自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀功能需求書(shū)

1、自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀功能需求書(shū)中國(guó)氣象局監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)司2008年4月目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 前言1 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 目標(biāo)1適用范圍錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。編制依據(jù)1 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 組成結(jié)構(gòu)1設(shè)備組成1 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 概述1傳感器2 HYPERLINK l bookmark90 o Current Docume

2、nt 采集器2外圍設(shè)備3 HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 軟件3結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3 HYPERLINK l bookmark113 o Current Document 擴(kuò)展性3 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 互換性3 HYPERLINK l bookmark119 o Current Document 適用性4 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 功能要求4初始化功能4 HYPERLINK l bookmark125 o Current Do

3、cument 數(shù)據(jù)采集功能4 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 數(shù)據(jù)處理功能4 HYPERLINK l bookmark131 o Current Document 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能4 HYPERLINK l bookmark134 o Current Document 采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)4外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)4 HYPERLINK l bookmark137 o Current Document 數(shù)據(jù)傳輸功能4質(zhì)量控制功能5采樣值的質(zhì)量控制5測(cè)量值的質(zhì)量控制5監(jiān)控功能5 HYPERLINK l bookmark148 o Current Doc

4、ument 采集器的時(shí)鐘管理功能5 HYPERLINK l bookmark151 o Current Document 軟件處理功能5 HYPERLINK l bookmark154 o Current Document 測(cè)量技術(shù)要求5 HYPERLINK l bookmark157 o Current Document 測(cè)量的土壤體積含水量5 HYPERLINK l bookmark160 o Current Document 測(cè)量性能要求5采樣和算法6 HYPERLINK l bookmark163 o Current Document 土壤體積含水量觀測(cè)值計(jì)算方法6測(cè)量單位6導(dǎo)出量6

5、HYPERLINK l bookmark167 o Current Document 傳感器要求6 HYPERLINK l bookmark175 o Current Document 供電電源要求6 HYPERLINK l bookmark178 o Current Document 6.1 主電源供電要求6 HYPERLINK l bookmark184 o Current Document 備選電源供電要求7 HYPERLINK l bookmark188 o Current Document 電源供電安全要求7 HYPERLINK l bookmark192 o Current Doc

6、ument 防雷7雷擊電磁脈沖的防護(hù)7 HYPERLINK l bookmark195 o Current Document 屏蔽措施7 HYPERLINK l bookmark198 o Current Document 等電位連接和采用共用接地系統(tǒng)7電涌保護(hù)措施7 HYPERLINK l bookmark208 o Current Document 防雷裝置的維護(hù)和管理8 HYPERLINK l bookmark211 o Current Document 工作環(huán)境適應(yīng)性要求 8氣候條件8電磁抗擾度8 HYPERLINK l bookmark220 o Current Document 設(shè)

7、備安全性、可靠性、可維性要求9 HYPERLINK l bookmark223 o Current Document 設(shè)備安全性要求9設(shè)備可靠性要求10采用先進(jìn)的成熟技術(shù)10產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)10 HYPERLINK l bookmark240 o Current Document 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和狀態(tài)監(jiān)控10 HYPERLINK l bookmark245 o Current Document 設(shè)備可維修性要求10 HYPERLINK l bookmark248 o Current Document 測(cè)量穩(wěn)定性要求10 HYPERLINK l bookmark251 o Current Docu

8、ment 其他要求10 HYPERLINK l bookmark254 o Current Document 時(shí)鐘精度和穩(wěn)定性要求10 HYPERLINK l bookmark257 o Current Document 功耗要求10外觀要求11命名要求11技術(shù)文件要求11 HYPERLINK l bookmark260 o Current Document 檢驗(yàn)要求111前言1.1目的為規(guī)范自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能、測(cè)量指標(biāo)、采樣算法、數(shù)據(jù) 格式、供電電源、工作環(huán)境和設(shè)備安全可靠性等方面的要求，指導(dǎo)設(shè)備生產(chǎn)，制 定本功能需求書(shū)。本功能需求書(shū)由中國(guó)氣象局監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)司委托中國(guó)氣象局氣象探

9、測(cè)中心編寫(xiě)。本功能需求書(shū)的修改權(quán)、解釋權(quán)屬于中國(guó)氣象局監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)司。1.2編制依據(jù)本功能需求書(shū)參考國(guó)內(nèi)外自動(dòng)土壤水分探測(cè)儀器測(cè)量技術(shù)發(fā)展情況，以及國(guó) 內(nèi)試驗(yàn)考核、試用的基礎(chǔ)上，以下列文件資料為依據(jù)進(jìn)行編寫(xiě)的：WMO CIMO氣象儀器和觀測(cè)方法指南（第六版）；中國(guó)氣象局農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范（1993年）；自動(dòng)氣象站質(zhì)量控制程序指南（ET AWS-4, Final Report, Annex 3.WMO . CBS）2組成結(jié)構(gòu)2.1設(shè)備組成2.1.1概述自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀是基于現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)構(gòu)建，由硬件和軟件組成。其硬件可分成傳感器、采集器和外圍設(shè)備三部分，其軟件可分成采集軟件和 業(yè)務(wù)軟件二種。該結(jié)構(gòu)的特

