COM0地表5接口A与无线模块连接无线模块（右起）项目接口A（左起）项目1电源正1电源正2电源负2电源负3地11COM1地8控制端13控制端10发送9COM1接收11接收10COM1发送RS232接口采用标准DB9插座。也可通过交叉电缆与PC串口相连，查看调试信息。SIM卡插座用于用户选用的SIM卡。电源插座用于连接系统+12V电源，左面端子为“正”，右面端子为“负”。GSM天线用于连接系统配置的GSM天线。用户必须安装SIM卡和天线。注意事项：上述所有端子连线或插拔时请关掉系统电源并等待五秒钟后进行，否则会造成系统设备损坏。请将所有传感器的线都要接好屏蔽，方法就是将线剥去黑色皮，露出屏蔽层，然后用机箱内的屏蔽夹压紧。（四）故障判断及处理故障原因处理正点数据不上传无供电检查是否有供电无传输信号①检查是否插好SIM卡，必要时重新安装天线；②检查网络是否有问题采集器数据不正常传感器原因传感器线路是否短路、断路；绝缘电阻小于2M欧；传感器损坏通信传输数据变形中心站重新调取数据液晶屏无显示无供电检查是否有供电液晶屏线路接触不良或液晶屏已损坏线路重新连接或更换液晶屏液晶屏数据显示全为0传输线短路或损坏更换传输线PCF8563和晶体振荡器接触不良或已损坏把PCF8563或晶体振荡器重新焊接一下或更换PCF8563或晶体振荡器液晶屏花屏静电干扰使地线接触良好启动过于频繁将采集器关闭，5分钟后重新开机上传数据乱码通信传输数据变形中心站重新调取数据数据存储芯片故障更换存储芯片温度显示不正常如果温度显示-99.9传感器损坏或线路短路或断路偏低或偏高过大温度重新校准数据上调不成功GSM信号故障等待信号正常；更换传输方式无数据重新调取数据时间段风向风速显示不正常TLP521-1和TLP521-4接触不良或已损坏更换TLP521-1和TLP521-4键盘按键无用键盘损坏或连接不好更换键盘或把键盘再次连接第二章区域气象站软件一、软件主要功能通过GPRS通信进行数据收集。自动收集和处理温度、雨量、风速风向、气压等数据。自动报警功能。存储子站的信息。存储、查询、统计数据。生成国家规定的月报表（气表一）。对远程自动气象站进行监控，监测等功能。通过软件操作对子站进行调数据，修改时间，设置参数等。二、软件运行的系统环境1.操作系统可为WindowsXP/98/2000,WindowsNT。2.推荐使用PⅢ的CPU，当然计算机的速度越快越好。3.64兆以上内存。4.彩色显示器的分辨率不低于800*600像素点。三、软件的使用（一）主界面主界面可以显示GPRS方式通信的子站的信息，子站上传的信息，以及对子站的操作，可以明显的显示上线台站的信息。主界面最上方为菜单和工具栏，显示框显示通过GPRS方式与中心站连通的子站的信息：连接状态，建立连接的时间，断开连接的时间，连接号（用户登陆中心站的顺序）、状态栏显示中心站主机的时钟，使用GSM短信方式或电缆连接方式通信时的端口状态。首先将管辖的自动站信息设置后，就会出现显示框内的提示，一般没有连接的时候，连接状态为红色的小球，连接成功状态就会显示为绿色的小球。显示框图2-1：数据中心站监测主界面显示框（二）菜单使用说明1、文件1）监视站点如果用户成功设置了台站参数，用户可以在显示框中看到台站信息，并且能看到前一天21点到今天20点的24条数据。直观的发现数据是否完整。注：雨量、温度、风速、气压均以扩大10倍数值显示。如右图：2）获取定时数据如果中心站没有按时收到定时数据（此操作为GPRS方式或电缆连接方式通信的时候使用），用户通过输入要获取数据的开始时间和结束时间，就可以得到连续的几个数据。首先用户选择开始时间，用户在图表中选择日期，在选时中用上翻或下翻键选择时间，然后在开始时间中将显示用户选定的时间，如果选择时间确定，请点击“确定”按钮，将出现如图所示：然后用户继续选择结束时间，如果选择结束点击“发送”按钮，就完成了操作，调取所有管辖台站的数据，用户直接点击“获取全网数据”按钮就可以获取到所选时间内所有台站的数据。