农业部自动气象站说明书.docx
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农业部自动气象站说明书
农业部自动气象站
使用说明书
华益瑞科技
2015/4/1
一、到货收货说明………………………………………………2
二、到货清单……………………………………………………2
三、设备规格参数表……………………………………………4
四、传感器介绍及日常维护……………………………………6
五、安装步骤……………………………………………………14
六、软件操作说明………………………………………………24
七、接线表………………………………………………………31
八、变量说明……………………………………………………33
十分感您选用华益瑞科技的气象设备！
让我们用专业的服务和先进的设备，为您的研究提供准确、及时、可靠的数据。
本自动气象站用于一般农业育种、种养殖生产等非专业环境研究试验场合，自动记录试验台站的气象数据，可联网上传气象数据。
该气象站可以用来测量空气温度、空气相对湿度、空气中水气分压、风速、风向、雨量、大气压、太阳总辐射、光合有效辐射、土壤温度（三层）、土壤含水量（三层）、土壤盐分（电导率，三层），还可以根据地上传感器的参数及计算出蒸散量，并存储这些参数在10分钟的平均值和全天的最大、最小值。
一、到货收货说明：
我公司提供的货物一般分三批运到您指定的地点，请在接收到货物后，仔细清点数量，检查货物外包装是否有破损、变形、受潮等现象。
如果有上述情况，请及时联系我公司，向送货的货运或者快递公司追偿。
二、到货清单：
编号
型号
产品规格
数量
1
CR6
MeasurementandControlDatalogger
1
-XT
Tested-55°to+85°C
数据采集器
2
HMP155A
VaisalaTemperature/RHProbe（requires41005-5radiationshield）
1
-L20
With20ftcable
1
空气温湿度传感器
3
TE525MM
TexasElectronicsRainGage0.1mm（0.00394inch）Tipw/9.6inchOrifice,with5mcable
1
-L20
With20ftcable
1
雨量桶
4
CS106
VaisalaPTB110Barometer（500-1100hPa）,
1
大气压传感器
5
109
TempProbe（-50to+70C）forCR200-series（requires41303-5Aforairtemperature）,
3
-L35
with35Feetcable
3
土壤温度传感器
6
SP20-SW
20WSolarPanel,15ftCable
1
20w太阳能电池板
7
10075
BP2424Ah12VSealedRechargeableBatteryw/oMountingHardware
1
电池盒
8
LI200SZ
LI-CORPyranometer,FixedCalibrationwith3mcable
1
太阳总辐射传感器，带3米原装电缆
9
LI-190SZ
LI-CORPARsensorwith3mcable
1
光合有效辐射传感器，带3米原装电缆
10
05103
RMYoungWindMonitor
1
风速风向传感器
11
41005-5
RMYoung14-PlateGillSolarRadiationShieldforHMP155A
1
防辐射罩
12
93640
HydraProbeIISoilMoistureandSalinitySenso
3
with50FEETCABLE
3
土壤水分传感器
13
17953
05103转接头
1
14
LI2003S
辐射传感器水平
2
15
CM225
辐射传感器安装支架
2
16
UT10
2.5米可调节气象塔（含1套安装直臂）
1
17
ENC14/16
Vynckier机箱（含靠背支架底板）
1
18
TRW3100G
GPRS/WIFI网络/3G传输模块
1
19
LOGGERNET
数据下载和分析软件
1
-L5m