10、點(diǎn)是既可以與微機(jī)終端連接組成土壤水分測(cè)量系統(tǒng)，也可以作為 土壤水分分采集系統(tǒng)掛接在其他采集系統(tǒng)上。設(shè)備組成見(jiàn)圖1。土壤水分傳感器根據(jù)輸出信號(hào)的特點(diǎn)，可分為三類：1、模擬傳感器，輸出模擬量的傳感器；2、數(shù)字傳感器，輸出數(shù)字量（含脈沖和頻率）信號(hào)的傳感器；3、智能傳感器，一種帶有嵌入式處理器的傳感器，具有基本的數(shù)據(jù)采集和 處理功能，可以輸出并行或串行數(shù)據(jù)信號(hào)。2.1.3采集器采集器是自動(dòng)土壤水分測(cè)量系統(tǒng)的核心。其主要功能是完成各層土壤水分傳 感器的采樣，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行控制運(yùn)算、數(shù)據(jù)計(jì)算處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)記 錄存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和傳輸，與終端微機(jī)進(jìn)行交互。采集器應(yīng)至少具有RS232或RS485

11、通訊接口：采集器能夠具備自檢、自診斷功能，至少包括以下內(nèi)容：a）電源電壓狀態(tài)監(jiān)測(cè)；b）傳感器狀態(tài)監(jiān)測(cè)；c）通信狀態(tài)監(jiān)測(cè);2.1.4外圍設(shè)備電源電源是組成自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀的外圍設(shè)備之一。市電是最常用的電源，配有蓄電池，并對(duì)蓄電池浮充電，以備市電停電時(shí)可 由蓄電池供電，也可以另外配置輔助電源（包括太陽(yáng)能、風(fēng)能）對(duì)蓄電池充電。12伏直流電壓是采集器的基本工作電壓，采集器中其他直流工作電壓應(yīng)由 此轉(zhuǎn)換而成。微機(jī)即微型計(jì)算機(jī)，常用作采集器的終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集器的監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理和存 儲(chǔ)，按照農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范要求完成土壤水分觀測(cè)業(yè)務(wù)。通信接口：應(yīng)配置RS-232接口，支持本地通信；應(yīng)配置以太網(wǎng)接口（RJ-4

12、5），以備接入本地局域網(wǎng)，嵌入式軟件應(yīng)支持TCP/IP 協(xié)議。2.1.5軟件2.1.5.1采集軟件采集軟件支持采集器的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸功能。2.1.5.2業(yè)務(wù)軟件業(yè)務(wù)軟件處理土壤水分觀測(cè)業(yè)務(wù)，是安裝在與土壤水分觀測(cè)儀相連接的微機(jī) 中的應(yīng)用軟件。本功能需求書(shū)僅規(guī)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式。2.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)具有擴(kuò)展性、互換性、適用性。2.2.1擴(kuò)展性根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范規(guī)定，可按實(shí)際需要調(diào)整觀測(cè)層距，至少可觀測(cè) 8層。2.2.2互換性可實(shí)現(xiàn)同一廠家的傳感器互換、采集器互換、外圍設(shè)備互換；2.2.3適用性能適應(yīng)不同土壤類型和不同氣候類型下的自動(dòng)土壤水分觀測(cè)。3功能要求3.1初始化功

13、能操作員應(yīng)可通過(guò)終端，輸入或修改采集軟件要求的業(yè)務(wù)參數(shù)，如氣象站地理 位置（經(jīng)度、緯度、拔海高度）、時(shí)鐘、傳感器參數(shù)、土壤參數(shù)等。3.2數(shù)據(jù)采集功能采集器分別對(duì)掛接的傳感器按預(yù)定的采樣頻率進(jìn)行掃描，并將獲得的電信號(hào) 轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)。3.3數(shù)據(jù)處理功能將數(shù)據(jù)信號(hào)按規(guī)定的采樣算法處理成符合格式要求的數(shù)據(jù)文件。文件包括： 正點(diǎn)土壤水分測(cè)量數(shù)據(jù)文件、實(shí)時(shí)土壤水分測(cè)量數(shù)據(jù)文件。3.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能包括采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和采集器外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。3.4.1采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采集器能夠存儲(chǔ)一個(gè)月的正點(diǎn)土壤水分體積含水量。采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)存貯器應(yīng)具備掉電保存功能。3.4.2外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)

