讲义文稿教案

DZZ4型自动气象 第1 产品简 概 自动气象站硬件结 传感 设 传感器介 温湿度智能传感 风向、风速传感 翻斗式雨量 气压传感 地温传感 蒸发传感 称重降水传感 雪深传感 介 WUSH-BH主WUSH-BG2地温分............................................................................供电单 箱介 主 地温分 自动气象站功能特 ..........................................................................................................数据处 数据质量控 数据..........................................................................................................数据传 实时时 网络功 防 技术指 测量性 观测时 系统时钟准确 数据量(分钟数据 通 电 环境适应 电磁兼容 第2 安装指 I选址和布 防 基础施 安装准备工 布线要 工具准 设备成套性检 现场调试工具的配 部件安 ZQZ-TF型风传感器安 DYC1气压计的安 SL3-1型翻斗雨量传感器安 百叶箱和温湿度智能传感器的安 地温传感器安 蒸发传感器的安 称重降水传感器的安 自动站机箱安 CF卡插 电缆、光缆连 电缆、光缆铺 现场电缆、光缆连 接入串口服务 光纤连 第3 现场调 电源箱调 主箱调 分箱调 参数设 设置台站参 蒸发传感器相关参数设 数据质量控制参 外部设备、传感器的检查和测 器自 翻斗雨量传感 称重降水传感 蒸发传感 检查采样 第4 常用操 串口调试软件使用介 CF卡操 拔 插 格式 操作 删除内部的旧数 删除CF卡上的旧数 第5 日常..................................................................................................................传感器日常......................................................................................................气压传感 风速风向传感器.......................................................................................百叶箱和温湿度传感器............................................................................翻斗雨量传感器.......................................................................................称重降水传感器.......................................................................................蒸发传感器...............................................................................................地表和浅层地温传感器............................................................................地温传感器.......................................................................................CF卡数据备 电源..................................................................................................................第6 故障排 气象要素数据超 气象要素数据缺 主的气象要素缺 分的气象要素缺 指示灯故 主RUN指示灯不正 分RUN指示灯不正 分CANR或CANE指示灯闪 主经常复 数据故 CF上不能文 中数据达不到规定的天 电源故障排 概DZZ4型自动气象站吸收了电子发展成果、采用现代总线技术路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，采用成、确性、易、易扩展等特点。