DZB1型便攜式自動氣象站的安裝與應用*

李紅英，田 苗，尹育紅

（1.新疆石河子烏蘭烏蘇農業(yè)氣象試驗站，新疆 石河子 832000；2.新疆石河子炮臺氣象站）

1 引言

DZB1便攜式自動氣象站是華云升達公司研發(fā)的高性能、高精度、高可靠性的綜合地面觀測設備，安裝方便，便于移動，支持太陽能供電，可測量氣溫、濕度、氣壓、風向、風速、降水等氣象要素，也可根據需要裝配特殊觀測項目，數據傳輸支持本地通信和移動GPRS并入地面氣象監(jiān)測網，并可以及時高效的提供特定地點附近的氣象數據，為相關部門的應急指揮、氣象服務提供有力的氣象保障，在拓展常規(guī)氣象觀測和應急保障服務方面具有重要的作用。

DZB1型便攜式自動站采用三角架式結構，需要裝配的部件有支架、采集器機箱、通風防輻射罩、雨量傳感器、電池箱、太陽能板、風桿、一體化風向風速傳感器以及附件和電纜，所有接插件均采用航空接插標準，安裝簡單，使用方便快捷。軟件采用OSM2010地面測報軟件，可通過GPRS傳輸經過中心站進入區(qū)域站網，實現監(jiān)測與傳輸同步進行，極大地增強了局地小氣候監(jiān)測，為氣象服務與災害應急服務能力提供有力的氣象保障。

2 設備安裝及注意事項

場地選擇盡可能符合氣象觀測規(guī)范要求，使用外接電源時注意安全防護及保護接地[1]。

標準配置的DZB1型便攜式自動氣象站觀測的項目為溫度、濕度、雨量、氣壓和風向風速，除風向風速傳感器與本地自動站型號不同外，其余的傳感器均與區(qū)域站和自動站相同，本文著重介紹風傳感器的安裝。

2.1 XFY3-1型螺旋漿式風傳感器

XFY3-1型螺旋漿式風傳感器具有護強風、耐腐蝕、測風范圍寬、氣動性能好、工作穩(wěn)定可靠、使用方便等特點。風速信號的變換采用機電一體電磁感應原理，輸出風速信號頻率與螺旋的轉速成正比。風向信號變換采用精密導電塑料電位器作為角度傳感器元件，安裝在固定機身座內，通過該電位器來感知葉輪角，一個已知的激勵電壓作用于電位器，輸出電壓與葉輪角成比例。上機身通過尾翼和風的作用帶動風向電位器輸出0～2.5 V（對應0～360°）的直流電壓風向信號。

為了便于安裝，廠家在設計時在風桿及立架上標有指北線及水準儀，在架設支架時應調節(jié)地理南北方向，使風桿的指北標線指向北方。風傳感器黑色機身上有一黑色凸起的指北線，上標有“N”字，線的下端指向指北定位凹槽，指北定位卡環(huán)上有一定位凸塊位于指北針中心，與風向傳感器定位凹槽嚙合后指針對準地理北方向。先將指北定位卡環(huán)套在固定管上，再將風傳感器裝在固定管上，然后上移指北針定位卡環(huán)，使卡環(huán)上的定位凸塊嵌入風傳感器的定位凹槽內，并轉動指北定位卡環(huán)使指針指向正北，并緊固卡環(huán)和風傳感器。

2.2 太陽能電池板

太陽能電池板的，方位角為南偏西約10°，仰角為當地緯度加10°。

2.3 TG04通信模塊數據卡

TG04通信模塊數據卡的安裝與交通站和旅游站的相差較大，需要打開主采集箱外罩，拆下TG04模塊，打開SIM卡蓋板，所用SIM卡最好為Mini SIM卡，尺寸規(guī)格為15 mm×25 mm，即通常用的大卡，以減小因通信卡接觸不良帶來的故障。

其它傳感器的安裝、連接同區(qū)域站的設備安裝要求。

3 設備通信及應用

3.1 本地終端通信

準備電腦筆記本（運行環(huán)境DOTNET4.0以上）、USB轉串口適配器DB9公口、配套軟件OSM2010應用軟件。（1）下載并安裝運行環(huán)境DOTNEThe4.0，這是軟件運行所必要的運行支持環(huán)境。（2）安裝USB-t0-Serial，軟件安裝完成后，查找并記住相應端口號（將用于相應的端口號應用軟件）。（3）安裝運行監(jiān)控軟件SAWSS，業(yè)務應用軟件OSSMO與自動站運行的程序相同。軟件設置管理密碼為用戶名：huayun，密碼：123456，將串口速率設置為 9600，8，n，1，握手協(xié)議設置為0。（4）原始數據以日期為單位存放在AwsSource目錄中。

3.2 GPRS中心站遠程通信

3.2.1 中心站的設置

DZB1便攜站在自建中心站服務器時，中心站軟件上“廠商型號”選擇華云CAWS3000_JT（華云交通站），端口設置為 219.140.167.83：5004 TCP，要素選擇“風向、風速、溫、濕、壓、雨”六要素。