14、存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)正點(diǎn)土壤水分測(cè)量數(shù)據(jù)文件、實(shí)時(shí)土壤水分 測(cè)量數(shù)據(jù)文件，包括經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)、人工輸入數(shù)據(jù)、質(zhì)量控制情況信息（內(nèi)部 管理數(shù)據(jù)）等。自動(dòng)土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)文件格式要求見(jiàn)附件1,人工土壤相對(duì)濕度觀測(cè)數(shù)據(jù) 文件格式見(jiàn)附件2。3.5數(shù)據(jù)傳輸功能采集器應(yīng)把數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)浇K端。根據(jù)響應(yīng)方式的不同，可分為以下兩種：a）定時(shí)傳輸，在設(shè)定時(shí)間下的傳輸，即土壤水分自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器正常運(yùn)行時(shí) 的自動(dòng)傳輸；b）響應(yīng)終端命令的傳輸，即人工干預(yù)下的傳輸。這種情況下，往往還允許 通過(guò)終端或遠(yuǎn)距離設(shè)備，對(duì)采集器進(jìn)行控制，如更新程序、設(shè)置參數(shù)、測(cè)試調(diào)試土壤水分自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)同時(shí)具有以上兩種傳輸方式。自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站上傳數(shù)

15、據(jù)文件格式要求見(jiàn)附件3。3.6質(zhì)量控制功能3.6.1采樣值的質(zhì)量控制采樣值合理性（粗大誤差）檢查，驗(yàn)證每次采樣值在正常傳感器測(cè)量范圍內(nèi)。 土壤體積含水量的采樣值大于60%,不參與平均值計(jì)算。3.6.2測(cè)量值的質(zhì)量控制a）測(cè)量值合理性檢查:如果土壤體積含水量超出允許的界限（60%），該值應(yīng)標(biāo) 記成錯(cuò)誤。b）測(cè)量值時(shí)間一致性檢查:驗(yàn)證瞬時(shí)值的變化率，可檢測(cè)不真實(shí)的尖峰或跳 變值，判斷傳感器是否損壞。3.7監(jiān)控功能采集器應(yīng)設(shè)置自動(dòng)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵部件運(yùn)行狀況的內(nèi)置式裝置，如電源故障監(jiān)測(cè) 器、看門狗計(jì)時(shí)器和用于監(jiān)測(cè)電路某些部分的測(cè)試電路。應(yīng)配有相應(yīng)的軟件，可在終端自動(dòng)顯示狀態(tài)信息，用于設(shè)備的運(yùn)行控制和維 護(hù)。

16、終端和采集器之間應(yīng)建立完善的數(shù)據(jù)缺測(cè)檢查和補(bǔ)收機(jī)制。3.8采集器的時(shí)鐘管理功能采集器提供高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘，以采集器時(shí)鐘為準(zhǔn)，定時(shí)與微機(jī)終端進(jìn)行校時(shí)， 確保系統(tǒng)內(nèi)時(shí)間的同步。3.9軟件處理功能氣象業(yè)務(wù)處理功能由業(yè)務(wù)軟件支持，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。4測(cè)量技術(shù)要求4.1測(cè)量的土壤體積含水量基本觀測(cè)項(xiàng)目為土壤體積含水量，選用的主要傳感器為：介電常數(shù)式土壤水 分傳感器4.2測(cè)量性能要求土壤水分探測(cè)儀的測(cè)量性能應(yīng)遵循農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范和其他相關(guān)規(guī)范的要求。重復(fù)性誤差要求小于0.5%，測(cè)量性能要求見(jiàn)下表1,其中最大允許誤差為 儀器觀測(cè)土壤相對(duì)濕度與人工觀測(cè)土壤相對(duì)濕度之差為5%。表1：測(cè)量性能要求測(cè)量要素范圍測(cè)量要素

17、范圍分辨力土壤體積含水量0%100%0.1%最大允許誤差采樣頻率計(jì)算平均時(shí)間5%1次/分10min4.3采樣和算法4.3.1 土壤體積含水量觀測(cè)值計(jì)算方法計(jì)算土壤體積含水量，需每分鐘采集樣本，取10分鐘內(nèi)10個(gè)采樣值，按采 樣值質(zhì)量控制程序要求對(duì)每次采樣做質(zhì)量控制后求平均值，此10分鐘平均值為 該觀測(cè)要素的觀測(cè)值。4.3.2測(cè)量單位土壤體積含水量（），保留一位小數(shù);4.4 導(dǎo)出量導(dǎo)出量的計(jì)算按照農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范中的規(guī)定，微機(jī)終端根據(jù)體積含水 量及土壤參數(shù)計(jì)算土壤重量含水率、相對(duì)濕度、有效水分儲(chǔ)存量。5傳感器要求土壤水分傳感器應(yīng)滿足以下指標(biāo)要求:a）測(cè)量土壤水分范圍：0-100%b）工作溫度范圍

