DZZ4型自动气象站培训教材.doc

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DZZ4型自动气象站培训教材 江苏省无线电科学研究所有限公司

DZZ4型自动气象站

培训教材

江苏省无线电科学研究所有限公司

二零一四年一月

-II-

目录

DZZ4型自动气象站 I

第1章 产品简介 1

1.1 概述 1

1.2 自动气象站硬件结构 1

1.2.1 传感器 2

1.2.2 采集器 4

1.2.3 外围设备 4

1.3 传感器介绍 5

1.3.1 温湿度智能传感器 5

1.3.2 风向、风速传感器 7

1.3.3 翻斗式雨量计 7

1.3.4 气压传感器 7

1.3.5 地温传感器 8

1.3.6 蒸发传感器 8

1.3.7 称重降水传感器 8

1.3.8 雪深传感器 9

1.4 采集器介绍 9

1.4.1 WUSH-BH主采集器 9

1.4.2 WUSH-BG2地温分采集器 12

1.5 供电单元 14

1.6 采集箱介绍 14

1.7 主采集箱 15

1.7.1 地温分采集箱 15

1.8 自动气象站功能特点 16

1.8.1 数据采集 16

1.8.2 数据处理 16

1.8.3 数据质量控制 17

1.8.4 数据存储 18

1.8.5 数据传输 19

1.8.6 实时时钟 20

1.8.7 网络功能 20

1.8.8 防雷 20

1.9 技术指标 20

1.9.1 测量性能 20

1.9.2 观测时制 21

1.9.3 系统时钟准确度 21

1.9.4 数据存储量（分钟数据） 21

1.9.5 通信接口 21

1.9.6 电源 22

1.9.7 环境适应性 22

1.9.8 电磁兼容性 22

第2章 安装指南 23

2.1 选址和布局 23

2.1.1 防雷 23

2.2 基础施工 23

2.3 安装准备工作 24

2.3.1 布线要求 24

2.3.2 工具准备 24

2.3.3 设备成套性检查 24

2.3.4 现场调试工具的配备 24

2.4 部件安装 25

2.4.1 ZQZ-TF型风传感器安装 25

2.4.2 DYC1气压计的安装 26

2.4.3 SL3-1型翻斗雨量传感器安装 26

2.4.4 百叶箱和温湿度智能传感器的安装 28

2.4.5 地温传感器安装 29

2.4.6 蒸发传感器的安装 33

2.4.7 称重降水传感器的安装 36

2.4.8 自动站机箱安装 46

2.4.9 CF卡插入 48

2.5 电缆、光缆连接 48

2.5.1 电缆、光缆铺设 48

2.5.2 现场电缆、光缆连接 49

2.6 接入串口服务器 53

2.6.1 光纤连接 53

第3章 现场调试 54

3.1 电源箱调试 54

3.2 主采集箱调试 55

3.3 分采集箱调试 55

3.4 采集器参数设置 55

3.4.1 设置台站参数 55

3.4.2 蒸发传感器相关参数设置 56

3.4.3 数据质量控制参数 57

3.5 外部设备、传感器的检查和测试 57

3.5.1 数据采集器自检 57

3.5.2 翻斗雨量传感器 57

3.5.3 称重降水传感器 57

3.5.4 蒸发传感器 57

3.5.5 检查采样值 58

第4章 常用维护操作 59

4.1 串口调试软件使用介绍 59

4.1.1 SSCOM32.exe 59

4.2 CF卡操作 60

4.2.1 拔卡 60

4.2.2 插卡 60

4.2.3 格式化 61

4.3 存储目录操作 62

4.3.1 删除采集器内部的旧数据 63

4.3.2 删除CF卡上的旧数据 63

第5章 日常维护 64

5.1 传感器日常维护 64

5.1.1 气压传感器 64

5.1.2 风速风向传感器维护 64

5.1.3 百叶箱和温湿度传感器维护 64

5.1.4 翻斗雨量传感器维护 64

5.1.5 称重降水传感器维护 65

5.1.6 蒸发传感器维护 66

5.1.7 地表和浅层地温传感器维护 66

5.1.8 深层地温传感器维护 67

5.2 CF卡数据备份 67

5.3 电源维护 67

第6章 故障排除 68

6.1 气象要素数据超差 68

6.2 气象要素数据缺测 70

6.2.1 主采集器的气象要素缺测 70

6.2.2 分采集器的气象要素缺测 70

6.3 采集器指示灯故障 71

6.3.1 主采集器RUN指示灯不正常 71

6.3.2 分采集器RUN指示灯不正常 72

6.3.3 分采集器CANR或CANE指示灯闪烁 72

6.4 主采集器经常复位 72

6.5 数据存储故障 72

6.5.1 CF上不能存储文件 72

6.5.2 采集器中存储数据达不到规定的天数 73

6.6 电源故障排除 73

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的新标准、新需求。

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。

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；

—常规七要素，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）；

—常规八要素，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；

—可扩充能见度、称重降水、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。

地温分采

温湿度

RS232

气压

光纤

串口服务器

雪深

雨量

蒸发

称重降水

风速

风向

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IEC60751A，测量范围-60℃～+80℃。

适合于土壤或不同下垫面（如地面、草面、路面等）的温度测量。

高精度气温传感器

WUSH-TW100

等级为IEC60751AAA，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

DHC2

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。

DHC2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。

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、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

DYC1

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。

DYC1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WUSH-TW100、DHC2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

DNQ1

前向散射式能见度传感器，它可以用于自动气象站、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

DSC1

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

DSS1

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-BG2

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总线与主采集器交互。

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

交流供电单元

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，均可选用交流供电单元。

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。

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、湿度测量功能于一体的智能化传感器，它符合中国气象局《新型自动站功能规格书》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通信网络实时传输给主采集器。

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组成，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