3.2.2 分鐘宏、小時宏，導入配置數據庫

分鐘宏：<>

小時宏：<>

上 述 字 段 中 ，TT 、AC、AD、AE、AF、AEMX、AFMX、AFMXT、AA、AB、AAMX、ABMX、ABMXT、XXX、B1B、BC、BCMX、BCMXT、BCMN、BCMNT、BD、BDMN、BDMNT、BP、BPMX、BPMXT、BPMN、BPMNT、BA、BB、UA、UB、BA和BB分別表示：時間、二分風向、二分風速、十分風向、十分風速、最大風向、最大風速、最大風速時間、瞬時風向、瞬時風速、極大風向、極大風速、極大風速時間、無效數據、一分鐘降水、空氣溫度、最高溫度、最高溫度時間、最低溫度、最低溫度時間、濕度、最低濕度、最低濕度時間氣壓、最高氣壓、最高氣壓時間、最低氣壓、最低氣壓時間、小時降水、分鐘降水、電源狀態(tài)、采集器溫度、小時降水和分鐘降水。

3.2.3 配置通信模塊TG04

使用華云尚通本地維護管理軟件，“自動檢測”到的“通訊服務器”型號為“HY811-G-HY811-015-017”，主要配置為中心站參數、終端參數、通訊服務器接入方式、串口參數，配置參數完全與交通站和旅游站相同。

值得注意的是，通訊服務器的接入方式必須是“7分鐘數據保全機制”，“系統(tǒng)狀態(tài)”信息“ST0730”中的設備狀態(tài)“ST”后得字符“07”表示“數據傳輸狀態(tài)”，“30”表示已經附著連接上GPRS網絡，說明TG04已經連網并正常工作。

遠程接入方式的數據下載，可從區(qū)域站網或保障中心每月下發(fā)的業(yè)務數據中獲取。

4 設備的維護

4.1 設備接口

DZB1便攜站采用的是本地不常使用的HY1100采集器，支持遠程通信和本地通信同時工作，通道功能完善且可重新定義，各通道功能描述如下：模擬通道“CH1”定義為溫度通道，“CH2+”定義為濕度通道，“CH2-”定義為風向通道，數據通道“D1”定義為雨量，“D2”定義為風速，串口通道RS232-1定義為氣壓通道，RS232-2定義為GPRS遠程通信通道或北斗通信，串口DB9公口（實為RS232-0）為本地通信直連通信接口，其余各通道為備份擴展功能接口。

4.2 傳感器故障判斷

4.2.1 風傳感器故障

風傳感器采用天津海發(fā)技術開發(fā)中心研制生產的XFY3-1螺旋槳式風傳感器，工作電壓12 V，風向輸出信號為風向電位器輸出直流0～2.5 V （對應0～360°），轉動風向標其輸出端電壓應變化，否則說明線路有故障或風向有故障；風速信號為電壓值在0～4.9 V間變化的0～990 Hz的脈沖方波信號，風杯停轉時輸出電壓值應為4.9V左右，風杯轉動時其電壓值應隨其轉速變化在0～4.9 V間跳動，其風速V（m/s）與頻率F（Hz）的換算公式為V=0.096×F。風杯轉動1圈，其輸出為3個周期的脈沖信號。其傳感器接線盒從左到右依次為“風向（綠色）、電源+（紅色）、屏蔽（藍色）、風速（黃色）、5V（空）、電源-（黑色）”。

在特殊緊急情況下，可直接用中環(huán)天儀公司生產的EL5-1A、EL15-2D代替風速 和風向，紅、藍線為電源正負極，黃綠線為風速和風向信號。

4.2.2 溫濕度傳感器故障

溫濕度傳感器DHC2的判斷：溫度探頭為PT100鉑電阻，“黃、白、綠、灰”4個顏色的引腳對應標準鉑電阻的顏色為“紅、紅、黃、黑”，其“黃、白”與“綠、灰”引腳間的斷電測試電阻應為幾個歐姆，“黃、白”與“綠、灰”引腳間的電阻應為100 Ω左右，且隨溫度每升高1℃，電阻上升0.385 Ω，在溫度為0℃時，電阻值為100 Ω；濕度信號為一個“0～1 V”的直流電壓信號，對應相對濕度范圍為“0%～100%”，輸出引腳線為“棕”色。引腳“紅、橙”接電源負極，引腳“藍”色接電源正極。

4.2.3 氣壓傳感器故障

氣壓傳感器采用PTB210，串口通信參數9600，e，7，1，加電調試時會自動顯示出氣壓、溫度等，可用來判斷是否正常，功能引腳為：引腳“綠、灰、蘭、橙”對應“RX、TX、G、V”（收、發(fā)、地、電源）。

4.2.4 雨量傳感器故障

雨量傳感器為SL3-1，計量精度0.1 mm，利用磁鋼掃描干簧管產生一個計量脈沖，可用萬用表蜂鳴檔測量其通斷，判斷工作是否正常。

5 小結

本文通過詳細介紹DZB1便攜式自動氣象站的安裝、調試、應用、維修以及相關傳感器的基本原理，可為用戶的安裝和使用提供參考，使DZB1便攜式自動氣象站能更好、更快地開展地面氣象監(jiān)測服務，同時對區(qū)域站的安裝維修也有一定的借鑒意義。