18、：0 60Cc）電源：DC12Vd）輸出：模擬量、數(shù)字量e）分辨率：0.1%6供電電源要求6.1主電源供電要求a）交流供電 AC220V （ + 10%-15%）；b）直流 DC12V；c）后備蓄電池，可保證傳感器及采集器在無(wú)交流電源下5天正常工作； 數(shù)據(jù)采集器在交流供電中斷后應(yīng)仍能保存所有的數(shù)據(jù)，即使在蓄電池電壓低 到不足以維持符合質(zhì)量要求的觀測(cè)工作時(shí)，在中斷的交流電源恢復(fù)后，系統(tǒng)應(yīng)能 自動(dòng)恢復(fù)正常工作。備選電源供電要求當(dāng)安裝地點(diǎn)沒(méi)有交流電源或電源不理想時(shí)，可選擇太陽(yáng)能、風(fēng)力等其他方式 供電。電源供電安全要求使用市電供電的必須有保護(hù)接地，保護(hù)接地端子應(yīng)能耐強(qiáng)烈腐蝕，保護(hù)接地 端子或接地點(diǎn)和要

19、求接地的零部件之間的連接阻值應(yīng)不大于0.1Q。市電供電時(shí)，應(yīng)在電源輸入端安裝避雷器或電涌保護(hù)器（SPD），并有良好 的安全設(shè)計(jì)。信號(hào)輸入端、通信接口處等電纜引入采集器的地方應(yīng)安裝電涌保護(hù) 器（SPD）。在蓄電池電壓低到不足以維持符合質(zhì)量要求的觀測(cè)工作時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)低電壓告 警裝置。7防雷7.1雷擊電磁脈沖的防護(hù)7.1.1屏蔽措施傳感器的信號(hào)線應(yīng)采用屏蔽電纜，采用非屏蔽電纜時(shí)，應(yīng)外穿金屬管。電纜 的屏蔽層和金屬管下端應(yīng)接到地網(wǎng)上。自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀到室內(nèi)的電纜線應(yīng)敷 設(shè)在電纜溝內(nèi)。敷設(shè)電纜溝有困難時(shí)，在入戶前應(yīng)穿金屬管埋地，埋地水平距離 宜大于15米，或通過(guò)無(wú)線方式輸入。7.1.2等電位連接和采用共用

20、接地系統(tǒng)當(dāng)各傳感器分散布設(shè)時(shí)，應(yīng)采用共用接地系統(tǒng)（地網(wǎng)），將所有金屬部件就 近連接到該接地系統(tǒng)上，共用接地系統(tǒng)（地網(wǎng)）的接地電阻應(yīng)不大于4Q。7.1.3電涌保護(hù)措施7.1.3.1供電系統(tǒng)的電涌保護(hù)措施：自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀采用電網(wǎng)或自備發(fā)電機(jī)供電時(shí)，應(yīng)在交流配電盤(pán)處加裝 沖擊通流量limp不小于12.5kA的SPD；在室內(nèi)微機(jī)電源用電插座上，加裝標(biāo)稱通流量In不小于5kA的信號(hào)電涌保 護(hù)器（SPD）；在室外采集器電源用電箱內(nèi)，加裝標(biāo)稱通流量In不小于20kA的信號(hào)電涌保 護(hù)器(SPD)；供電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器的安裝要求，應(yīng)符合將要頒布的QX2規(guī)定。7.1.3.2信號(hào)系統(tǒng)電涌保護(hù)措施采集器的傳感器的

21、進(jìn)口端應(yīng)加裝適配的信號(hào)電涌保護(hù)器(SPD)；采集器的RS-232輸出端口上應(yīng)加裝適配的信號(hào)電涌保護(hù)器(SPD)；采集器與局域網(wǎng)連接的輸出端口上應(yīng)加裝適配的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)電涌保護(hù)器(SPD)；采集器與無(wú)線網(wǎng)或衛(wèi)星連接的輸出端口上應(yīng)加裝適配的天饋線信號(hào)電涌保 護(hù)器(SPD)；室內(nèi)微機(jī)與采集器連接的輸入端口上應(yīng)加裝適配的計(jì)算機(jī)信號(hào)電涌保護(hù)器(SPD)；信號(hào)系統(tǒng)電涌保護(hù)器的性能技術(shù)指標(biāo)和安裝要求，應(yīng)符合QX3的規(guī)定。7.2防雷裝置的維護(hù)和管理按QX4-2000第10條的規(guī)定執(zhí)行。8工作環(huán)境適應(yīng)性要求8.1氣候條件空氣溫度：一35C 50C空氣濕度：5%100%抗風(fēng)能力：W75m/s抗鹽霧腐蝕機(jī)械條件正弦穩(wěn)態(tài)

