dzz4型区域气象站组成及原理

DZZ4型区域自动气象站组成及原理

2016年8月DZZ4区域自动气象站系统图DZZ4区域自动气象站系列介绍系列要素内容标准配置采集器型号2要素温度、雨量WUSH-RG4要素风向、风速、温度、雨量WUSH-BH45要素风向、风速、温度、湿度、雨量WUSH-BH66要素风向、风速、温度、湿度、气压、雨量WUSH-BH67要素风向、风速、温度、湿度、气压、雨量、能见度WUSH-BH67要素及以上风向、风速、温度、湿度、气压、雨量、能见度+其他WUSH-BH6数据采集器

数据采集器是整个系统的核心，是可编程控制系统，通过其内置程序控制传感器采样频率，实现不同气象要素的数据采集、计算、存贮和传输。

WUSH系列采集器是依据中国气象局《第二代自动气象站功能规格需求书》要求开发的新一代数据采集器。基于WUSH系列采集器组成的区域站简称为DZZ4新型区域站。WUSH-RG采集器测量要素（3个)(温度、0.1mm雨量、0.5mm雨量)主要特点：低功耗，可靠性强可同时接入2个雨量传感器1个RS232串口

WUSH-BH4采集器接口类型用途数量模拟口温度、湿度、5格雷码数字口格雷码风向1频率口雨量、风速2RS232本地通信，GPRS2电源输入供电电源输入2注：从产品规划要求，目前WUSH-BH4只支持4个要素，4要素以上需使用WUSH-BH6采集器。WUSH-BH6采集器接口类型用途数量模拟口温度、湿度2格雷码数字口格雷码风向1频率口雨量、风速2RS232终端操作、GPS对时、传感器4RS485传感器、业务计算机通信1CAN主、分采集器通信1电源输入供电电源输入2注：WUSH-BH6除了自身所有通道外，支持分采集器的扩展，可定制开发。传感器传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其它装置或器官。区域站观测一般以常规要素为主，主要有温度、湿度、风向、风速、气压、雨量和能见度。WUSH-TW100温度传感器测量原理：

铂电阻温度传感器利用金属铂在温度变化时自身电阻值也随之改变的特性来测量温度。

铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广。

通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.385Ω/°C。ZQZ-TW温度传感器接线图四线制测温法换算公式（Rt=100+0.385t）100107..720℃Pt电阻R/Ω温度T/℃0℃DHC2湿度传感器测量原理：湿敏电容测量元件在处于测量状态时，当环境湿度发生改变时，空气中的水汽被吸湿膜吸收或释放，使得电容两极板间的介电常数发生变化，从而产生电容量的变化，其电容量的变化与相对湿度成正比，经过校准即可建立测量元件的电容量和空气湿输度的函数关系。自动气象站所用的是湿度传感器出的电压信号。工作电压为+12V，输出信号电压为0～1V（对应0～100%RH）白黄绿黑棕蓝紫红湿度信号0-1V+12V电源地信号地屏蔽DHC2湿度传感器接线图0V0.2V20%输出电压/V湿度/RH

RH=V*100%0注：湿度传感器本身含温度探头，精度要求不高场合可直接使用。风传感器ZQZ—TF系列测风传感器由风速传感器和风向传感器组成。测量原理：

风速传感器的感应组件为三杯式风杯组件，信号变换电路为霍尔开关电路。在水平风力驱动下风杯组旋转，通过主轴带动磁棒盘旋转，其上的数36只小磁体形成18个小磁场，风杯组每旋转一圈，在霍尔开关电路中感应出18个脉冲信号。其频率随风速的增大而现行增加。其校准公式为：V=0.1F（V:风速，单位：米/秒F：脉冲频率，单位：赫兹）风速传感器14风向传感器测量原理：

风向传感器的感应元件为风向标组件。当风向标组件随风想旋转时，带动主轴及码盘一同旋转，每转动2.8125°，位于光电器件支架上下两边的七位光电变换电路就输出一组新的七位并行格雷码，经整形电路整形并反相后输出。

七位格雷码，如239度为11111110度为0000000ZQZ-TF型风传感器接线定义淡蓝12芯插头白红紫棕橙黄(空)蓝绿灰黑风速电源+5V风向信号D3风向信号D2风向信号D1风向信号D0风向信号D4风向信号D5风向信号D6风速信号WS风向电源+5V地屏蔽SL3-1双翻斗雨量传感器测量原理：

