地市级移动气象计量校准系统实施方案0824.docx
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地市级移动气象计量校准系统实施方案0824
山洪规划
地市级移动气象计量校准系统
实施方案
中国气象局气象探测中心
2011年3月
目录
一项目由来及意义1
二国内外现状和发展趋势1
三建设目标3
四建设内容3
4.1功能结构3
4.2设备组成4
4.3设备技术要求4
4.3.1通用要求4
4.3.2雨量传感器校准装置5
4.3.2标准信号源5
4.3.3数字气压（压力）计（表）6
4.3.4压力控制装置6
4.3.5数字温度表（计）7
4.3.6温度控制装置7
4.3.7数字湿度表（计）8
4.3.8饱和盐湿度控制装置8
4.3.9启动风速测量装置8
4.3.10转速模拟装置（含风向核查）9
4.3.11维护维修工具9
4.3.12笔记本电脑9
4.3.13工程车9
五设备选型参考10
六效益分析11
七进度安排11
八项目组织形式11
九投资概算11
一项目由来及意义
根据山洪区域气象监测的需要，全国气象系统所布设及规划布设的自动气象站将有可能达到近十万套的规模。
相对于目前各省级气象计量机构承担保障的2400余套自动气象站，规模扩充近50倍。
巨大的规模使得目前以国家气象计量站为龙头，各省级（以及部分单列市）气象计量机构为主体的计量保障体系难以承受。
为此，有必要探索将计量保障体系的主体推进到地市级，形成省级气象计量机构针对国家站网自动气象站开展业务，地市级气象计量机构针对区域站网开展业务的新的气象计量保障模式。
针对自动气象站的结构特点和工作特点（参见《省级移动气象计量检定系统实施方案》第一部分），地市级气象计量机构的业务配置应采用与省级气象计量机构相近似的模式，即实验室校准和现场移动校准、核查相结合，实现对于区域自动气象站充分、有效、及时的计量保障。
本项目拟选定六个地市级气象部门作为气象计量保障体系调整的试点单位，配置地市级移动气象计量校准系统，部分形成（考虑大部分地市级气象部门目前不具备开展实验室检定的基础条件，暂不配置实验室检定设备）对于区域自动气象站的计量保障能力。
考虑到目前地市级气象部门在机构和人员配置上的具体情况，所建立的地市级移动计量校准系统同时应具备一定的维护、维修能力。
二国内外现状和发展趋势
基于对自动气象站计量保障工作的分析，2003年以国家气象计量站为主导，设计了第一代自动气象站移动检定系统，并装备省级气象计量机构，用以实现对于自动气象站的现场检定。
该自动气象站移动检定系统以检定项目的全面性为目标，以检定设备的小型化和车载移动为手段，实现了自动气象站移动计量保障能力从无到有的跨越，对于近年来保证自动气象站运行的基本稳定，观测数据的基本准确发挥了巨大的作用。
尽管该移动检定系统受制于当时的经济条件以及对于检定数据质量认知的历史局限性，存在着设备相对简陋，方法不尽完善等方面的问题，但是其多年的应用经验证明现场移动校准不但具有充分的可行性，更是对于自动气象站开展实验室检定的一个必要的补充（该移动计量检定系统的具体情况参见《省级移动气象计量检定系统实施方案》第二部分）。
2009年，在中国气象局综合观测司的组织下，以国家气象计量站为指导，对于自动气象站计量保障工作的需求进行了重新分析，对于第一代自动气象站移动检定系统的应用经验进行了总结，重新规划设计了第二代省级移动气象计量校准系统。
该检定系统相对于第一代自动气象站移动检定系统，增加了采集器现场校准设备，从而解决了长期以来在应用中确定自动气象站采集器工作状态的难题。
考虑到现场条件难以实现与实验室同等等级的保证，除受现场条件影响较小的雨量传感器采用现场校准外，气压、温度、湿度观测参量传感器均采用现场核查与实验室相结合的方式进行校准。
考虑到现场实现“可控风场”的难度巨大，同时第一代自动气象站移动检定系统所采用的通过风速校验器对风速传感器实现校准无法真正反映传感器的测量性能，对于风速风向传感器的校准同样采用了现场核查与实验室检定相结合的模式。
第二代省级移动气象计量校准系统目前已由天仪集团进行首批14套的生产，预计于2011年中期可装备14个省级气象计量机构。
三建设目标
通过本项目的建设，在六个地市级气象部门建立自动气象站移动现场校准/核查及一定的现场维护维修能力，与目前省级气象计量机构现有实验室检定设备相配合，为所辖区域内的区域自动气象站的计量保障提供较为完善的计量技术保障能力，探索自动气象站计量保障模式转变的可行性。
四建设内容
4.1功能结构
地市级移动气象计量校准系统可实现自动气象站雨量传感器和数据采集器的现场校准以及经实验室校准后的气压、温度、湿度、风速、风向传感器的现场核查，同时兼顾自动气象站现场基本维修。