05103with5mcable
1
20
10073
BP24 Mounting Bracket
1
电池安装支架
三、设备规格参数表：
系统中使用的主要设备及附件规格、参数如下表所示：
设备名称
设备型号
主要参数
数量
备注
数据采集器
CR6
模拟输入通道数量：
16个以上；
输入电压量程：
±5000mV；
模拟电压分辨率：
1333µV（±5000mV）；
A/D分辨率：
13位；
存：
4MB；
RS-232接口；
GPRS或WIFI数据传输；
电池可持续工作一年以上；
数据下载和分析软件；
1
空气温湿度传感器
HMP155A
空气温度测量围：
-40～+60℃；
精度：
±0.1℃（+23℃标准配置设置）；
长期稳定性：
<0.1℃/年；
空气相对湿度测量围：
0～100%RH（非冷凝）精度：
±0.8%RH（+23℃标准配置设置）；
长期稳定性：
<1%RH/年；
1
风速风向传感器
05103
风速测量围：
0～100米/秒；
风速精度：
±0.3米/秒或读数的1%；
启动风速：
1.0米/秒；
风向测量围：
0～360°；
风向精度：
±3°；
1
雨量传感器
TE525MM
分辨率：
0.1毫米；
测量精度：
降雨量10毫米/小时以上时为±1%，降雨量10~20毫米/小时时为±0~3%，降雨量20~30毫米/小时时为±0~5%；
1
气压传感器
CS106
测量围：
500～1100mb；
测量精度：
±1.0mb（-20～+50℃时）；
线性：
±0.25mb；
滞后：
±0.03mb；
重复性：
±0.03mb；
1
太阳总辐射传感器
Li200
光谱波段：
400～1100nm；
测量围：
0～1000W/m2；
精度：
自然日光下绝对误差最大±5%，典型±3%；
灵敏度：
0.2kW/m2/mV；
1
光合有效辐射传感器
Li190
光谱波段：
400～700nm；
校准：
±5%（可溯源到NIST美国国家标准技术研究院）；
灵敏度：
典型5μA/1000μmol/s/m2；
线性：
最大偏差可达1%（10000μmol/s/m2时）
1
土壤温度传感器
109
测量围：
-50~+70℃；
测量精度：
±0.5℃（-50～+70℃）；
电缆长度：
≥5米；
3
土壤水分传感器
93640
测量围：
0～100%vol；
测量精度：
±3.0%vol（土壤水分围在0～70%vol和温度在0～+60℃）；
盐分误差：
±5.0%vol（土壤盐分在100～1000mS/m和温度在0～+60℃）；
电缆长度：
≥15米；
3
太阳能供电部件
SP20
工作电压：
17V
功率：
20W
电池容量：
24Ahr
1
2.5米支架、田间安装箱及防护系统
1
GPRS或WIFI网络通讯套件
1
数据下载和分析软件
LoggerNet软件
1
产品使用说明书（纸质或电子版）
本说明书
1
产品检验合格证书
1
安装调试工具包
综合工具包
含扳手一把、钳子一把、六角扳手一把、螺丝刀一把、万用表一块、工具包一个
1
四、传感器介绍及日常维护
1、CR6数据采集器
CR6系列数据采集器功能强大，可作为数据采集系统的核心组分。
CR6集成了我们之前数据采集器的所有优点，并增加了快速通讯接口，低功耗，置USB，便携，更高的模拟输入精度和分辨率。
CR6系列数据采集器引入了新的通用接口（U）概念：
一种可以将任意的传感器（模拟信号、数字信号、或智能传感器等）接入到任意U接口。
这也是我们的第一款具有静态振弦测量功能的多功能数据采集器。
功能和优势
通用性强，提供多种数据采集方式用户自定义“U”接口类型：
模拟或数字，输入或输出静态振弦测量采用厂家独有的谱分析专利技术
电流、电压超压保护（对于所有端子）
灵活的供电方式：
太阳能板，直流电源，12V电池,USB
包含网络通讯接口Ethernet10/100
插销式整体接线端子：
接线更简单
SD卡：
扩展存
支持RS232和RS485串行传感器
支持CPI通讯，支持Campbell高速传感器和分布
模块（CDM）
CRBasic或SCWin编程，兼容PakBus协议
操作系统与流行的CR1000，CR3000相同
参数
CPU:
32位，硬件FPU,运行频率100MHz
