二型遥测仪使用说明书Word文档格式.docx
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1.2.8系统框图
见系统框图。
1.3主要功能及技术指标
1.3.1主要功能：
中心服务器通过通讯控制器收集：
数据采集器的跑道温度（用户可选）、空气温度、相对湿度、风速风向、雨量、跑道视程（RVR）；
跑道两端测风子系统风速风向数据；
室内气压仪的气压数据。
这些数据能实时显示在屏幕上、并可整理打印，同时把天气实况实时传送到塔台、预报室等部门的远端显示器，也可以进行天气实况发报和月报表制作，把航空飞行保障中的常规气象业务集中在本系统中，为气象资料的收集和统计管理提供了现代化的手段。
●自动采集并存储气压、温度、湿度、风向、风速、雨量、跑道温度、气象能见度（MOR）、跑道视程（RVR）等气象要素；
●按业务要求通过计算机输入人工观测数据；
●自动计算海平面气压、水汽压、相对湿度、露点温度以及所需的各种统计量；
●编发各类气象报告；
●按《民用航空气象地面观测规范》形成观测数据文件；
●编制各类气象报文和报表；
●实现通讯组网和运行状态的远程监控。
1.3.2各气象要素的测量范围及准确度
●大气温度：
-45℃～+60℃，±
0.2℃
●跑道温度：
-45℃～+80℃，±
0.3℃
●湿度:
0～100％RH，±
4％RH
●风速:
0～60m/s，±
（0.3＋0.03V）m/s，V－瞬时风速
●风向:
0～360°
，±
5°
（启动风速：
不大于0.5m/s）
●雨量:
累计值0～4mm/min，±
0.4mm（＜10mm）±
4％（≥10mm）
●气压:
800hPa～1060hPa±
0.3hPa
●气象能见度（MOR）:
10m～20OOOm，±
20%
●跑道视程（RVR）:
10m～2000m，±
1.3.3系统使用环境
●室外部分：
温度-45℃～+45℃,湿度0～100%RH
●室内部分：
温度10℃～35℃，湿度≤80％RH
1.3.4电源
交流50Hz±
1Hz，220V+10％，-15％。
第2章观测场系统
观测场系统完成本场气温、相对湿度、风向、风速、雨量、跑道温度等多个气象要素的采集和处理，并实时与中心服务器通讯。
2.1功能
●对温度、湿度、风向、风速、雨量、跑道温度等气象要素进行采集和处理；
●实时与中心服务器进行信息交换。
上传各种数据，接收服务器发送的各种指令以调整自身工作状态。
2.2构成
观测场子系统主要由数据采集器、各种传感器及风杆等部分组成。
2.2.1数据采集器（含避雷接口器）
数据采集器是观测场子系统的核心部分，本系统采用的是DT50数据采集器，为加强其抗雷击能力并实现其远程通信功能，在其端口前端加装了一个避雷接口器。
2.2.1.1DT-50数据采集器的功能
DT-50数据采集器是通用型数据采集器。
观测场子系统各传感器输出信号如：
电压、频率、周期等都将通过接口板接入DT-50数据采集器中，由数据采集器对这些信号进行采集、处理，从而得到用户所需要的各种气象要素数据。
2.2.1.2技术指标
●模拟通道5路差动输入，15路单端输入。
●模拟通道分三个量程，（25mv，250mv，2500mv），自动量程切换。
●模拟通道具有自动校准功能。
●A/D模拟转换采用V/F方法，分辨率15位，（25mV时，分辨率为1μV）。
●采样速率每秒25次。
●全量程测量精确度小于0.15%.
