DZZ4型區(qū)域自動氣象站組成及原理

2016年8月DZZ4區(qū)域自動氣象站系統(tǒng)圖DZZ4區(qū)域自動氣象站系列介紹系列要素內(nèi)容標準配置采集器型號2要素溫度、雨量WUSH-RG4要素風向、風速、溫度、雨量WUSH-BH45要素風向、風速、溫度、濕度、雨量WUSH-BH66要素風向、風速、溫度、濕度、氣壓、雨量WUSH-BH67要素風向、風速、溫度、濕度、氣壓、雨量、能見度WUSH-BH67要素及以上風向、風速、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，實現(xiàn)不同氣象要素的數(shù)據(jù)采集、計算、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)(溫度、0.1mm雨量、0.5mm雨量)主要特點：低功耗，可靠性強可同時接入2個雨量傳感器1個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)字口格雷碼風向1頻率口雨量、風速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)字口格雷碼風向1頻率口雨量、風速2RS232終端操作、GPS對時、傳感器4RS485傳感器、業(yè)務計算機通信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、物理條件（如光、熱、濕度）或化學組成（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、風向、風速、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，當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，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)過校準即可建立測量元件的電容量和空氣濕輸度的函數(shù)關系。自動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0～100%RH）白黃綠黑棕藍紫紅濕度信號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。風傳感器ZQZ—TF系列測風傳感器由風速傳感器和風向傳感器組成。測量原理：

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

風向傳感器的感應元件為風向標組件。當風向標組件隨風想旋轉(zhuǎn)時，帶動主軸及碼盤一同旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)動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型風傳感器接線定義淡藍12芯插頭白紅紫棕橙黃(空)藍綠灰黑風速電源+5V風向信號D3風向信號D2風向信號D1風向信號D0風向信號D4風向信號D5風向信號D6風速信號WS風向電源+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、計量翻斗、計數(shù)翻斗和干簧管等組成。承雨器收集的降水通過漏斗進入上翻斗，當雨水積到一定量時，由于水本身重力作用使上翻斗翻轉(zhuǎn)，水進入?yún)R集漏斗。降水從匯集漏斗的節(jié)流管注入計量翻斗時，就把不同強度的自然降水，調(diào)節(jié)為比較均勻的降水強度，以減少由于降水強度不同所造成的測量誤差。當計量翻斗承受的降水量為0.1mm時，計量翻斗把降水傾倒到計數(shù)翻斗，使計數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次。計數(shù)翻斗在翻轉(zhuǎn)時，與它相關的磁鋼對干簧管動作一次。干簧管因磁化而瞬間閉合一次。這樣，降水量每次達到0.1mm時，就送出去一個開關信號，采集器就自動采集存儲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元件是電容式硅膜盒。當該變?nèi)莨枘ず型饨绱髿鈮毫Πl(fā)生變化時，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)是自動氣象站最主要的外部設備，自動氣象站的設計很大程度上取決于它的供電方式，自動氣象站供電電源應具有高穩(wěn)定性的特點。區(qū)域站可采用市電、太陽能、風光互補系統(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。

對蓄電池進行過充電保護和過放電保護，可避免能量源自太陽能電池板的過度充電；當負載運行造成蓄電池深度放電時，會自動切斷負載以保護蓄電池。蓄電池低電壓切斷功能（深度放電保護）是通過電壓控制的，當蓄電池的電壓達到11.5V時，控制器切斷負載輸出。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)的必備設備之一，同時也是保障自動站在連續(xù)陰雨天的條件下能正常工作的外圍設備。電池配置是根據(jù)自動站系統(tǒng)整體功耗而設計的，一般陰雨天，蓄電池能維持自動站7天的正常運行。

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技術實現(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)議與通信模塊進行交互并與中心站進行雙向數(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，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，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)時亮

NET

已找到GPRS網(wǎng)絡時亮GPRS通信指示燈

8118通信模塊狀態(tài)

正常登錄時，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)時亮網(wǎng)絡

正常登錄時，同步亮5s暗1次，其余狀態(tài)均不對。

結(jié)構(gòu)件

結(jié)構(gòu)件是自動站組成的必備設備，保證測量儀器達到規(guī)范觀測要求。自動站是在野外露天全天候運行，結(jié)構(gòu)件必須具備足夠的強度、防水、防腐蝕等性能。有拉索風桿

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

無拉鎖風桿主桿質(zhì)量重，自身強度高，采用專用葫蘆和特殊結(jié)構(gòu)可單人倒伏，應用較為廣泛，但抗風強度不如有拉索風桿。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，但有些站點安裝設備較多，也需要用3米立柱。百葉箱

百葉箱是安裝溫、濕度傳感器的防護設備。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，保護儀器免受強風、雨、雪等的影響，并使儀器感應部分有適當?shù)耐L，能真實地感應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