廣西自動氣象站計量檢定智能顯示平臺的研制

陶偉，張喜鴻

（廣西區(qū)氣象技術(shù)裝備中心，廣西 南寧 530022）

廣西自動氣象站計量檢定智能顯示平臺的研制

陶偉，張喜鴻

（廣西區(qū)氣象技術(shù)裝備中心，廣西 南寧 530022）

為了實現(xiàn)計量檢定的智能化，更高效快捷的完成計量檢定工作，提出設(shè)計研發(fā)自動氣象站計量檢定智能顯示平臺。該平臺可用于新型國家自動氣象站（DZZ5型）設(shè)備的檢定，也可以用于多要素區(qū)域自動氣象站（DZZ5型）設(shè)備的檢定，不需要人工發(fā)送命令請求傳感器觀測值，還可依據(jù)《JJG（氣象）自動氣象站傳感器檢定規(guī)程》自動判斷傳感器是否超差。

自動氣象站；計量檢定；智能；

引言

隨著氣象現(xiàn)代化改革的步伐，地面觀測已基本實現(xiàn)自動化，檢定工作也越來越重要，不僅僅需要對新型國家自動氣象站設(shè)備進行計量檢定，同樣也需要對區(qū)域自動氣象站設(shè)備進行計量檢定，保證各個傳感器“不帶病”運行，使自動氣象站觀測更加準(zhǔn)確無誤。廣西全區(qū)目前已建成國家自動氣象站、區(qū)域自動氣象站共有2500多套，需要對各個要素的傳感器進行計量檢定，工作量在成倍增加。

1 計量檢定工作現(xiàn)狀

新型國家自動氣象站1分鐘自動回傳一次觀測數(shù)據(jù)，并顯示在業(yè)務(wù)軟件ISOS上，頻次較慢，計量檢定工作人員使用起來比較費時。新型國家自動氣象站的CAWS3000采集器具有形成實時數(shù)據(jù)的功能，但是，需通過采集器命令請求。多要素區(qū)域自動氣象站1小時自動回傳一次觀測數(shù)據(jù)，頻次更慢，不適應(yīng)計量檢定工作的要求。同樣，多要素區(qū)域自動氣象站QML201采集器也能形成實時數(shù)據(jù)。

由于還沒有專門的計量檢定平臺，工作人員還是通過ISOS業(yè)務(wù)軟件或者串口調(diào)試工具獲取數(shù)據(jù)。工作人員在評判儀器是否超差時，還沒有借助工具，而是通過人力。在計量檢定工作量成倍增加的今天，需要一個更智能的檢定平臺。

2 廣西自動氣象站計量檢定智能顯示平臺系統(tǒng)設(shè)計

為了將自動化技術(shù)應(yīng)用于計量檢定業(yè)務(wù)，廣西自動氣象站計量檢定智能顯示平臺以計算機為載體，利用電子技術(shù)完成平臺搭建，采用C#語言完成平臺的軟件部分。操作簡單、快捷，操作流程如下圖1.

圖1 計量檢定智能顯示平臺工作流程圖

3 廣西自動氣象站計量檢定智能顯示平臺功能設(shè)計

廣西自動氣象站計量檢定智能顯示平臺主要用于新型國家自動氣象站（DZZ5型）設(shè)備和多要素區(qū)域自動氣象站（DZZ5型）設(shè)備的檢定。該平臺以計算機為載體，容易安裝、維護，操作簡便，主要功能模塊有串口設(shè)置模塊、模式切換模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、采集間隔設(shè)置模塊、常規(guī)要素超差識別模塊等等。平臺流程圖和界面圖如下。

圖2 計量檢定智能顯示平臺界面圖

圖3 計算機與自動氣象站的連接圖

3.1 串口設(shè)置模塊

串口設(shè)置模塊是為了保證計算機能與任意協(xié)議的RS-232進行通信。

3.1.1 串口連接關(guān)系

平臺連接關(guān)系簡單，在計算機端，通信線的DB9頭連接RS-232串口或者USB轉(zhuǎn)RS-232口，在自動氣象站端，冷軋頭中的3根線分別接入自動氣象站的RXD、TXD、GND。

3.1.2 串口設(shè)置

用戶可以根據(jù)所使用RS-232串口的情況，在平臺上對串口參數(shù)進行設(shè)置。串口號默認(rèn)設(shè)置為COM1，用戶可選范圍是COM1～COM20；波特率默認(rèn)設(shè)置為9600，用戶可選波特率值為300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200；校驗位默認(rèn)設(shè)置為None，用戶可選校驗位為None、Odd、Even；數(shù)據(jù)位默認(rèn)設(shè)置為8，用戶可選數(shù)據(jù)位為5、6、7、8；停止位默認(rèn)設(shè)置為1，用戶可選停止位為1、1.5、2；在自動站設(shè)備正常開啟，計算機連接點擊“打開串口”按鈕后，平臺即可與自動氣象站進行通信。