22、振動(dòng)：位移1.5mm加速度5m/s加速度5m/s229Hz ； 9200Hz非穩(wěn)態(tài)振動(dòng)(沖擊)：峰值加速度40m/s28.2電磁抗擾度8.2電磁抗擾度要求滿足下列試驗(yàn)內(nèi)容和嚴(yán)酷度等級(jí):交流電源端口直流電源端口控制和信號(hào)端口電壓暫降和短時(shí)中斷 抗擾度30% 0.5周期60% 5周期100% 250 周期1.2/50p S （電壓）8/20p S （電流） 浪涌沖擊抗擾度線對(duì)地：土 2KV線對(duì)地：1KV線對(duì)地：1KV電快速瞬變脈沖群抗 擾度土 2KV 5Kz1KV 5Kz2KV 5Kz射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾 度0.15 80MHz3v80% AMk (1KHz)0.15 80MHz3v80% AMk

23、(1KHz)0.15 80MHz3v80% AMk (1KHz)靜電放電抗擾度接觸放電：4KV空氣放電：8KV接觸放電：4KV空氣放電：8KV接觸放電：4KV空氣放電：8KV9設(shè)備安全性、可靠性、可維性要求9.1設(shè)備安全性要求安全標(biāo)記及要求標(biāo)記符合GB4793.1的“設(shè)備用圖形符號(hào)”要求；交流電源接入端口設(shè)“當(dāng)心電擊危險(xiǎn)”安全標(biāo)記；低壓直流電源接入端口以紅色“+”和黑色“一”標(biāo)出極性，并標(biāo)明額 定電壓值；電源開(kāi)關(guān)標(biāo)明電源“通” “斷”位置；標(biāo)明電源熔斷器額定電流值?；倦娖靼踩笸獗硪子|件不能為危險(xiǎn)帶電件；自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀必須有保護(hù)接地；所有電源和信號(hào)端口均應(yīng)采取防感應(yīng)雷擊措施。交流電源初

24、級(jí)電路與機(jī)箱間絕緣電阻2MQ ；低壓直流電源初級(jí)電路與機(jī)箱間絕緣電阻1MQ ；使用交流供電的自動(dòng)站泄漏電流V3.5mA使用交流供電的自動(dòng)站應(yīng)能承受1500V/5 mA/1分鐘的沖擊耐壓試驗(yàn)；使用交流供電的自動(dòng)站應(yīng)能承受500V/5 mA/1分鐘的沖擊耐壓試驗(yàn)；9.2設(shè)備可靠性要求9.2.1采用先進(jìn)的成熟技術(shù)1）選擇高可靠性能的傳感器2）采用高性能的大規(guī)模集成電路3）采用先進(jìn)的采集軟件設(shè)計(jì)9.2.2產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)產(chǎn)品要進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，并滿足平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）大于5000小 時(shí)的要求。1）正確選擇和合理使用元器件2）元器件降額設(shè)計(jì)3）高質(zhì)量的電源系統(tǒng)4）減少接觸故障的可靠性設(shè)計(jì)5）降

25、低系統(tǒng)功耗6）產(chǎn)品整機(jī)老化，出廠前檢驗(yàn)7）基于標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)9.2.3數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和狀態(tài)監(jiān)控1）質(zhì)量控制包括采集器內(nèi)部數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制。2）提供傳感器、采集器和通訊三級(jí)的狀態(tài)監(jiān)控。9.3設(shè)備可維修性要求平均維修時(shí)間（MTTR）要求：W40分鐘9.4測(cè)量穩(wěn)定性要求一年內(nèi)測(cè)量值飄移不大于最大測(cè)量誤差要求。運(yùn)行一年后復(fù)測(cè)應(yīng)滿足最大測(cè)量誤差要求。10其他要求10.1時(shí)鐘精度和穩(wěn)定性要求采集器實(shí)時(shí)時(shí)鐘走時(shí)誤差不大于15秒/月。10.2功耗要求采集器應(yīng)采用低功耗設(shè)計(jì)，小于2W。10.3外觀要求外觀應(yīng)整潔，無(wú)損傷和形變，表面涂層無(wú)氣泡、開(kāi)裂、脫落現(xiàn)象。10.4命名要求自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。10.5技

26、術(shù)文件要求自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀要有齊套的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)圖紙、文件；向用戶提供包括技 術(shù)說(shuō)明書(shū)和安裝、操作使用說(shuō)明書(shū)等內(nèi)容的用戶手冊(cè)。11檢驗(yàn)要求具體測(cè)試按測(cè)試大綱和現(xiàn)場(chǎng)考核評(píng)估辦法實(shí)施。附件1:自動(dòng)土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)文件格式自動(dòng)土壤水分測(cè)量數(shù)據(jù)文件是指由數(shù)據(jù)采集器處理后，存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)硬盤(pán)中的數(shù)據(jù)文件。包 括正點(diǎn)土壤水分測(cè)量數(shù)據(jù)文件和實(shí)時(shí)土壤水分測(cè)量數(shù)據(jù)文件。1、正點(diǎn)土壤水分測(cè)量數(shù)據(jù)文件正點(diǎn)土壤水分測(cè)量數(shù)據(jù)文件為SIIiii-YYYYMM.TXT，簡(jiǎn)稱S文件，文件名中，S為指示符； Iliii為區(qū)站號(hào)；YYYY為年份，MM為月份，不足兩位時(shí)，前面補(bǔ)“ 0”； TXT為文件擴(kuò)展 名，表示該文件為文本文件。