●线性度小于0.05%
●输入阻抗1MΩ，或大于100MΩ可选。
●共模输入范围±
3.5V。
●共模抑制比＞90db，典型值为110db。
●模拟通道激励信号源：
提供输出为5V，或250μA和2500μA。
●5路TTL/CMOS相兼容的数字量I/O通道，用于逻辑状态判别，字节或位的输入或输出，用做事件计数和低速计数器，最高记数位为16位，最大输入频率为10HZ，或用作输出告警信号，用作控制外部设备或传感器。
●3个高速计数器，1KHZ或1MHZ/16位。
●系统时间分辨率1秒。
●系统时间精度2秒/天。
2.2.1.3软件命令格式
数据采集软件由RA、RB、RC、RD四个工作日程表组成，采集器按照日程表进行工作。
RA日程表每间隔1秒采样瞬时风速和瞬时风向值，并计算两分钟、十分钟平均风速值；
RB日程表每间隔一分钟采样温度、湿度、雨量参数；
RC日程表计算两分钟平均风速值；
RD日程表计算十分钟平均风速值。
当需要检测、调整观测场系统工作状态时，可由中心服务器向数据采集器发送相关指令（建议由厂家专业人员完成）。
通讯协议：
300波特，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验。
具体命令如下：
●复位的命令
命令格式：
“RESET（回车）”。
如果系统出现故障，不能正常运行，需要系统复位时，使用此命令。
●自检命令
命令格式为：
“TEST（回车）”。
如果数据采集器采样数据有明显偏差，可以使用自检命令，检查数据采集器状态。
服务器发送此命令后，数据采集器回送一组数据，反映数据采集器的工作状态及软件的版本号。
如数据采集器的共模抑制比、失调电压、失调电流、恒流源实际电流、电池电压等。
数据的最后附有检测结果。
若为“PASS”则表示自检测通过，数据采集器基本工作正常；
若为“FALL”则表示数据采集器工作异常，需校正、修理，结果前面的数据可以帮助判断故障原因。
●读时间命令
“T（回车）”。
采集器回送：
“时时：
分分：
秒秒”。
如：
“11：
55：
00”。
●读日期命令
“D（回车）”。
“月月/日日/年年”。
如：
“02/13/2005”。
●校准时间命令
“T=时时：
秒秒（回车）”。
例如：
T=12:
26:
32。
●校准日期命令
“D=月月/日日/年年（回车）”,例如:
D=12/15/2005。
●读数据命令
“X（回车）”。
“瞬时风向；
瞬时风速；
空气温度；
跑道温度；
两分钟平均风向；
两分钟平均风速；
十分钟平均风向；
十分钟平均风速；
风向变量最大值；
风向变量最小值；
每小时雨量；
日累计雨量；
相对湿度；
温度最高值；
温度最高值出现时间；
温度最低值；
温度最低值出现时间；
十分钟平均风速最大值；
十分钟平均风速最小值；
气压”+“回车”+“换行”。
回送数据不定长，以“回车”+“换行”结束。
2.2.1.4避雷接口器
为避免直击雷或感应雷沿线缆窜入采集器，造成采集器损坏，在
通信电缆、各传感器信号输出电缆与采集器之间加装一块避雷接口器，并将子系统的通信模块集成于此。
其主要由避雷接口电路和调制解调器组成。
避雷接口电路内的放电管和压敏电阻可增强抗雷击能力；
调制解调器采用音频监控（FSK）方式将RS232电平转换为FSK信号，使子系统通讯传输距离最远可达20公里；
避雷接口器内设有高频电磁波抗干扰电路，能够使数据采集器避免外界电磁波干扰，保证数据采集器高可靠性地工作。
各传感器、通信电缆及电源线与接口器的连接方法参看附件（需连接的线缆皆有标号，将线缆标号与接口板端子标号逐一对应连接即可）。
2.2.2传感器
2.2.2.1铂电阻温度传感器
系统采用的温度传感器为HBW铂电阻温度传感器，它由一个铂电阻和无源校正网络，经过表面封装并引出四根导线而成。
●工作原理
铂电阻的电阻值随环境温度的变化而变化，一般可以用下面的公式表示：
T=A＋BR＋CR2＋DR3
其中Ｔ为被测温度，A、B、C、D为常数
每个铂电阻其温度特性都有一些差别，所以一般都通过一个无源校正网络，使其达到特性一致，从而保证可互换性。
温度—阻值曲线如下表所示：
温度（℃）
电阻值（Ω）
温度（℃）
＋50
119.395
－10