自动气象站在硬件结构设计上，采用“积木式”现场能快速实现功能扩展，充分了灵活性的特点。硬件结构上由传感器、主、分和设备等组成。自动气象站由传感器、和设备组成。由一个主和若干分构成，之间采用CAN总线(一对双绞线)互连。在现场只需接入新的分和传感器，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。1 1传感1种类名型简ZQZ-等级为IEC60751AWUSH-等级为IEC60751AAA，定性。DHC2HMP45D接口兼容。WUSH-SL3-双翻斗式雨量计，通过上翻斗的缓ZQZ-期稳定性好、免等特点。DYC1与PTB220在安装结构、接口等方面完WUSH-CAN以及公的雾探测。全天候降水观测传感器，可测量固以提供RS-232/RS-485自动气象站中器列于下表表2自动气象站使用名型简主WUSH-自动气象站的。负责本身以及分WUSH-草温、地表温、浅层地温、地温等气象要素数据，通过CAN总线与主交互。设表3自动气象站中的设名 象站提供稳定可靠的DC12V电源。CF提高自动气象站的防雷等级。自身已具备较高的抗浪传感器介温湿度智能传感WUSH-BTHCAN度采样值通过CAN通信网络实时传输给主。WUSH-BTH温湿度智能传感器是由电子CAN电子单具有高精度、低功耗、稳定性好的特点，其外壳防护等级达IP67。温度传感级为IEC60751AAA，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湿度传感DHC2型是我公司研制并通过中国气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。风向、风速传感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（专利号：ZL20052.1。.6EL15-1CEL15-2C翻斗式雨SL3-10.1mm/翻定量后，倒入计量翻斗进行计量，每0.1mm雨量，使干气压传感气压传感器采用我公司开发并通过中国气象局考核的DYC1型大气压力传感器，该传感器采用维萨拉公司的BAROCAP性、高可靠性、高准确性、长期稳定性好、免等特点。PTB220，完全可以实地温传感ZQZ-TWZQZ-TW是我公司研制的高精度铂电阻温度传感器，等级为IEC60751A，测量范蒸发传感4mA～20mA蒸发皿采用业务台站常用的E-106B蒸发皿，并对它进行了改造，使它适合DSC1型称重式降水传感器是全天候的降水观测仪件等方面的技术，是一个可靠的、的仪器，适合靠性、高准确性、易、易扩展等特点。DSC1型称重式降水传感器既可以作为单独的传感器挂测结果客观化、观测资料连续化，减少台站观测人员的次）,并配有RS232接口。雪深传感DSS1型雪深观测仪是我公司自主研发并经国家气易等特点。介自动气象站中包括WUSH-BH主、WUSH-BG2地温等分WUSH-BHWUSH-BH主是我公司专门为新型自动气象站研发的新一代器，它基于ARM9平台和嵌入式LINUX实时多任务操作系统设计，是自动气象站的核心。WUSH-BH主负责本身以及分上挂接的所有传感器的数据，按统一的规范进行处理、、传输。WUSH-BH主具有以下特点：具有CAN总线接口，可接入温湿度智能传感器、地温分、辐射分湿度、地温、辐射等各种要素的和处理；WMOA/D具有CF卡接口，可以符合《功能规格书》要求的各类数据文件具有RS-232通口，可扩展GPRS、光纤等通信设备，实现远距离的具有以太网接口，支持web、net、ftp等网 面板接口WUSH-BH主的面板接口布局见图3速向温度用发压地图3WUSH-BH主的面板接口布气温、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总辐射通道是备用的。辐射要素观测时建议使用辐射分 来 量指示口旁的是CF卡操作指示灯。RUN表4 RUN指示灯状序指示灯状描1502153452状态，说明CF卡未插好或有故障，62处于此状态，说明CF卡未插好或有7CFCFCFCF指该指示灯点亮期间，不应当拔下CF卡，以免丢失数据。顶部接口WUSH-BH 图4WUSH-BH主顶部接底部接口WUSH-BH主的顶部接口布局见图5图5WUSH-BH主底部接口布嵌入式软WUSH-BG2地温WUSH-BG地温分是与WUSH-BH主配套使用的数据采器，用于采集草温、地表温、浅层地温、地温，并将采样值通过CAN通信网络实时提交给主。