27、S文件每月一個(gè)，記錄采用定長(zhǎng)類型，每一條記錄196個(gè)字節(jié)，記錄尾用回車換行結(jié)束， ASCII字符存盤(pán)，每個(gè)要素值高位不足補(bǔ)空格。S文件第一次生成時(shí)應(yīng)進(jìn)行初始化，初始化的過(guò)程是：首先檢測(cè)S文件是否存在，如無(wú) 當(dāng)月S文件，則生成該文件，將全月逐日逐時(shí)各要素的位置一律存入相應(yīng)字長(zhǎng)的“-”字符（即 減號(hào)）。S文件按北京時(shí)計(jì)時(shí)。S文件的第1條記錄為本站當(dāng)月基本參數(shù)，每項(xiàng)參數(shù)長(zhǎng)為5個(gè)字節(jié)，內(nèi)容如下表:序號(hào)參數(shù)字長(zhǎng)序號(hào)參數(shù)字長(zhǎng)1區(qū)站號(hào)5字節(jié)2750cm 土壤質(zhì)地1字節(jié)2年5字節(jié)2850cm田間持水量3字節(jié)3月5字節(jié)2950cm 土壤容重4字節(jié)4經(jīng)度5字節(jié)3050cm凋萎濕度3字節(jié)5緯度5字節(jié)31100cm

28、土壤質(zhì)地1字節(jié)6地段拔海高度5字節(jié)32100cm田間持水量3字節(jié)75cm 土壤質(zhì)地1字節(jié)33100cm 土壤容重4字節(jié)85cm田間持水量3字節(jié)34100cm凋萎濕度3字節(jié)95cm 土壤容重4字節(jié)35180cm 土壤質(zhì)地1字節(jié)105cm凋萎濕度3字節(jié)36180cm田間持水量3字節(jié)1110cm 土壤質(zhì)地1字節(jié)37180cm 土壤容重4字節(jié)1210cm田間持水量3字節(jié)38180cm凋萎濕度3字節(jié)1310cm 土壤容重4字節(jié)395cm 土壤水分測(cè)量傳感器標(biāo)識(shí)1字節(jié)1410cm凋萎濕度3字節(jié)4010cm 土壤水分測(cè)量傳感器標(biāo)識(shí)1字節(jié)1520cm 土壤質(zhì)地1字節(jié)4120cm 土壤水分測(cè)量傳感器標(biāo)識(shí)1字節(jié)1

29、620cm田間持水量3字節(jié)4230cm 土壤水分測(cè)量傳感器標(biāo)識(shí)1字節(jié)1720cm 土壤容重4字節(jié)4340cm 土壤水分測(cè)量傳感器標(biāo)識(shí)1字節(jié)1820cm凋萎濕度3字節(jié)4450cm 土壤水分測(cè)量傳感器標(biāo)識(shí)1字節(jié)1930cm 土壤質(zhì)地1字節(jié)45100cm 土壤水分測(cè)量傳感器標(biāo)識(shí)1字節(jié)2030cm田間持水量3字節(jié)46180cm 土壤水分測(cè)量傳感器標(biāo)識(shí)1字節(jié)2130cm 土壤容重4字節(jié)47 保留652130cm 土壤容重4字節(jié)47 保留65字節(jié)， 用“-”填充2230cm凋萎濕度3字節(jié)2340cm 土壤質(zhì)地1字節(jié)版本號(hào)回車換行5字節(jié)2字節(jié)40cm田間持水量3字節(jié)40cm 土壤容重4字節(jié)2640cm凋萎濕

30、度3字節(jié)存儲(chǔ)規(guī)定:經(jīng)度和緯度的分保留兩位，高位不足補(bǔ)“0”，如北緯32度02分存“3202”。地段拔海高度：保留一位小數(shù)，擴(kuò)大10倍存入。各傳感器標(biāo)識(shí)：有該項(xiàng)目存“ 1”，無(wú)該項(xiàng)目存“0”。版本號(hào)：在第一條記錄的最后5個(gè)字節(jié)中寫(xiě)上V1.00，以便版本升級(jí)和功能擴(kuò)展。土壤質(zhì)地按質(zhì)地名稱代碼質(zhì)地名稱代碼粗砂土0砂粘土7細(xì)砂土1粉粘土8面砂土2壤粘土9粉砂土3粘土A粉土4粉壤土5粘壤土6S文件中每一時(shí)次為一條記錄，每日24條記錄。記錄號(hào)的計(jì)算方法:N=D 24+T-19式中，N：記錄號(hào)；D：北京時(shí)日期（月末一天2123時(shí)的日期D取0）； T：北京時(shí)。如每月 1日第2條記錄應(yīng)為北京時(shí)的上月最后一天的2