96.086
+40
115.539
－20
92.160
+30
111.672
－30
88.221
+20
107.793
－40
84.267
+10
103.902
－50
80.300
100.000
为了提高电阻测量的精度采用四线制测量方法。
高精度恒流源加在电阻两端产生一电压差，用二根独立的导线将输出电压送至高输入阻抗的放大器，这种测量方法可以减小引线对电阻测量时所带来的误差，使传感器引线的长度对测量精度的影响很小。
●技术指标
测量范围：
大气温度-45℃～+60℃
准确度：
±
2.2.2.2湿敏电容传感器
湿敏电容传感器因其响应速度快，使用方便等特点而被本系统采用。
其用于正负温度环境下的湿度测量，传感器输出的电压信号值与相对湿度值成线性关系，主要由湿度敏感元件，转换器及护筒和防护罩等部分组成。
●工作原理
湿敏电容的介电常数随周围环境湿度变化而变化，这种变化经转换电路转换成电压的连续变化，最终输出0～1V电压，对应的相对湿度变化范围为0～100％RH。
0～100％RH
工作电压：
3.5V～15V
输出：
0～1V
环境温度：
-40～+500C
负载：
大于10KΩ
2.2.2.3风向风速传感器
本系统中所有的测风传感器均采用EC9-1高动态性能风向风速传感器。
风向传感器略有不同，观测场采用电位器式，跑道风采用格雷码式。
●工作原理
风速传感器在机械结构上采用三杯旋转架式，感应元件是三杯风速架，转换器为磁棒盘、霍尔元件，当风环架受风力作用旋转时，通过其轴带动轴端的磁棒盘，产生若干个旋转磁场，霍尔元件感应此磁场生成脉冲信号，其输出频率与于风速成线性关系，转换公式如下：
V=0.1F
式中：
V为风速（m/s），F为输出频率（HZ）。
风向传感器的感应元件是单板风标，转换器为5KΩ的导电塑料电位器或格雷码转换电路，当风标随风向变化而转动时，通过其轴带动轴端的电位器或格雷码盘，将风向角度变换成电阻值或格雷码输出。
风速传感器：
0～60m/s
（0.3+0.03V）m/s
功耗：
<
150mw
使用环境：
-45～+500C，0～100％RH
起动风速：
≤0.5m/s
风向传感器：
0～3600
50
500mw
-45～+500C，0～100％RH
2.2.2.4雨量传感器
系统采用SL-3型雨量传感器，它具有性能稳定，使用方便等特点。
SL3型双翻斗雨量计，主要由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗等部分组成。
上翻斗的作用是使雨水以恒定的大降水强度的水流速度进入计量翻斗（无论实际的降水强度如何），这样可使传感器在不同降水强度情况下，具有较为一致的灵敏度。
计量翻斗翻动一次相当于0.1mm降水量。
计量翻斗翻转后雨水流入计数翻斗，计数翻斗中部装有一块磁钢，磁钢上面装有干簧开关，计数翻斗翻转一次，开关闭合一次，闭合次数和降雨量成线性关系。
降水量（mm）=闭合次数×
0.1
雨量累计值0～4mm/min
0.4mm（累计雨量≤１０mm）
４％（累计雨量＞１０mm）
承水口径：
200mm
测量最小分辨率：
0.1mm
2.2.3风杆
组成观测场系统的除上述采集器、传感器外，还要有风杆及其附件。
主要由风杆、横臂、避雷针、避雷线、固定件、模板等部分构成。
2.3系统安装
2.3.1风杆的安装
●按图纸要求，利用提供的模板和地脚螺栓做好水泥基座；
●把风杆底座安装在水泥基座上；
●将传感器线缆通过杆体内部穿出，然后将三节杆体连接好；
●将拉线定位环、拉线环、拉线安装在杆体上，上层拉线高度为9米左右，下层拉线高度为6米左右，并将风横臂安装在杆体顶部；
●风向、风速传感器安装在横臂上，注意风向传感器按指北标志的安装，并将风电缆穿入杆体内部，固定好。
●安装避雷针，避雷线从杆体内部引出；
●将杆体与底座固定板连接牢固，将杆体立起，调整好拉线；
●松开杆体底部的固定螺丝，旋转杆体，用指北针确认风向传感器指北标志安装正确与否，调整完毕后，再将杆体底部的固定螺丝全部拧紧，并用拉线将杆体调整垂直。
2.3.2采集器的安装与调试
●将采集器箱体安装在距地面1.5米左右位置的风杆上，高度以适合检测、维修为宜；
