dzz4型區(qū)域氣象站組成及原理

DZZ4型區(qū)域自動(dòng)氣象站組成及原理

2016年8月DZZ4區(qū)域自動(dòng)氣象站系統(tǒng)圖DZZ4區(qū)域自動(dòng)氣象站系列介紹系列要素內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)配置采集器型號2要素溫度、雨量WUSH-RG4要素風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、雨量WUSH-BH45要素風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、雨量WUSH-BH66要素風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓、雨量WUSH-BH67要素風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓、雨量、能見度WUSH-BH67要素及以上風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓、雨量、能見度+其他WUSH-BH6數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，是可編程控制系統(tǒng)，通過其內(nèi)置程序控制傳感器采樣頻率，實(shí)現(xiàn)不同氣象要素的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、存貯和傳輸。

WUSH系列采集器是依據(jù)中國氣象局《第二代自動(dòng)氣象站功能規(guī)格需求書》要求開發(fā)的新一代數(shù)據(jù)采集器?；赪USH系列采集器組成的區(qū)域站簡稱為DZZ4新型區(qū)域站。WUSH-RG采集器測量要素（3個(gè))(溫度、0.1mm雨量、0.5mm雨量)主要特點(diǎn)：低功耗，可靠性強(qiáng)可同時(shí)接入2個(gè)雨量傳感器1個(gè)RS232串口

WUSH-BH4采集器接口類型用途數(shù)量模擬口溫度、濕度、5格雷碼數(shù)字口格雷碼風(fēng)向1頻率口雨量、風(fēng)速2RS232本地通信，GPRS2電源輸入供電電源輸入2注：從產(chǎn)品規(guī)劃要求，目前WUSH-BH4只支持4個(gè)要素，4要素以上需使用WUSH-BH6采集器。WUSH-BH6采集器接口類型用途數(shù)量模擬口溫度、濕度2格雷碼數(shù)字口格雷碼風(fēng)向1頻率口雨量、風(fēng)速2RS232終端操作、GPS對時(shí)、傳感器4RS485傳感器、業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)通信1CAN主、分采集器通信1電源輸入供電電源輸入2注：WUSH-BH6除了自身所有通道外，支持分采集器的擴(kuò)展，可定制開發(fā)。傳感器傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其它裝置或器官。區(qū)域站觀測一般以常規(guī)要素為主，主要有溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、雨量和能見度。WUSH-TW100溫度傳感器測量原理：

鉑電阻溫度傳感器利用金屬鉑在溫度變化時(shí)自身電阻值也隨之改變的特性來測量溫度。

鉑電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣。

通常使用的鉑電阻溫度傳感器零度阻值為100Ω，電阻變化率為0.385Ω/°C。ZQZ-TW溫度傳感器接線圖四線制測溫法換算公式（Rt=100+0.385t）100107..720℃Pt電阻R/Ω溫度T/℃0℃DHC2濕度傳感器測量原理：濕敏電容測量元件在處于測量狀態(tài)時(shí)，當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，空氣中的水汽被吸濕膜吸收或釋放，使得電容兩極板間的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電容量的變化，其電容量的變化與相對濕度成正比，經(jīng)過校準(zhǔn)即可建立測量元件的電容量和空氣濕輸度的函數(shù)關(guān)系。自動(dòng)氣象站所用的是濕度傳感器出的電壓信號。工作電壓為+12V，輸出信號電壓為0～1V（對應(yīng)0～100%RH）白黃綠黑棕藍(lán)紫紅濕度信號0-1V+12V電源地信號地屏蔽DHC2濕度傳感器接線圖0V0.2V20%輸出電壓/V濕度/RH

RH=V*100%0注：濕度傳感器本身含溫度探頭，精度要求不高場合可直接使用。風(fēng)傳感器ZQZ—TF系列測風(fēng)傳感器由風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器組成。測量原理：