31、1時(shí)的數(shù)據(jù)，這時(shí)N=2,如4日23時(shí)，則N=100。S文件中第1條后的每一條記錄，存49個(gè)要素的正點(diǎn)值，以ASCII字符寫(xiě)入，每個(gè)要素長(zhǎng)度為4字節(jié)，最后兩位為回車換行符。分配如下表：序號(hào)要素名字長(zhǎng)序號(hào)要素名字長(zhǎng)1.日時(shí)（北京時(shí)）4字節(jié)26.40cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)2.5cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)27.40cm小時(shí)平均土壤體積含水量4字節(jié)3.5cm小時(shí)平均土壤體積含水量4字節(jié)28.40cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤相對(duì)濕度4字節(jié)4.5cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤相對(duì)濕度4字節(jié)29.40cm小時(shí)平均土壤相對(duì)濕度4字節(jié)5.5cm小時(shí)平均土壤相對(duì)濕度4字節(jié)30.40cm小時(shí)平均土壤重量含水率4字節(jié)6.5cm小

32、時(shí)平均土壤重量含水率4字節(jié)31.40cm小時(shí)平均土壤有效水分貯 存量4字節(jié)7.5cm小時(shí)平均土壤有效水分貯 存量4字節(jié)32.50cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)8.10cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)33.50cm小時(shí)平均土壤體積含水量4字節(jié)9.10cm小時(shí)平均土壤體積含水量4字節(jié)34.50cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤相對(duì)濕度4字節(jié)10.10cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤相對(duì)濕度4字節(jié)35.50cm小時(shí)平均土壤相對(duì)濕度4字節(jié)11.10cm小時(shí)平均土壤相對(duì)濕度4字節(jié)36.50cm小時(shí)平均土壤重量含水率4字節(jié)12. 10cm小時(shí)平均土壤重量含水率4字節(jié)13.14.15.16.17.10cm小時(shí)平均土壤有效水分貯 存量20c

33、m正點(diǎn)瞬時(shí)土壤體積含水量20cm小時(shí)平均土壤體積含水量20cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤相對(duì)濕度20cm小時(shí)平均土壤相對(duì)濕度4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)18.12. 10cm小時(shí)平均土壤重量含水率4字節(jié)13.14.15.16.17.10cm小時(shí)平均土壤有效水分貯 存量20cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤體積含水量20cm小時(shí)平均土壤體積含水量20cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤相對(duì)濕度20cm小時(shí)平均土壤相對(duì)濕度4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)18.20cm小時(shí)平均土壤重量含水率4字節(jié)19.20.21.22.23.20cm小時(shí)平均土壤有效水分貯存量30cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤體積含水量30cm小時(shí)平均土壤體積含水量30cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤相對(duì)濕度30

34、cm小時(shí)平均土壤相對(duì)濕度4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)24. 30cm小時(shí)平均土壤重量含水率4字節(jié)25.30cm小時(shí)平均土壤有效水分貯存量4字節(jié)m 50cm小時(shí)平均土壤有效水分貯4 *節(jié) 右曰4字節(jié)存量100cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.100cm小時(shí)平均土壤體積含水量 100cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤相對(duì)濕度 100cm小時(shí)平均土壤相對(duì)濕度 100cm小時(shí)平均土壤重量含水率 100cm小時(shí)平均土壤有效水分貯 存量180cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤體積含水量180cm小時(shí)平均土壤體積含水量 180cm正點(diǎn)瞬時(shí)土壤相對(duì)濕度 180cm小時(shí)平均土

35、壤相對(duì)濕度 180cm小時(shí)平均土壤重量含水率 180cm小時(shí)平均土壤有效水分貯 仔里回車換行4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)4字節(jié)2字節(jié)存儲(chǔ)規(guī)定：“日、時(shí)”作為記錄識(shí)別標(biāo)志用，日、時(shí)各兩位，高位不足補(bǔ)“0”，其中“日”是按北 京時(shí)的日期；“時(shí)”是指正點(diǎn)小時(shí)。數(shù)據(jù)記錄單位：數(shù)據(jù)的記錄單位按規(guī)范規(guī)定執(zhí)行，存儲(chǔ)各要素值不含小數(shù)點(diǎn)。若要素缺測(cè)，除有特殊規(guī)定外，則均應(yīng)按約定的字長(zhǎng)，每個(gè)字節(jié)位均存入一個(gè)“/”字符。2、實(shí)時(shí)土壤水分測(cè)量數(shù)據(jù)文件實(shí)時(shí)土壤水分測(cè)量數(shù)文件為SS.TXT，簡(jiǎn)稱SS文件。該文件每10分鐘刷新一次。SS文件為文本文件，存入9個(gè)要素的每分鐘瞬時(shí)值，以ASCII