●将现场提供的～220v电源，引线至采集器的交流电源端子，要特别注意操作安全和使用安全；
●现场提供通信电缆，原则上要求提供两对。
将提供的一对通信电缆接于接口板37、38号端子（不分正负），另一对作为备用；
●顺序将所有传感器与采集器连接；
●检查各部分连接，确认无误后方可投电工作；
●判断采集器工作状态时，可观察采集器自身的工作状态指示灯，若该指示灯周期性闪烁（秒信号），可初步断定采集器工作正常。
2.3.3传感器的安装与调试
传感器的安装可参看附件
2.3.3.1温度传感器的安装与调试
●将其探头部分置于百叶箱内距地面1.5米处，连线通过百叶箱下后部引出至采集箱处，通过防水接头接入采集箱内。
●将传感器1、2、3、4号引线连至接口板1、2、3、4号端子；
●判断传感器的性能是否正常，可先用万用表测量同名端（1、2间，3、4间）是否短路，再测量异名端（1、3间，2、4之间）的电阻值，在温度-阻值表中查出电阻值对应标准温度进行比对，如既满足同名端间短路又满足异名端间电阻值对应的温度与标准温度接近，初步断定该铂电阻温度传感器性能正常。
2.3.3.2湿度传感器的安装与调试
●将探头部分放置于百叶箱中距地面1.5米处，连线通过百叶箱下后部引出至采集箱处，通过防水接头接入采集箱内；
●传感器21、20、19号引线分别连接接口板的21、20、19号端子；
●判断湿度传感器工作是否正常，可先用万用表测量21、20号引线间电压是否为+5v，再测量19、20号引线间的电压是否在0～1v间，满足上述两个条件，可初步判定传感器工作状态正常。
如需对传感器进行进一步检定，可将该传感器的数据与另一标准湿度传感器的数据进行动态对比。
2.2.3.3风向、风速传感器的安装与调试
●将风向传感器按照其说明书进行配平；
●风速、风向传感器分别垂直安装在相距１米的水平横臂上，将风向传感器的定北标志对准正北方向；
●将传输电缆插头分别插入传感器底部的插座上，并扭紧，将传输电缆送到采集器，与接口板相应端子连接。
电缆序号与接口板序号对应关系表如下所示：
风速插座（7芯）
风向插座（12芯）
避雷接口板
1
风向输出信号→10
2
风向输出信号→12
7（VS）风速输出信号→
9
风速输出信号→30
2（＋5V）风速电源→
10
风速电源+5V→29
11
风向输出信号→11
5（0V）风速电源地→
12
风速电源地→28
判断风速传感器工作是否正常，可用逻辑笔进行检查，将逻辑笔的接地端接至接口板28号位置，电源端接至29号位置，用笔尖测量30号位置（保证风杯转动），若无脉冲信号输出，初步断定传感器或电缆损坏；
判断风向传感器时，用万用表测量接口板10、11号端子间电阻值在风标转动的情况下有无变化，若无变化，断定采集器或电缆损坏。
2.3.3.4雨量传感器的安装与调试
●按图纸要求，做好传感器安装基座；
●将雨量计底座用螺栓固定在水泥地基上，基座用其自身的水平计调置水平；
●将两心信号线接至雨量计的接线柱，另一端接至接口板32、33号接线端子；
●调试时可用10mm降水量筒对雨量计进行模拟降雨，将量筒读数乘十的结果与计数翻斗的翻转次数进行比对，若相对误差在±
4%以内即为正常。
2.4注意事项
观测场系统百叶箱、风杆等设备在安装时，应本着北高南低、互不影响、便于观测的原则；
观测场系统应保持接地良好，以减少雷击带来的损坏；
系统设备应定期维护，大风、沙尘、尘暴、降水等特殊天气现象结束后应及时清洁仪器。
第3章跑道测风子系统
跑道风子系统安装于跑道两端，用于测量跑道两端风的数据，也可以作为其它场合单要素风的测量。
风杆高度10米，输出数据有：
瞬时风向风速、2分钟风向风速、10分钟风向风速和10分钟风向变量值。
3.1功能
●测量跑道端距地面10米处的风要素值；
●实时上传至中心服务器，显示并处理。
3.2构成
跑道风子系统主要由风向、风速传感器、跑道风采集器及风杆等部分组成。
3.2.1传感器
采用EC9-1型高动态性能测风传感器，风向为格雷码式。
3.2.1.1工作原理
见“2.2.2.3”风向风速传感器”。
3.2.1.2技术指标
风速：
测量范围0～60m/s，准确度±
（0.3+0.03V）m/s；
风向：
测量范围0～360°
，准确度±
；
启动风速：
风速和风向均不大于0.5m/s