存:
6MB系统闪存,4MBSRAM数据存储，1MB程序文件串行闪存（CPU）
SD卡:
最大支持16GB扩展
时钟精度:
每年±3分,选配GPS可精确到10μs
USBmicroB:
直接连接到电脑，USB2.0,12Mbps
网络通讯:
10/100网络，RJ-45接口
CSI/O端口:
连接Campbell调制解调器和显示功能
CPI端口:
使用CDM设备可扩展端口
电池接线端子:
12V稳压电源或12V可充电蓄电池
（UPS模式）
充电接线端子:
直流转换器16-32V，太阳能板12或
24V
2个12V开关电源端子：
为传感器或通讯设备供电,
1100mA20°C
2、HMP155A空气温湿度传感器
HMP155A是Vaisala公司推出的一款性能优异的温度相对湿度传感器。
它采用Vaisala最新研制的具有专利技术的HUMICAP®180R加热型相对湿度探头，并结合当前先进的制造工艺，具有卓越的稳定性和强大的环境适应能力。
凭借其灵敏度更高、反应更加迅速的新型温度探头，HMP155A能够以更快的速度对环境温度的变化做出反应，让您随时掌握温度变化的第一手数据资料。
HMP155A温度湿度可广泛应用于气象观测与预报、道路环境监测、民航、工业检测等领域。
安装时一定要取下HMP155头部黄色的保护罩，否则会导致温度测量不准确。
探头取下保护罩后插入41005的辐射罩，并旋紧
旋紧塞，并把保护传感器的塑料罩插入传感器底部。
HMP155既可以水平安装到1寸的铝管上，也可以垂直安装到铝管上。
HMP155需要较少的维护工作。
定期检查一次防辐射罩及传感器底部的旋紧塞，确信其完好无损。
相对湿度传感器长期暴露在某些化学物质和气体中，将会影响传感器的特性，缩短其寿命。
3、TE525MM翻斗式雨量桶
TE525翻斗式雨量桶是由TexasElectronics制造，产品的测量以0.1mm为增量。
传感器的输出信号为模拟量，可以直接连接在Campbell公司的数据采集器上进行测量。
TE525MM直接安装在一个直立的杆上，正确的安装需要让雨量桶保持水平。
技术性能参数
传感器类型：
翻斗式/磁力开关
制造材料：
阳极电镀铝
工作温度围：
0—50℃
分辨率：
1斗
电缆：
2芯屏蔽电缆
每斗降雨量：
0.1mm
集雨直径：
24.5cm
高度：
29.21cm
重量：
1.2Kg
精度：
10mm/hr，±1%
10—20mm/hr，+0，-3%
20—30mm/hr，+0，-5%
CS106
4、CS106大气压力传感器
CS106大气压力传感器是Vaisala的BAROCAP硅电容大气压力传感器，测量量程是500—1100mb。
CS106的输出信号为0—2.5Vdc，可以直接连接在Campbell公司的数据采集器上进行测量。
对Campbell公司已经不生产的大多数数据采集器，比如CR510，CR10X，CR23X，也是可以测量这个传感器的。
数据采集器部的一个开关12V仅在CS106测量期间给其供电，因此可以降低系统的功耗，传感器的响应时间和测量时间最小1秒。
CS106大气压力传感器外壳材料为ABS/PC混合材料，外物安装有一个压力平衡进气阀门。
传感器包含2.5英尺的电缆，以及用于和数据采集器电源和信号连接的接线端子。
大气压力传感器安装在ENC12/14机箱。
特点
■VaisalaBAROCAP传感器
■多种压力测量围
■精度为±0.3hpa20℃
■长期稳定性好
■通过激发电源控制开关
■输出信号电压为0—2.5Vdc或0—5Vdc
■电流消耗小于4mA
■可溯源NIST
技术性能参数
总精度：
±0.3mb20℃
±0.6mb0—40℃
±1.0mb-20—45℃
1.5mb-40—60℃
线性：
±0.25mb
滞后：
±0.03mb
可重复性：
±0.03mb
长期稳定性：
±0.1mb/年
工作温度围：
-40—60℃
尺寸：
6.8cm×9.7cm×2.8cm
重量：
90g
供电电压：
10—30Vdc
电流消耗：
静止＜1µA；活动＜4mA
响应时间：
500ms
5、109土壤温度探头
109温度探头采用热敏电阻测量温度。
常规的电缆长度可以达到1000ft.