双翻斗雨量传感器主要由承水器(常用口径为20cm)、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗和干簧管等组成。承雨器收集的降水通过漏斗进入上翻斗，当雨水积到一定量时，由于水本身重力作用使上翻斗翻转，水进入汇集漏斗。降水从汇集漏斗的节流管注入计量翻斗时，就把不同强度的自然降水，调节为比较均匀的降水强度，以减少由于降水强度不同所造成的测量误差。当计量翻斗承受的降水量为0.1mm时，计量翻斗把降水倾倒到计数翻斗，使计数翻斗翻转一次。计数翻斗在翻转时，与它相关的磁钢对干簧管动作一次。干簧管因磁化而瞬间闭合一次。这样，降水量每次达到0.1mm时，就送出去一个开关信号，采集器就自动采集存储0.1mm降水量。双翻斗雨量传感器结构图气压传感器测量原理：

硅膜盒电容式气压传感器的感应元件是电容式硅膜盒。当该变容硅膜盒外界大气压力发生变化时，单晶硅膜盒的弹性膜片随着发生形变而引起硅膜盒平行电容器电容量的改变，通过测量电容量来计算本站气压。

气压传感器是一种智能传感器，内置数据处理器，通过通信口可直接输出气压数据。PTB220/DYC1气压传感器接线定义供电系统

供电系统是自动气象站最主要的外部设备，自动气象站的设计很大程度上取决于它的供电方式，自动气象站供电电源应具有高稳定性的特点。区域站可采用市电、太阳能、风光互补系统供电。鉴于区域站微功耗的特性，除少数气候特征不适合太阳能使用以外，建议选用太阳能供电方式。太阳能供电系统原理太阳能板太阳能板主要性能：开路电压（V）20.1V短路电流（A）5.21A工作电压（V）17.5V工作电流（A）4.78A太阳能控制器

太阳能充放电控制器（PV控制器）主要功能是充电和放电的智能控制。

对蓄电池进行过充电保护和过放电保护，可避免能量源自太阳能电池板的过度充电；当负载运行造成蓄电池深度放电时，会自动切断负载以保护蓄电池。蓄电池低电压切断功能（深度放电保护）是通过电压控制的，当蓄电池的电压达到11.5V时，控制器切断负载输出。太阳能控制器连接图PV控制器指示灯

蓄电池

蓄电池是太阳能供电系统的必备设备之一，同时也是保障自动站在连续阴雨天的条件下能正常工作的外围设备。电池配置是根据自动站系统整体功耗而设计的，一般阴雨天，蓄电池能维持自动站7天的正常运行。

现用电池型号主要有24AH,38AH,65AH和100AH。通信系统

区域站主要采用GPRSDTU或CDMADTU技术实现观测数据的可靠传输，采集器通过RS232串口，以规定的通信协议与通信模块进行交互并与中心站进行双向数据传输。GPRS通信模块

区域站采用GPRSDTU，模块基于2G网络，与数据采集器平台构建全透明传输。GPRS通信模块结构

7118通信模块POWER

正常登录时，每8秒左右闪烁一次，其余状态均不对。DATA

数据收发时亮

NET

已找到GPRS网络时亮GPRS通信指示灯

8118通信模块状态

正常登录时，同步亮5s暗1次，其余状态均不对。数据

数据收发时亮网络

正常登录时，同步亮5s暗1次，其余状态均不对。

结构件

结构件是自动站组成的必备设备，保证测量仪器达到规范观测要求。自动站是在野外露天全天候运行，结构件必须具备足够的强度、防水、防腐蚀等性能。有拉索风杆

有拉索风杆特点是结构简单，主杆质量较轻，需要拉索固定，抗风强度高，但占地面积大，倒伏需要4-5人。无拉索风杆

无拉锁风杆主杆质量重，自身强度高，采用专用葫芦和特殊结构可单人倒伏，应用较为广泛，但抗风强度不如有拉索风杆。立柱

我公司生产的立柱分为1.45米和3米两种，根据不同场合使用不同。1.45立柱主要作用固定机箱、太阳能板和防辐射罩。3米立柱主要固定能见度传感器，但有些站点安装设备较多，也需要用3米立柱。百叶箱

百叶箱是安装温、湿度传感器的防护设备。百叶箱的作用是防止太阳对仪器的直接辐射和地面对仪器的反射辐射，保护仪器免受强风、雨、雪等的影响，并使仪器感应部分有适当的通风，能真实地感应外界空气温度和湿度的变化。

目前百叶箱的材质主要是玻璃钢，它的内外部分颜色为白色。38防辐射罩

防辐射罩是玻璃钢百叶箱的简易版本，相对结构轻巧、简单，安装灵活、方便，在