3.2 模式切換模塊

平臺有采集模式和調(diào)試模式，用戶可以根據(jù)需求切換，點擊“調(diào)試模式”或“采集模式”選擇按鈕即可進入相應(yīng)的模式。

在調(diào)試模式下，用戶可以通過手動輸入采集器命令，獲取采集器原始數(shù)據(jù)并顯示在平臺上。用戶可通過獲取的原始數(shù)據(jù)進行故障診斷，判斷是通訊類故障、采集類故障、還是傳感器故障。

在采集模式下，平臺自動向采集器發(fā)送對應(yīng)的實時數(shù)據(jù)命令，獲取實時數(shù)據(jù)后，通過解析，將各個要素觀測值顯示在對應(yīng)的顯示框中。

用戶在進行模式切換過程中，顯示框中的觀測數(shù)據(jù)會自動清除。

3.3 數(shù)據(jù)顯示模塊

平臺設(shè)置有兩個顯示部分，一部分顯示原始數(shù)據(jù)；另一部分分欄顯示各個要素的實時觀測值，顯示要素包括：氣壓、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、蒸發(fā)、雨量、能見度、草溫、地表溫度、5cm地溫、10cm地溫、15cm地溫、20cm地溫、40cm地溫、80cm地溫、160cm地溫、320cm地溫。實時數(shù)據(jù)更新一次，時間欄顯示的時間會變換一次顏色，以提示實時數(shù)據(jù)已更新。

用戶還可以根據(jù)需要設(shè)置字體大小。室內(nèi)檢定顯示屏尺寸大，可以選擇大號字體，檢定人員可以同時進行檢定操作和查看數(shù)據(jù)。室外檢定一般是通過筆記本電腦進行數(shù)據(jù)查看，這樣就需選擇小號字體。

3.4 采集間隔設(shè)置模塊

平臺的采集間隔可以設(shè)置為3～10s。由于不同要素采集間隔也不相同，采集器每1s對風(fēng)向、風(fēng)速傳感器采集一次，每10s對溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、地溫傳感器采集一次，因此，在檢定不同要素的傳感器時，有必要設(shè)置不同的采集間隔。

3.5 常規(guī)要素超差識別模塊

依據(jù)《JJG（氣象）自動氣象站傳感器檢定規(guī)程》的規(guī)定，溫度傳感器的允許誤差為±0.2℃，檢定點為0℃和30℃；氣壓傳感器的允許誤差為±0.3hPa，檢定點為950 hPa、1000 hPa和1050 hPa；濕度傳感器的允許誤差為±4%RH（小于80%RH）或±8%RH（大于80%RH），檢定點為30%RH和80%RH；風(fēng)向傳感器的允許誤差為±5°，檢定點為0°、90°、180°和270°；風(fēng)速傳感器的允許誤差為±（0.5+0.03V）（V表示風(fēng)速），檢定點為2m/s、5 m/s、10 m/s、20 m/s、30 m/s；蒸發(fā)傳感器的允許誤差為±1.5%h（h表示水位高度），檢定點為20mm、40 mm、60 mm、80 mm和100 mm。

在程序設(shè)計時，通過算法判斷當(dāng)前檢定的傳感器的測量值是否超出允許誤差，如果所檢測的傳感器超出允許誤差，平臺將對應(yīng)的要素觀測值顯示為紅色，否則觀測值顯示為黑色。

4 結(jié)語

自動氣象站計量檢定智能顯示平臺完成后，不需要人工發(fā)命令請求實時數(shù)據(jù)，可以大大減少檢定工作的工作量。平臺還可以自動提示超差的儀器，以提高檢定工作的質(zhì)量，也為檢定工作人員提供方便。使計量檢定工作趨于自動化、智能化。

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The intelligent display platform of metrological verification of Automatic Weather Station in Guangxi

Tao Wei，Zhang Xihong
（Guangxi Meteorological Center of Technology and Equipment；Nanning 530022，China）

In order to implement the intelligent of the metrological verification，more efficiently and fast complete the metrological verification，the need of researching and design automatic weather station metrological verification intelligent display platform was put forward.This platform can be used in the verification of new type of automatic weather stations （DZZ5 type）and can also be used in regional automatic weather stations（DZZ5），do not need to send orders manually to request sensor measurements，and can also automatically determine the overproof according to the JJG （meteorological）automatic meteorological station sensor verification regulation

Automatic Weather Station；metrological verification；Intelligent

P415.1+2

A

1673-8411（2015）04-0094-03

2015-08-12

陶偉（1983-），男，學(xué)士，工程師，主要從事氣象技術(shù)保障工作。