109温度探头可以测量空气、土壤、水的温度。
当测量空气温度时，需配备一个41301防辐射罩，用来防止太辐射。
当测量土壤或水的温度时，可以将探头埋入土壤或侵入水中。
测量围：
-50℃到+70℃
极限温度围：
-50℃到+100℃
多项式线性误差：
在-50℃到+70℃之间，<±0.5℃
在空气中时间常数：
风速为5m/s时在30到60秒之间
测量空气温度时，如果用在户外，107必须安装在一个防辐射罩里。
当测量土壤温度时，应将109埋在土壤里。
探头应水平插入土壤中。
当土壤过硬时，不应直接拿探头往土壤里插，以免损坏探头。
应先用小刀在土壤中挖一个小孔，孔的大小以刚好插进探头为宜，尽可能使探头贴紧土壤。
当有多层传感器安装在一起时，注意各层之间尽量避免互相影响，应留有足够的间距。
图4.1107接线图
黑线接在激发频道上
红线接在单端模拟输入通道上
紫线接在模拟地AG上
无色屏蔽线接在G上
109需要极少的维护工作，只需每月检查一次电缆和防辐射罩，确保完好无损。
6、LI200总辐射传感器
LI200X用安装在余弦校正头的硅光电探测器测量进入的太阳辐射。
探测器输出电流，传感器的置电阻转换从电流到电压的信号。
不要在植被下面或人造光条件下使用LI200X，由于LI200X校准白天光谱（400—1100nm）。
在晚上LI200X可以读取进入轻微的、负数的太阳辐射。
这个负数信号由RF噪音产生。
副值可以在数据采集器里设成零。
稳定性：
<±2%/年
响应时间：
10us
余弦修正：
余弦修正到80°
工作温度：
-40—+65℃
温度相关：
0.15%/℃
相对湿度：
0—100%
精确性：
正常日光完全错误最大±5%，典型±3%
灵敏度：
0.2KWm-2/mV
线性：
直到3000Wm-2最大偏移1%
并联电阻：
40.2—90.2Ω
光谱围：
400—1100nm
为了确保精确安装，LI200X应该用LI2003S基准/水平固定设备安装，这个基准由水平泡和三个调整螺钉。
用三个安装螺钉把LI200X和基准/水平固定装置安到三脚架/塔上。
LI200X应该安装在没有三脚架/塔阴影或其它传感器的地方。
安装结构图如下：
注：
安装完传感器后除掉红帽，保存这个红帽以备运输或存储传感器。
LI200X水平固定装置应该每月定时检查，传感器头上的任何灰尘或污染物应该被除掉，污染物可以被阵风或毛刷除掉。
检查传感器表面的耗尽槽没有污染物。
注：
当清洗传感器应该小心触摸，小心不要刮伤传感器的表面。
7、Li190光合有效辐射传感器
LI190SB采用硅光电探测器测量太辐射。
在传感器电缆里面有一个置电阻，将传感器信号转变为μV-mV电压信号，可使数据采集器对起直接进行测量。
LI190SB可以精确测量自然和人为的光合光子通量密度（PPFD）。
PPFD是单位时间照在单位表面400到700nm波段光子的数量。
稳定性：
变化<±2%/年
反应时间：
10μs
温度相关：
最大0.05%/℃
余弦校正：
上至80°入射角
工作温度：
-40至65℃
相对湿度：
0至100%
校准：
±5%（NIST）
灵敏度：
典型5μA/1000μmoless-1m-2
线性：
至10,000μmoless-1m-2最大背离度1%
置电阻：
604ohms
光谱波段：
400—700nm
为保证精确安装，传感器采用一个LI2003S基础水平校正仪校正水平。
LI2003S有一个水平气泡和三个调节螺丝。
LI2003S安装在三角架或塔上。
8、05103风速风向传感器
05305是05103风速风向传感器中一个
性能较高的版本，它被设计成专门用来测量空
气状况。
二者的接线图完全一样。
传感器测量水平方向的风速和风向。
该
传感器耐用、抗腐蚀、重量轻、测量精确。
风速量程：
0-60米/秒
极限风速：
100米/秒
风向方位：
机械转动360度，电子可测
355度（5度开口）
风速精度：
±0.3米/秒
风向精度：
±3度
旋桨启动风速：
1.0米/秒
风向标启动风速：
1.1米/秒
旋桨距离常数：
2.7米
安装方法见右图
数据采集器的程序导入以后，把风速风向传感器和数据采集器连线接好，将传感器安装到位，先不要固定
传感器底部的卡箍。
运行程序，观察风向的实时数。
用指南罗盘找到正南方向，将风向标慢慢转向正南方向，
调整传感器的底部安装方向，使风向实时数在±5度围。
然后拧紧传感器底部的固定卡箍。
建议至少每24个月检查一次轴承，如果风速计转动时有杂音和涩滞现象，应及时更换轴承。
9、93640土壤三参数传感器