地市级移动气象计量校准系统的功能结构如图1所示。
图1地市级移动气象计量校准系统功能结构
4.2设备组成
地市级移动气象计量校准系统的设备组成如表1所示。
表1地市级移动气象计量校准系统的设备组成
序号
设备（类）
用途
1
雨量传感器校准装置
雨量传感器现场校准
2
标准信号源
自动气象站采集器现场校准
3
数字气压（压力）计（表）
气压传感器现场核查
4
压力控制装置
5
数字温度表（计）
温度传感器现场核查
6
温度控制装置
7
数字湿度表（计）
湿度传感器现场核查
8
饱和盐湿度控制装置
9
启动风速测量装置
风速/风向传感器现场核查
10
转速模拟装置（含风向核查）
11
维护维修工具
现场基本维护/维修
12
笔记本电脑
数据记录/处理
13
工程车
系统机动，电力供应
4.3设备技术要求
4.3.1通用要求
地市级移动气象计量校准系统所选用的设备（工程车除外）应满足以下通用要求（如果适用）。
●电源：
220V/50Hz交流电源或不高于36V的直流电源
●功耗：
单台设备（或需要同时配合工作的设备组）功耗不得超过5kW
●质量：
单台设备质量不得超过25kg
4.3.2雨量传感器校准装置
雨量传感器校准装置技术要求如表2所示。
表2雨量传感器校准装置技术要求
序号
技术指标
技术要求
1
雨强控制指标
大雨强：
4mm/min；小雨强：
1mm/min
2
标准球容积
（314.16+1.5）ml
3
承水口直径
Φ159.6mm和Φ200mm
4
节流阀
（0～6）mm/min
5
计数方法
自动计数
6
校准器的外形尺寸
≤（Φ190mm×485mm）
4.3.2标准信号源
标准信号源应能与华云HYA-M06（华创）CAWS600、无锡ZQZ-CⅡ、天津DZZ2、长春厂DYY-Ⅱ、广东DZZ1-2、Vaisala公司Milos500等型号自动气象站进行对接，并能够或通过软件接受气象量形式的输入。
标准信号源技术要求如表3所示。
表3标准信号源技术要求
序号
气象
要素
电参量
输出范围
分辨率
最大容许
误差（±）
1
湿度
模拟电压
0～10V
0.1mV
1mV
2
温度
四线制电阻
80Ω～140Ω
1mΩ
30mΩ
3
雨量
频率
0～1.5Hz
/
/
4
脉冲群输出
0～160个
1
/
5
风速
频率
0～2000Hz
0.1Hz
0.5Hz
6
气压
模拟电压
0～5V
0.1mV
1mV
7
数字信号
RS-232通信协议植入
8
风向
六、七位格雷码
六、七位格雷码对应编码表
4.3.3数字气压（压力）计（表）
数字气压（压力）计（表）技术要求如表4所示。
表4数字气压（压力）计（表）技术要求
序号
技术指标
技术要求
1
量程
500hPa～1100hPa（绝压）
2
最大允许误差
±0.08hPa
3
分辨率
0.01hPa
4
年稳定性
≤0.1hPa
5
外形尺寸
≤160mm×100mm×210mm
4.3.4压力控制装置
压力控制装置技术要求如表5所示。
表5压力控制装置技术要求
序号
技术指标
技术要求
1
调压范围
500hPa～1100hPa（绝压）
4.3.5数字温度表（计）
数字温度表（计）技术要求如表6所示。
表6数字温度表（计）技术要求
序号
技术指标
技术要求
1
温度测量范围
-60℃～80℃
2
分辨力
0.01℃
3
最大允许误差
±0.05℃
4.3.6温度控制装置
温度控制装置技术要求如表7所示。
表7温度控制装置技术要求
序号
技术指标
技术要求
1
温度控制范围
-40℃～80℃
2
温场稳定性
±0.03℃/30min
3
温度调整偏差
±0.1℃
4
温场均匀性
±0.05℃
5
校准介质
空气及液体
6
降温时间（空气）
80℃0℃20分钟
7
升温时间（空气）
-30℃80℃20分钟
8
校验容量
≥Φ30mm×150mm
9
分辨率
0.01℃
10
外部尺寸
≤310mm×180mm×270mm
11
设备工作环境条件
环境温度：
15~35℃；环境湿度：
≤80%
4.3.7数字湿度表（计）
数字湿度表（计）技术要求如表8所示。
表8数字湿度表（计）技术要求
序号
技术指标
技术要求
1
测量范围
0%RH～100%RH
2
测量准确度
±2%RH
3
传感器尺寸
Φ12mm
4.3.8饱和盐湿度控制装置
饱和盐湿度控制装置技术要求如表9所示。
表9饱和盐湿度控制装置技术要求
序号
技术指标
技术要求
1
温度测量误差
±0.5℃
2
传感器接口直径
Φ12mm、Φ13.5mm和Φ18.5mm
3
适用介质（饱和盐溶液）
LiCl,MgCl2,NaCl,K2SO4
4.3.9启动风速测量装置
