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小型气象站系统

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-04-13  来源:中国建筑电气网
 小型气象站系统

 

刘尚桥         

中国建筑设计咨询有限公司

 

小型气象站系统是一款便于携带、使用方便、测量精度高,一体化结构设计,集成多项气象要素的可移动观测系统,可以采集温度、湿度、风向、风速、太阳辐射、雨量、气压、光照度等多项信息。

一、系统功能描述

1.风速(风向)测试

高动态性能测风传感器有风速传感器、风向传感器和传感器支架组成。风杯和风向标尾翼板用轻质高强度非金属材料制造。它的动态性能好、线性精度高、灵敏度高、测量范围宽、互换性好、抗风强度大,电路抗雷电干扰能力强,寿命长、工作可靠。

2.温湿度测试

温湿度测试通过温湿度传感器实现,采用专用温湿度传感器补偿电路和线性化处理电路,温湿度传感器性能可靠,使用寿命长,响应速度快。

采用高精度专用铂电阻作为“感湿组件”,配备先进的硬件电路和温度补偿处理技术,达到了整体良好的线性和较高的准确度,并且采用“感湿探头”和“变送电路”分体处理,外配防辐射通风罩,有效的阻止了外界环境对传感器采集精度的影响。

3.雨量测试

降水是指从天空降落到地面上的液态或固态(经融化后)的水。降水量是指某一时段内的未经蒸发、渗透、流失的降水,在水平面上积累的深度,以毫米(mm)为单位,取一位小数。观测每分钟、时、日降水量,并存储每分钟降水量资料。

4.紫外辐射测试

紫外辐射表用于对紫外辐射的检测,是一种测量UVA、UVB和UVAB波长太阳紫外辐射的精密仪器。其光谱范围在400~700nm,响应时间:小于10秒(99%),非常适合对环境、建筑、材料老化、大气污染等紫外线的检测。

5.光照度测试

光照度传感器采用对弱光也有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器;具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点,适用于各种场所。

6. PM2.5测试

激光测尘仪是以激光为光源、符合本质安全要求的快速测尘仪器。本仪器可以直读质量浓度(mg/m3),携带方便、操作简单,适用于室内外环境中可吸入颗粒物(PM10)浓度的检测。

二、 系统设计方案

1.系统设计特点

1.1便携式结构设计

采集器与传感器采用一体化设计,无需安装拆卸工作,开箱即可测量,可以放在各种现场环境的随意位置监测使用。

1.2通讯方式

系统支持多种通讯方式,可以通过RS232/RS485/USB等标准通讯接口与PDA(掌上电脑)、笔记本电脑等设备在现场读取数据,也可以实现本地远距离(不大于1000米)数据通讯。

1.3断电保护模式

数据采集器采用高性能微处理器为主控CPU,大容量内置存储器,便携式防震结构,工业控制标准设计,适合在恶劣工业或野外环境中使用,且具有断电保护功能,断电后已存储的数据不会丢失,当交流电停电后,由太阳能电池板和充电电池供电,可持续工作48小时以上。

1.4平台要求低

自动气象站监测系统管理软件在Windows XP以上系统环境即可运行,实时监测显示各路数据,与打印机相连自动打印存储数据,数据存储格式为EXCEL或PDF标准文件格式,可以生成数据图表,供其它软件调用。

1.5测量精度高

一体化的风向风速仪,体积小巧,方便用户将仪器携带到恶劣的环境中使用,测量精度高,稳定性可靠,可以根据使用需要进行手持方式观测。

1.6绿色节能

系统功耗低,采用绿色节能设计,若用太阳能电池板供电方式,可以保证在无电地区长期使用;也可以采用市电或汽车电源等方式供电。外部采用抗恶劣环境结构设计,在恶劣的天气条件下不影响仪器的使用效率,可以在雷雨、风雪环境中持续不间断工作。

2.系统架构图

3.小型气象站系统配置下列传感器:

3.1数字风速传感器

高动态性能的测风传感器用于风速、风向的信息拾取,它是由风速传感器、风向传感器和传感器支架组成,风杯和风向标尾翼板用轻质高强度非金属材料制造。具备动态性能好、线性精度高、灵敏度高、测量范围宽、互换性好、抗风强度大,电路抗雷电干扰能力强,寿命长、工作可靠等特点。

1)风速传感器

风速传感器的感应元件为三杯式风杯组件,信号变换电路为光电转换电路。在水平风力驱动下风杯组旋转,通过主轴带动磁棒盘旋转,其上的数十只光电管通过旋转码盘感应除脉冲信号,其频率随风速的增大而线性增加。

2)风向传感器

风向传感器的感应元件为前端装有辅助标板的单板式风向标。角度变换采用的是七位格雷码光电码盘。当风向标随风旋转时,通过主轴带动码盘旋转,每转动2.8125º,位于码盘上下两则的七组发光与接收光电组件就会产生一组新的七位并行格雷码,经整形、倒相后输出显示。

3.2温湿度传感器

温湿度传感器用于温湿度信息的拾取,采用专用的温湿度传感器补偿电路和线性化处理电路。其中温度的测量范围为-20+80℃,准确度优于±0.5℃(0~+50℃);湿度的有效测量范围为10~95%,准确度为±2%(20~+95%RH,20℃),±3%(10~20%RH,20℃);并且外配防辐射通风罩,有效的阻止了外界环境对传感器采集精度的影响。

3.3雨量传感器

雨量传感器将对每分钟、时、日降水量,存储每分钟降水量资料,并将降雨量转换为可以进行计量的物理信号。设备的盛水口径为Φ200mm,精准度为±4%。

3.4紫外辐射表

紫外辐射表是一种测量UVA、UVB和UVAB波长太阳紫外辐射的精密仪器。其适应工作温度为-50℃~+50℃,精准度<5%,测量范围0~2000W/m2

3.5日照时数传感器

日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120w/m2时间段的总和,其日照时数精度为>90%,响应时间为<1ms,仪器本身没有移动部件、不需供电,能够长期观测使用。

3.6太阳总辐射表

太阳总辐射表用于对太阳辐射的检测,测量光谱范围为0.3-3μm的太阳总辐射,测试范围为0~2000W/m2,精度<5%,响应时间为4≤30秒(99%)。

3.7光照度传感器

光照度传感器用于日常光照的测量,测量范围200~200000Lux,光谱范围400—700(nm)可见光,测量误差可控制在小于±7%。

3.8气象生态环境检测仪

气象生态环境检测仪用于对日常气象信息的检测,通过轻触薄膜按键,可以在屏幕中清晰的显示出文字以及相关图形等数据信息,例如日期、时间、气象要素瞬时值、小时累计量及最大值、日累计量及最大值等;其工作环境可适用于-40℃~+70℃,相对湿度小于90%的环境中,精准度为0.5%,同时具有停电保护功能。

3.9激光测尘仪

激光测尘仪可直读颗粒物质量浓度(mg/m3),1分钟即可结果。采样标准时间为1分钟,还设有0.1、1分钟或是根据现场的使用需要任意设定采样时间。当颗粒物浓度超标、粉尘浓度超标时,系统具备报警功能。

三、结束语

自动气象站用于采集温度、湿度、风向、风速、太阳辐射、雨量、气压、光照度、露点等多项信息并做出公告和趋势分析,对于这些采集的信息,可以通过网络进行远程的数据传输以及实时的气象状况监测,通过系统集成,将室外的气象信息发布到信息发布系统中,为人们以及相关的楼宇自控、能耗计量系统提供真实可靠的气象数据参考。


 
 
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