这是一中可以测量土壤含水量、温度、电导率的传感器，使用不锈钢四针式探头。
温度精度0.6degC-30到+36degC
相对湿度精度0.03体积比
相对湿度分别率0.003体积比
电导率0.0014S/m或者1%
真实/视在介电常数0.5或者1%
该传感器有SDI-12、RS-485、模拟量等多种输出方式。
探头长度：
12.4厘米
直径：
4.2厘米
感应部体积，长度5.7厘米，直径3厘米
重量：
200克
电源：
7到20V直流
工作温度：
-30到+65摄氏度
存储温度：
-40到+70摄氏度
五、安装步骤：
编号
步骤
现场安装要求及顺序
预先准备
确认现场到货情况
每一批货是否已到，到了什么地方（很多客户的安装地址、送货地址、办公地址不同）
和客户约定安装地点、时间
办卡
请客户办通讯卡电信3G（不能用4G）数据卡，用于数据传输
验货
和客户一起对货物进行查验
如箱体外表有破损，请及时向公司反映，并联系货运公司
如无包装箱外表破损，请开箱验货，与客户一起查验货物是否齐全，记录序列号，并签验货单
收集、整理好各个设备所带的纸质资料及光盘，放在一起，交给客户。
货物不全请第一时间与公司联系确认，确认货物齐全后，再进行后续工作
选址
要求安装地周围半径20米没有高于2米的障碍物，地势平坦，太阳能板、辐射传感器在白天不会被障碍物的阴影遮挡，障碍物与传感器距离是障碍物的高度的10倍以上。
下图为农科院溧水基地实际安装情况（四个方向照片）
南边距离树林200米以上
北边距离围墙100米以上
西边距离围墙、树木100米以上
东边距离小斜坡50米以上
采购材料
客户采购水泥、砂石料（约100kg水泥、120kg沙子、250kg碎石、180kg水拌合）
土壤传感器pvc管（一般需要直径50毫米管一根4米长，弯头4到6个；直径16毫米管一根3米长，弯头2个）
UT10基座
客户雇人挖坑将UT10的预埋件埋入地下，并打水泥基座，塔体的一个角朝正南方向
基座大小为60（南北）*70（东西）*60（深）厘米的长方体，大约需要0.2立方米的混凝土。
使用约100kg水泥、120kg沙子、250kg碎石、180kg水拌合浇注
将预埋件各配件如下图连结好
用罗盘测量、调节、确保预埋件的T型架地面水平，方向正南北
基座需要养护36小时，方可立塔，期间进行仪器的安装、调试、培训等工作，之后将塔拉起来固定，再对传感器的安装进行微调
传感器挖坑
确定土壤传感器的安装位置和深度（一般10、20、40厘米）并挖坑
一般在塔南侧2到3米处，挖一个长80宽50深50厘米的坑
固定机箱仪器
将CR6-XT、CS106、10075+10073、TRW3100G固定于14/16机箱
传感器、采集器和通讯模块设置
分别将93640的SDI12地址设置为1、2、3
给各个传感器粘贴标签
接线调试
接线、设备联调、试运行
修改程序开始部分的下列参数，黑色不需要修改，红色需要根据现场实际参数修改：
StationName=Truwels2014031G1-JangSuNongKeYuanLiShuiStation
站点名称=合同号-单位名称站点地名
ConstQuantumSN=53032光合有效辐射序列号
ConstQuantumSensitivity=6.06光合有效辐射系数
ConstQuantumSamplingResistor=604
ConstPyranometerSN=87984总辐射序列号
ConstPyranometerSensitivity=93.46总辐射系数
ConstPyranometerSamplingResistor=100
ConstLongitude=119.184807经度，度
ConstLatitude=31.600114纬度，度
ConstAltitude=100海拔高度，米
ConstHeightofWindSpeed=305103风速风向传感器实际安装高度，一般安装在3米高
这4个参数用于植物蒸腾量计算，如输入有误，那么ETc的值将不正确
以下为扫描和存储间隔，不需要更改
ConstScaninterval1=10
ConstScaninterval2=300
ConstStoreinterval1=10
ConstStoreinterval2=1440
修改完成后，将程序另存为本站站名文件。
客户软件操作培训
培训客户软件操作，详见软件说明部分
塔身支架组装
基座完成36小时后，可进行如下操作
将塔下东西方向在下面的两个螺丝固定，将塔的另一头用纸箱等支撑物支起来，离地面1米高左右
调节塔体主杆伸缩长度，使用中间2个
升级会员 