面板接口CAN温图 WUSH-BG地温分面板接口布指示WUSH-BG地温分有四个指示灯，标有RUN的为运行指示灯，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。RUN上电后，该指示灯约每2秒闪一次（亮1秒，灭1秒，表示正在CANRCANRCANCANECANCANECOM嵌入式软供电单综合观测系统主箱与电源部分采用一体式机箱设计。电源供电采用交流箱介 主在主箱内部安装了WUSH-BH主、气压传感器、光纤转换器或GPRS/CDMA通信模块、防雷组件、接线端子等部件，机箱底部是电源、传感器、通信等的接口。根据用户选配的传感器类型、通信方式等的不同，主箱内的蒸发，称重降水及防雷组件的主箱的内部布局图。压压地温分地温分箱内部安装了WUSH-BG2地温分、防雷组件等部件，机箱分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、地温，以及选配防雷组件的地温分箱的内部布局图和底部接图9地温分箱内部布80c80c320cm40c20cm温10cm图10地温分箱底部接表温、浅层地温、地温、蒸发、称重降水等气象要素的功能。各个数据处5类内1010数据质量数数据采用文件方式，在以区站号为 当内部器的空间不足时，会自动删除最旧的文件，以便为新的数据腾出空间 。请参阅4.3操作。若不删除旧区站 ，将造成空间不足，严重情况下，将不能正常工作CF性能好，每1G容量可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1G2GCF卡。的文CF卡上每天的各种分钟数据文件和状态信文件名中的yymmdd是当天的年、月、日。结CF卡上采用两 ，即用ID命令 (如201110)，在该 └─区站│├─GGyymmdd.dat│├─RRyymmdd.dat│├─OOyymmdd.dat│└─OOyymmdd.dat(土壤水分分钟数据文件)│└─STyymmdd.dat当CF卡的容量不足时，会自动删除最旧的文件，以便为新的数据腾出空间。 当通过手工删除数据传自动气象站的数据传输在主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。主的通信支持《功能规格书》的《附录2－光纤通口(RS-232RS422/485)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5km。GPRS/CDMA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通信实时时主内部的实时时钟，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。网络功自动气象站的主上，实现了net、FTP、Web等多种网络功能。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。防浪涌（冲击）抗扰度：1kA（8/20μs；静电放电抗扰度：接触放电4kV；空气放电8kV技术指测量性测性能要求见错误!未找到源。6测量要范分辨最大允许误气气(-相对湿温(-风风降水地表温(-±0.2℃(-浅层地(-地(-蒸发观测时采用时观测的要素，日界为时20:00；采用地平时观测的要素，其日界为地平时24:00。外部器：取决于CF卡容量，1G的CF卡可1年多的分钟数据通RS-232、RS-485电功耗：主：<2W；分温湿度智能传感器：<0.25W环境适应气温：-降水强度：6mm/min电磁兼容4kV8kV；浪涌(冲击)抗扰度%AMk（1kHz选址和布但须报上级部门。需要时我公司可以提供参考意见和相关图纸。防基础施施工指南》。安装准备布线要护，从仪器水泥基础内送入，与器连通。工具准注好感说试格证。请单独保存包装中的用户手册和特建议每个台站配备一台带有RS-232串行口的笔记本电脑(无RS-232口的，可使用USB/RS-232转接线)及一根串口通信电缆供现场调试和时使用，具体 部件安ZQZ-TF型风传感器风塔建设9的建设要求和方案具体可参见国家气象局《气测函〔〕号文》。风向风使其固定在风塔11风传感器安装操将风横臂底座用三个M8×16与三角底座用两个M8×16螺丝固定。装在风横臂上，旋转调向传感器使指北针、风横臂在同一直线上。 12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向传感器使指北针指北。13DYC1气压计的安SL3-1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，避免雨水流入另一头引到处。