3）获取实时数据用于各种通信方式（但主要通信方式为GPRS方式），中心站获取采集器的当前数据，数据显示在报警窗口中，报警类型为：CD。显示如下图：2、设置1）中心站参数中心站软件能否运转，关键的要把它的参数设置好，才能正常的运转工作。中心站IP不需要设定，是系统自动获取到的。中心端口号推荐使用5002，如果要更换，需要终端部分也要进行重新设置端口号，不然GPRS通信不会成功。主要通讯方式和辅助通讯方式根据用户使用的具体情况而定。2）台站参数设置台站参数设置既可以查询台站信息，也可以添加或更新台站信息。如果要添加或更新台站信息，打开锁，保存修改按钮被激活，输入信息后，点击保存修改按钮即可。每次保存只是当前显示的台站信息。如果要查询请在查询参数号中输入参数号，然后点击“查询”按钮，所有的信息将会出现。注意：经度和纬度及海拔高度都不可以存在小数点。3）多要素台站设置点击“设置”下“多要素台站设置”，直接点击“All（全选）”按钮，所有的台站将会移到右边的显示框中。如下图操作。然后直接点击“保存”按钮，就可以。4）终端参数设置在设置终端参数之前，请选择要操作的终端。在主界面中的显示框选中终端，选择如下图：采集器参数设置比较重要，可以设置子站的站台号，中心站IP，中心站端口号，中心站接入点，子站发送数据到中心站的接收号码（目的地号码有三个，如果启动，则在复选框中选中），雨量和温度及大风警报，选择发送方式如果使用GPRS方式或电缆连接，点击“设置”就完成了对子站采集器参数的设置，设置成功后子站会上传设置的新值，并提示用户，若采用手机短信方式，必修在点击“设置终端参数”按钮后输入子站的手机号码。如果不需要对其他的项进行设置，设置“*”号终端的设置将不会改变。将鼠标放在文本框上就会出现设置要求。在参数设置中还特别设置了气压修正值，如果发现台站气压数据与实际数据出现线性偏差，就要对气压进行修正，例如：采集器测试气压为1000.0Hpa，而实际气压值应为998.8Hpa，这时在气压修正值中应该输入0012；如果采集器测试气压为998.8Hpa，而实际气压为1000.0Hpa，则在气压修正值中应该输入1012。5）设置终端时钟当发现子站采集器的时间与实际的时间有差距的时候，必须进行时间的调整，让采集器的时间与中心站相一致，但只能通过GPRS方式或电缆连接时操作；或通过采集器键盘录入。首先选中要更改时间的终端，在主界面中的显示框选中终端，如右图。如果不选择终端就会提示用户选择操作终端。选择终端后，然后在菜单中选择“设置终端时钟”，向子站发送时间时一定要将“发送”前选中，然后点击“确定”按钮。如果要对多站操作，选中多站操作就可以。如果要获取子站的时间，点击“获取终端时钟”按钮。6）自动生成上传文件将自动生成上传文件选中，就能自动生成用户需要传递到上级主管部门的统一的上传文件。7）上传文件设置用户可以根据自己的实际情况对上传文件的信息进行设置，在使用之前必须将这些设置做好，才会生成需要的文件内容。8）手动生成上传文件如果系统没有主动生成需要上传得文件，就需要人为的设定和生成，首先要输入生成文件的背景时间，点击“ok”就可以了。如果能生成文件就会弹出一个对话框，如下图所示：9）路径选择用户可以根据自己的需要将不同的文件放入到不同的路径下，用户只需点击图标就可以选择路径，当选择成功后，点击“确定”进行了保存。Z_SURF_I_IIiii-REG_YYYYMMDDHHmmSS_O_AWS_FTM[-CCx].txt（ZIIiiimm.yyy）文件是正点数据文件，AIIiiiyymmddhhss.dat每个站次数据生成一个文件，每个文件1条记录，报表文件路径是存放报表文件的，报警文件存放不同时间的不同类型的报警数据。注：路径中不能用中文名作路径。3、数据库1）查询资料经过入库的数据可以通过“运行SQL查询语句”按钮来查询入库