風(fēng)速傳感器的感應(yīng)組件為三杯式風(fēng)杯組件，信號變換電路為霍爾開關(guān)電路。在水平風(fēng)力驅(qū)動(dòng)下風(fēng)杯組旋轉(zhuǎn)，通過主軸帶動(dòng)磁棒盤旋轉(zhuǎn)，其上的數(shù)36只小磁體形成18個(gè)小磁場，風(fēng)杯組每旋轉(zhuǎn)一圈，在霍爾開關(guān)電路中感應(yīng)出18個(gè)脈沖信號。其頻率隨風(fēng)速的增大而現(xiàn)行增加。其校準(zhǔn)公式為：V=0.1F（V:風(fēng)速，單位：米/秒F：脈沖頻率，單位：赫茲）風(fēng)速傳感器14風(fēng)向傳感器測量原理：

風(fēng)向傳感器的感應(yīng)元件為風(fēng)向標(biāo)組件。當(dāng)風(fēng)向標(biāo)組件隨風(fēng)想旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)主軸及碼盤一同旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)動(dòng)2.8125°，位于光電器件支架上下兩邊的七位光電變換電路就輸出一組新的七位并行格雷碼，經(jīng)整形電路整形并反相后輸出。

七位格雷碼，如239度為11111110度為0000000ZQZ-TF型風(fēng)傳感器接線定義淡藍(lán)12芯插頭白紅紫棕橙黃(空)藍(lán)綠灰黑風(fēng)速電源+5V風(fēng)向信號D3風(fēng)向信號D2風(fēng)向信號D1風(fēng)向信號D0風(fēng)向信號D4風(fēng)向信號D5風(fēng)向信號D6風(fēng)速信號WS風(fēng)向電源+5V地屏蔽SL3-1雙翻斗雨量傳感器測量原理：

雙翻斗雨量傳感器主要由承水器(常用口徑為20cm)、上翻斗、匯集漏斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗和干簧管等組成。承雨器收集的降水通過漏斗進(jìn)入上翻斗，當(dāng)雨水積到一定量時(shí)，由于水本身重力作用使上翻斗翻轉(zhuǎn)，水進(jìn)入?yún)R集漏斗。降水從匯集漏斗的節(jié)流管注入計(jì)量翻斗時(shí)，就把不同強(qiáng)度的自然降水，調(diào)節(jié)為比較均勻的降水強(qiáng)度，以減少由于降水強(qiáng)度不同所造成的測量誤差。當(dāng)計(jì)量翻斗承受的降水量為0.1mm時(shí)，計(jì)量翻斗把降水傾倒到計(jì)數(shù)翻斗，使計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次。計(jì)數(shù)翻斗在翻轉(zhuǎn)時(shí)，與它相關(guān)的磁鋼對干簧管動(dòng)作一次。干簧管因磁化而瞬間閉合一次。這樣，降水量每次達(dá)到0.1mm時(shí)，就送出去一個(gè)開關(guān)信號，采集器就自動(dòng)采集存儲0.1mm降水量。雙翻斗雨量傳感器結(jié)構(gòu)圖氣壓傳感器測量原理：

硅膜盒電容式氣壓傳感器的感應(yīng)元件是電容式硅膜盒。當(dāng)該變?nèi)莨枘ず型饨绱髿鈮毫Πl(fā)生變化時(shí)，單晶硅膜盒的彈性膜片隨著發(fā)生形變而引起硅膜盒平行電容器電容量的改變，通過測量電容量來計(jì)算本站氣壓。

氣壓傳感器是一種智能傳感器，內(nèi)置數(shù)據(jù)處理器，通過通信口可直接輸出氣壓數(shù)據(jù)。PTB220/DYC1氣壓傳感器接線定義供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)是自動(dòng)氣象站最主要的外部設(shè)備，自動(dòng)氣象站的設(shè)計(jì)很大程度上取決于它的供電方式，自動(dòng)氣象站供電電源應(yīng)具有高穩(wěn)定性的特點(diǎn)。區(qū)域站可采用市電、太陽能、風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)供電。鑒于區(qū)域站微功耗的特性，除少數(shù)氣候特征不適合太陽能使用以外，建議選用太陽能供電方式。太陽能供電系統(tǒng)原理太陽能板太陽能板主要性能：開路電壓（V）20.1V短路電流（A）5.21A工作電壓（V）17.5V工作電流（A）4.78A太陽能控制器