启动风速测量装置技术要求如表10所示。
表10启动风速测量装置技术要求
序号
技术指标
技术要求
1
启动风速
≤0.6m/s
2
显示方式
数字式
3
外型尺寸
≤Φ500mm×350mm
4.3.10转速模拟装置（含风向核查）
转速模拟装置技术要求如表11所示。
表11转速模拟装置技术要求
序号
技术指标
技术要求
1
测量范围
2～60m/s
2
最大允许误差
±（0.2+0.02v）,v为风速
3
分辨力
0.1m/s
4
外型尺寸
≤380mm×280mm×140mm
4.3.11维护维修工具
维护维修工具应适用于自动气象站采集器各部件之间连接件的拆卸、焊接以及各部件外壳的拆除及安装。
4.3.12笔记本电脑
“适用高度”大于所辖区域内海拔最高的区域站点的海拔高度。
4.3.13工程车
工程车应能提供前述设备所需要的电力能源。
同时，设备在车内安装应稳固可靠，具有良好的抗震动性能。
工程车技术要求如表12所示。
表12工程车技术要求
序号
技术指标
技术要求
1
排量
≥2.4L
2
车长
≥5200mm
3
后舱容积
≥0.95m3
4
最大可装载长度
≥3000mm
5
自重
≤2050kg
6
载重
≥1000kg
7
车顶载重
≥150kg
五设备选型参考
表13设备选型参考
序号
设备（类）
选型参考
1
雨量传感器校准装置
FQ－1雨量现场校准装置
2
标准信号源
WUSH-JCⅡ自动气象站信号模拟装置
3
数字气压（压力）计（表）
745-16B数字压力计
4
压力控制装置
手动调压器
5
数字温度表（计）
RCY-IA数字温度计
6
温度控制装置
V2140S干体炉
7
数字湿度表（计）
Vaisala数字式湿度计
8
饱和盐湿度控制装置
Vaisala饱和盐湿度发生器
9
启动风速测量装置
JJE6启动风速校验仪
10
转速模拟装置
JJE7风速校验仪（含风向校验装置）
11
维护维修工具
—
12
笔记本电脑
—
13
工程车
国产VITO（改装）
六效益分析
地市级移动计量校准系统可实现自动气象站雨量传感器和数据采集器的现场校准，以及实验室校准后的气压、温度、湿度、风速等传感器的现场核查，同时兼顾了基本维护维修功能。
能够较好地提高区域自动气象站校准工作的效率，保障区域自动气象站的正常运行和观测数据的准确可靠。
七进度安排
自项目资金到位之日起：
30天内，完成统一招标；45天内，完成分散采购，签订合同；250天内，完成系统生产；270天内，完成系统验收。
以系统验收合格为前提，300天内，完成技术培训，配发选定的六个地市级气象部门。
八项目组织形式
本项目由中国气象局综合观测司承担，并组织实施。
根据项目执行需要，综合观测司可通过招标方式确定项目执行过程中的技术支持单位。
系统的采购采用集中招标的方式完成。
各地市气象部门根据招标结果，分别与中标供应商签订采购合同，并对合同的执行承担责任。
九投资概算
该项目预计投资545.40万元。
其中设备采购费510.00万元，技术支持采购费30.00万元，招标委托费5.40万元。
总投资概见表14。
设备采购费投资概算见表15。
工程车（单台）投资概算见表16。
表14总投资概算
序号
项目
金额（万元）
1
设备采购费
510.00
2
技术支持采购费
30.00
3
招投标委托费
5.40
总计（万元）
545.40
注：
1、技术支持采购费按5万元/地市计算；
2、招投标委托费按第1、第2项投资额之和的1%计算。
数字温度表（计）
RCY-IA数字温度计
表15设备采购费投资概算
序号
项目
单价
（万元）
数量
合计
（万元）
1
FQ－1雨量现场校准装置
1.50
6
9.00
2
WUSH-JCⅡ自动气象站信号模拟装置
9.50
6
57.00
3
745-16B数字压力计
6.50
6
39.00
4
手动调压器
0.20
6
1.20
5
RCY-IA数字温度计
0.50
6
3.00
6
V2140S干体炉
13.60
6
81.60
7
Vaisala数字式湿度计
1.90
6
11.40
8
Vaisala饱和盐湿度发生器
2.00
6
12.00
9
JJE6启动风速校验仪
1.30
6
7.80
10
JJE7风速校验仪（含风向校验仪）
1.50
6
9.00
11
维护维修工具
0.50
6
3.00
12
笔记本电脑
1.00
6
6.00
13
国产VITO（改装）工程车
45.00
6
270.00
总计（万元）
510.00
表16工程车（单台）投资概算
序号
项目
金额（万元）
1
裸车
33.00
2
工程车改装费
6.50
3
计量设备集成与安装
5.50
总计（万元）
45.00
升级会员 