3.2.2跑道测风子系统采集器
3.2.2.1工作原理
跑道测风采集器主要由80C31单片机、输入、输出接口、调制解调器、数据通讯接口和电源等部分组成。
在CPU的控制下将来自风速传感器的频率信号和来自风向传感器的格雷码信号进行处理生成瞬时风向、风速值，两分钟平均值和十分钟平均值，并通过通信模块与服务器进行数据与信息的交换。
3.2.2.2跑道测风采集器的通信格式与命令
●通信格式：
300波特，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验
●通信命令：
回送数据串的命令为“A”+“回车”。
3.2.3风杆
跑道测风子系统的机械部件主要包含风杆、横臂、固定件等部分，其结构与安装同观测场风杆。
3.3安装与调试
跑道测风子系统安装在跑道端向内300米，距跑道中心线120米处。
3.3.1风杆的安装
其安装基本与观测场风杆相同，参看“2.3.1”。
3.3.2跑道风采集器的安装与调试
●将采集器箱体安装在风杆上；
●将现场提供的～220v电源，引至采集器对应端子上，要特别注意操作安全和使用安全；
●现场提供通信线一般为两对（一主一备），将主通信线接至1、2号端子（不分顺序），备用线封好，存于采集器内；
●传感器传输电缆与相应端子连接；
●检查各部分连接，确认无误后方可投电工作。
●测风采集器设有状态指示灯（在面膜上进行了标注），当秒号指示灯规则闪烁时，表明采集器工作正常；
当载波信号灯、发送、接收指示灯交替闪亮时，证明通信线路与通信模块工作正常。
否则，进行相应检查。
3.3.3风向、风速传感器安装与调试
●参看“2.2.3.3”
电缆序号与采集器序号对应如下所示（参看附件，跑道风采集器面膜图）：
风向插座（12芯）
采集器端子号
2（D0）…………………
→12
3（D1）…………………
→11
4（D2）…………………
→10
5（D3）…………………
→9
6（D4）…………………
→8
7（D5）…………………
→7
7（VS）…………………
→9……………………
→5
2（+12V）………………
→10,11………………
→4
5（0V）…………………
→12……………………
→3
1,2--通讯
●判断风速传感器工作是否正常，可在风速传感器旋转时用逻辑笔测试采集器５号端子，若无信号输入即为故障；
风向传感器的故障判断相对复杂，需人为控制风向传感器风向标的方向，结合格雷码对照表用逻辑笔进行检测。
第4章气象能见度（MOR）和跑道视程（RVR）
子系统
主要由前向散射式能见度仪、背景亮度表、灯光等级指示器等设备构成。
4.1功能
●前向散射式能见度仪测量跑道的气象能见度（MOR单位：
米）；
●背景亮度表测量跑道上空的背景亮度值；
●灯光等级指示器指示出当前的跑道灯等级；
●前向散射式能见度仪直接给出气象能见度（MOR单位：
米）值，由MOR、背景亮度值、跑道灯等级三个要素按相应的算法计算出RVR值。
其中跑道灯光是否开启对RVR有较大影响，两种不同情况下，本系统所采取的算法亦不相同。
4.2构成
4.2.1前向散射式能见度仪（含modem）
系统采用的是FD12型前散式能见度仪。
4.2.1.1工作原理
前散式能见度仪通过对大气粒子引起的光束散射通量的测量，计算出消光系数，并依据此计算出气象能见度（MOR）。
4.2.1.2技术指标
10～20000m（1分钟平均值）
>
50km（10分钟平均值）
准确度：
10％（10～10000m）
20%（10000～50000m）
工作温度：
-45～+50℃
工作湿度:
0～100%RH
抗风强度:
60m/s
4.2.1.3通信格式与指令
●通信格式:
300波特，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验
●通信指令:
ASCⅡ“5”+“F”+“D”+“空格”+“1”+“空格”+“2”+“回车”
能见度采集器向服务器发送回1分钟能见度平均值、10分钟能见度平均值。
其中“1”为设备的机器号；
“2”为命令号。
详见FD
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