太陽能充放電控制器（PV控制器）主要功能是充電和放電的智能控制。

對蓄電池進(jìn)行過充電保護(hù)和過放電保護(hù)，可避免能量源自太陽能電池板的過度充電；當(dāng)負(fù)載運(yùn)行造成蓄電池深度放電時(shí)，會自動(dòng)切斷負(fù)載以保護(hù)蓄電池。蓄電池低電壓切斷功能（深度放電保護(hù)）是通過電壓控制的，當(dāng)蓄電池的電壓達(dá)到11.5V時(shí)，控制器切斷負(fù)載輸出。太陽能控制器連接圖PV控制器指示燈

蓄電池

蓄電池是太陽能供電系統(tǒng)的必備設(shè)備之一，同時(shí)也是保障自動(dòng)站在連續(xù)陰雨天的條件下能正常工作的外圍設(shè)備。電池配置是根據(jù)自動(dòng)站系統(tǒng)整體功耗而設(shè)計(jì)的，一般陰雨天，蓄電池能維持自動(dòng)站7天的正常運(yùn)行。

現(xiàn)用電池型號主要有24AH,38AH,65AH和100AH。通信系統(tǒng)

區(qū)域站主要采用GPRSDTU或CDMADTU技術(shù)實(shí)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的可靠傳輸，采集器通過RS232串口，以規(guī)定的通信協(xié)議與通信模塊進(jìn)行交互并與中心站進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。GPRS通信模塊

區(qū)域站采用GPRSDTU，模塊基于2G網(wǎng)絡(luò)，與數(shù)據(jù)采集器平臺構(gòu)建全透明傳輸。GPRS通信模塊結(jié)構(gòu)

7118通信模塊POWER

正常登錄時(shí)，每8秒左右閃爍一次，其余狀態(tài)均不對。DATA

數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)亮

NET

已找到GPRS網(wǎng)絡(luò)時(shí)亮GPRS通信指示燈

8118通信模塊狀態(tài)

正常登錄時(shí)，同步亮5s暗1次，其余狀態(tài)均不對。數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)亮網(wǎng)絡(luò)

正常登錄時(shí)，同步亮5s暗1次，其余狀態(tài)均不對。

結(jié)構(gòu)件

結(jié)構(gòu)件是自動(dòng)站組成的必備設(shè)備，保證測量儀器達(dá)到規(guī)范觀測要求。自動(dòng)站是在野外露天全天候運(yùn)行，結(jié)構(gòu)件必須具備足夠的強(qiáng)度、防水、防腐蝕等性能。有拉索風(fēng)桿

有拉索風(fēng)桿特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，主桿質(zhì)量較輕，需要拉索固定，抗風(fēng)強(qiáng)度高，但占地面積大，倒伏需要4-5人。無拉索風(fēng)桿

無拉鎖風(fēng)桿主桿質(zhì)量重，自身強(qiáng)度高，采用專用葫蘆和特殊結(jié)構(gòu)可單人倒伏，應(yīng)用較為廣泛，但抗風(fēng)強(qiáng)度不如有拉索風(fēng)桿。立柱

我公司生產(chǎn)的立柱分為1.45米和3米兩種，根據(jù)不同場合使用不同。1.45立柱主要作用固定機(jī)箱、太陽能板和防輻射罩。3米立柱主要固定能見度傳感器，但有些站點(diǎn)安裝設(shè)備較多，也需要用3米立柱。百葉箱

百葉箱是安裝溫、濕度傳感器的防護(hù)設(shè)備。百葉箱的作用是防止太陽對儀器的直接輻射和地面對儀器的反射輻射，保護(hù)儀器免受強(qiáng)風(fēng)、雨、雪等的影響，并使儀器感應(yīng)部分有適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，能真實(shí)地感應(yīng)外界空氣溫度和濕度的變化。

目前百葉箱的材質(zhì)主要是玻璃鋼，它的內(nèi)外部分顏色為白色。38防輻射罩

防輻射罩是玻璃鋼百葉箱的簡易版本，相對結(jié)構(gòu)輕巧、簡單，安裝靈活、方便，在