在三个地脚螺钉上先分别拧上一个M8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（一般雨量预埋基础高度为20CM）M8将温湿度智能传感器电缆(CAN/电源)从百叶箱立柱穿线孔里引出然后把立柱安装在已预埋好三个紧固螺钉的水泥基座将箱体四根连接杆上端插入顶盖下部的四只固定座插用自攻螺丝把传感器固定支架安装在百叶箱底板上，把温度、湿度感应器中心点距地面1.50m高度。14地表和浅层温度传感器的安地温传感器采用支架放置。171支地表温度传感器、4支浅层地温传感器共同安装在一个“”型支从“5cm0cm、5cm、10cm、15cm20cm5器定位在离地面5cm、10cm、15cm和20cm的深度上。宜露在地面，在传感器端多余的线应用塑料纸包裹后埋于。0.5PVC440cm、80cm、160cm、320cm安装外线线为40cm。外管四周用小泥土塞紧。如图44总10mm。用板手拧紧六角至地温机箱旁待接线，不宜露在地面。地温外套管预埋埋入土里时，各地温管连接处和底端与金属帽连接处需要涂抹703胶水进行防水处理。对已经预埋的地温外套管，需要对地温管内是否进水检查，如发现进水，需要重新对 地温外套管进行防水处理。深层深层草温传感器的安草温/雪温的观测区域位于地地温观测地段西侧，草地面积约1m2。为了便并与地面大致平行。连接电缆大部分埋设在土壤中，但在传感器一端有0.5m左右蒸发传感器的安感器的实位置国家文件台站况确定。下图为国家局《气测函〔 〕 。埋放蒸发E-601B连接管500mm处，朝向正北做Φ26mm3/4"O圈固定联接管，蒸发皿上联接管外接口接φ25ppr管内丝，用φ25ppr管连接至百叶箱混凝土平台中心，就近百叶箱平台处安装ppr管阀门。如图48、图49箱箱门PPR22门门23使用PPR管安装时，需要使用的PPR管热熔接器安装连通24将与PPR管熔接好的不锈钢测量筒放置在蒸发安装板上，调节测量筒高度，从连通管的两端铺设高度不同，测量筒端应比蒸发皿端略高一25安置百叶图底座安43以上二个步骤实际上已在出厂前安装完毕再在3个螺杆上分别拧入一颗螺帽，然后，将底座放到基座上，底座上的3称重单元注意：在你基本完成传感器安装和工作，需要正式通电调试前，千万不能装或步骤操作！托盘安放置收集容器(盛水桶称重单元与信号处理单元的电缆连RS-232M12RS-23237罩上外防风圈安3333“T”型支撑架分别固定到三个竖杆上部，T安装风挡3安装风挡完成安自动站主机箱安自动站主机箱包括主箱和电源箱部分，为一体式结构机箱设计，分别在图47自动站主机箱（部分48自动站主机箱（电源部分地温分箱安49CF卡插也允许在自动气象站开始运行CFCF入前，必须格式FAT32式主上可以插入CF卡。将CF卡的正面朝上，对准上的CF卡插槽，地用力推进CF 。如图5350CF在连接其他电缆之前，应将所有机箱、电源箱用接地线与其地基旁的地网连接！AC220V电缆铺设过程中，切勿接通AC220V电源，避免发生人身电缆应按规定穿管或走线槽电缆铺设时应注意电缆两端插头的针、 将地温CAN电缆从主箱铺设到地温分箱处。 电缆插头的将温湿度百叶箱处的CAN/电源电缆铺设到主箱处。 头在主箱处，母头在温湿度百叶箱处。将蒸发传感器的电缆从蒸发百叶箱铺设到主箱处在主箱处，电缆接线一头在蒸发百叶箱处。将其他传感器电缆铺设到相应箱处

电缆插头的各箱、电源箱之间以及箱和传感器之间的电缆。机箱、电缆的接插件采取了多种防误插设计，例如：采用不同的芯数、针孔结构；采用不同颜分；具有明确文字标注。尽管接插件具有防误插设计，还是要请您按照标识和手册规定，谨机箱上的接插件连接时，应注意插头上的“凸”起应与插座上的“凹”槽对齐，下图将电缆插头接到机箱上时，拧螺母应按图示位置的螺母，特别不要误拧松缆的锁紧螺母，这将导致失去防水作用。参考下图，用一只手捏紧图示位置，另一只手拧指定的螺母。可以通过推、拧交替的方法来拧紧螺母。51主箱电缆连电源电缆插头暂时不要连接，在现场调试时连接（如 计算口将光纤插头上的槽口对准光纤转换模块上光纤插座的定位点，轻轻用力向内顶，顶到位后，顺时针旋转1/4口图53自动站主机箱（部分地温分箱电缆连 54电源箱电缆连接过程中，切勿接通AC220V电源，避免发生人身55光纤连这里的光纤连接时要与主箱处的收、发顺序交叉对调在进行现场调试前，请再次确认所有部件安装和接线均已按照第2章 电源箱调14.5V出出电56用万用表直流电压档检查蓄电池电压应该高于12V电压应该在13.8V左右。电源线，一组应为14.5V左右，另一组应为13.8V左右。调试电源箱时，需要把箱内的电源检测和工作电源的接线端子从上拔下。如果调试过程中出现问题，请再仔细检查各部件的安装和接线。若仍不能排除问题，请与我们联系主箱调插入接口，使开始正常运行。