36、字符存入，共36個(gè)字節(jié)，文 件結(jié)束為回車換行符。要素分配如下表：序號(hào)要素名字長(zhǎng)1.時(shí)分（北京時(shí)）4字節(jié)2.5cm瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)3.10cm瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)4.20cm瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)5.30cm瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)6.40cm瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)7.50cm瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)8.100cm瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)9.180cm瞬時(shí)土壤體積含水量4字節(jié)存儲(chǔ)規(guī)定：時(shí)間中的時(shí)、分各兩位，高位不足補(bǔ)“0”。若要素缺測(cè)或無(wú)記錄，除有特殊規(guī)定外，則均應(yīng)按約定的字長(zhǎng)，每個(gè)字節(jié)位均存入一個(gè) “/”字符；所有要素位數(shù)不足的，在前面用空格填充。數(shù)據(jù)記錄單位規(guī)定同S文件的規(guī)定

37、。附件2：人工土壤相對(duì)濕度觀測(cè)數(shù)據(jù)文件格式人工土壤濕度觀測(cè)數(shù)據(jù)文件是指烘干稱重法測(cè)定的土壤濕度，按照規(guī)定的格式，形成的數(shù)據(jù) 文件。1、文件名SMIIiiiMM.YYY其中，SM為指示符；Iliii為區(qū)站號(hào)；MM為月份，不足兩位時(shí)，前面補(bǔ)“ 0”，YYY為 年份的后三位。2、文件內(nèi)容該文件卜每月一個(gè)，用Access數(shù)據(jù)庫(kù)后建立，表名為tabSoilMoistData，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：序號(hào)字段名類型長(zhǎng)度內(nèi)容說(shuō)明1ObservDateChar8觀測(cè)日期日期（關(guān)鍵字）2EndTimeChar4取土完成時(shí)間時(shí)分(HHMM)3SoilMoistuer5cmChar35厘米土壤相對(duì)濕度4SoilMoistue

38、r10cmChar310厘米土壤相對(duì)濕度5SoilMoistuer20cmChar320厘米土壤相對(duì)濕度6SoilMoistuer30cmChar330厘米土壤相對(duì)濕度7SoilMoistuer40cmChar340厘米土壤相對(duì)濕度8SoilMoistuer50cmChar350厘米土壤相對(duì)濕度9SoilMoistuer100cmChar3100厘米土壤相對(duì)濕度10SoilMoistuer150cmChar3150厘米土壤相對(duì)濕度11SoilMoistuer180cmChar3180厘米土壤相對(duì)濕度附件3：自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站上傳數(shù)據(jù)文件格式自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站上傳數(shù)據(jù)文件是指自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站上

39、傳至省級(jí)氣象通信部門或中 國(guó)氣象局氣象信息中心的數(shù)據(jù)文件。該文件為每日2120時(shí)各正點(diǎn)的自動(dòng)觀測(cè)的土壤濕度數(shù)據(jù) 和人工烘土稱重法觀測(cè)的土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)，在次日8時(shí)（北京時(shí)）形成。1、文件名Z_O_AMS_DAY_C5_IIiii_yyyyMMddhhmmss.txt其中：Z_O_AMS_DAY_C5為固定編碼；IIiii為測(cè)站的區(qū)站號(hào)；yyyyMMddhhmmss為文件生成的時(shí)間（國(guó)際時(shí)），其中：yyyy為年，4位；MM為月，2 位；dd為日，2位；hh為小時(shí)，2位；mm表示為分鐘，2位；ss為秒，2位；txt固定編碼，表 示此文件為ASCII格式。在年月日時(shí)分秒中，若位數(shù)不足高位補(bǔ)“0”。2、文件格式自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站上傳數(shù)據(jù)文件為順 序數(shù)據(jù)文件，共27條記錄，第1條記錄為本站基本參數(shù)，共23個(gè)字節(jié)；第225條記錄為每小 時(shí)自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站的土壤濕度數(shù)據(jù)，每條記錄為174個(gè)字節(jié)；第26條記錄為烘干稱重法測(cè) 定的土壤濕度數(shù)據(jù)，共50個(gè)字節(jié)，若該日未進(jìn)行人工取土，則該條記錄省略。最后一條記錄的 后面加上“=”，表示數(shù)據(jù)結(jié)束，其它各條記錄尾用回車換行“ ”