观察主箱内WUSH-BH主的运行指示灯是否正常闪烁。指示灯状态见.1指示灯部分的描述。分箱调状态见.1指示灯部分描述。设置台站台站参数包括台站的区站号、、拔海高度、气压计拔海高度、地方时差等。开始观测前，必须先对这些参数进行设置。也可通过业务软件的界面来设置自动气象站的台站参数，或者可使用超级终端软件或其他串口调试软件，通过IDLONGLATALTALTP设置区站ID12345，则输入设置命令：ID12345区站号是数据通信中的重要参数，必须正确设内部数据以 CF卡上的数据，与区站号一致当改变区站号时，将创建新的数据，原区站号的数据 确认旧台 中的数据不再需要时，应删除旧台 中的所有文件FLASHCF足时，系统运行将出现异常。此时，必须删除旧台站设置台站LONG121°12′45″，LONG设置台站LAT37°38′06″，LAT设置台站拔海高ALT实际安装高度，例如实际拔海高度10米，气压传感器进气孔距离观测场地面1.2ALTP溢出水位阈值设57此，在这种情况下，将溢出水位阈值设置为10mm是比较恰当的。溢出水位阈值使用EOVER命令进行设置，如下：EOVER取的蒸发水位读数。数据质量控制参可使用AUTOCHECK命令对器的日期、时间、GPS授时状态、通信参数、机箱温度、电源电压、各分挂接状态等进行检查。命令的输出示例如2011-09-26GPS6通信参数:96008N1机箱温度供电电压气候分采(id: :地温分采(id: :辐射分采(id:5):Offline土壤水分分采(id:9):Offline海洋分分采(id:12):Offline智能分采(id:14):Offline温湿度智能传感器(id:15用20cm直径雨量器的量杯，向雨量桶中缓缓注入10mm水，用命令检查翻斗雨量的分钟测量结果，并进行累加，累加结果应当在10mm蒸发传感使用吸水管，从蒸发皿中缓缓抽出约1mm的水（用雨量筒量杯进量用MDATA命令检查蒸发的分钟测量结果，并进行累加，累加结果应当在1mm左MDATA水位基本一致。水位越高，蒸发水位值越小，在溢流口附近，其值接近0；水位最浅时的值是100。检查采样58通过串口调试工具可以直接给观测系统器发命令，进行相关的操作。调试工具软件可以是“超级终端”软件，或者是32.exe用32.exe程序，运行后界面如下：图 波特率：波特率必须与主的波特率相一致，通常使用9600。输入命设置好参数并打开串口后，可在命令输入框中输入所需的命令，如时间命令：TIME。然后点击“发送”按钮，的响应内容将显示在响CF拔应当 卡指示灯熄灭的时候进行拔卡操作拔卡过程中，应当使CF卡保持水平，以免损坏CFCF卡指示灯点亮时，拔下CF卡，能造成数据丢失，甚至损坏CF卡为了避免在拔CF恰CF指示灯点亮，应该先CF指示灯点亮，再待其熄灭后，在30秒内完成拔卡操作。插允许在主运行过程中插入CF卡CF卡的正面朝上，地对准CF卡插槽将CF卡地用力推进CF插入CF卡后，的运行指示灯(RUN)闪烁将加快，表示已检测到表示CF卡已能进行正常操作。如果插入CF卡后，的运行指示灯(RUN)没有变化，需拔下CF卡，然后重如果插入CF卡后，的运行指示灯长时间(超过3分钟)未恢复到正常秒闪，需拔下CF然后重新插入，或更换CF卡。也可通过终端操作命令SAMPLESCF是否能正常操作。如果系统正确识别卡后，SAMPLES令的响应中最后一行会显“CF插入(已挂载,正常)。如图60SAMPLESCF再次输入终端操作命令SAMPLES，如果响应的最后一行中显示“CF:已插入(已挂载,正常表明系统能够正常操作CF卡。如果显示“已挂载，故障”信息，则需拔出CF卡后，再重新插入，或更换CF卡。格式CF卡在使用之前，必须格式化成FAT32格式。可通过，在计算机上 操作内部以及CF卡上的数据与区站号相一致。当改变区站号时，将创建新的数据，原区站号的数据 仍旧保留在内部和CF卡上。这样，就会造成空间的浪费。在确认原区站号的数据已完整获取，不再 变更，应当手工删除原来的区站 若不删除旧区站 ，将造成空间不足，严重情况下，将不能正常工作删除内部的旧数 CLEARALLDATA旧区站号↙CLEARALLDATACLEARALLDATA上述操作会将当前区站 下的数据文件也全部清除执行CLEARALLDATA命令需限，应先执行下列命令取得权限：MAINTCF上的旧要删除CF卡上的数据，应通过，在计算机上按常规文件操作方法CF5传感器日常气压传感风速风向传感器百叶箱和温湿度传感器布或毛刷地清理干净。翻斗雨量传感器翻斗雨量传感器期间，应将雨量信号电线从雨量传感器上拆下，避免翻斗误动作首先错误的雨量数据。人员有较高的技能水平、熟练程度，还需具备相应的检测。称重降