1、自动气象站说明书PH自动气象站说明书V10.0单位：武汉新普惠科技有限公司地址：武汉洪山区关山口电话：传真：邮箱：*.com第一章PH自动气象站系统第二章PH自动气象站软件第三章PH气象数据采集仪第四章 气象传感器1风传感器 2温度传感器3湿度传感器4翻斗式雨量传感器5气压传感器6总(散、反)辐射传感器7蒸发传感器8降雪量测量仪9. 轻型百叶箱第五章仪表布线第六章GPRS无线通信模块第七章 气象使用领域1交通运输环境监测2工业民用环境监控3应急预警监测系统4森林防火预警监测5校园科普地理园第一章PH自动气象站系统一系统简介自动气象站系统是一种集气象数据采集、存储、传输和管理于一体的无人值守的气
2、象采集系统。它在工农业生产、旅游、城市环境监测和其它专业领域都有广泛的用途 PH自动气象站用于测量气温、相对湿度、土壤温度、土壤湿度、照度、雨量、风速、风向、气压、辐射等基本气象要素，具有显示、自动记录、实时时钟和数据通讯等功能。 PH自动气象站由气象传感器，PH气象数据采集仪，PH计算机气象软件三部分组成。 PH气象数据采集仪采集并记录各气象数据，采用汉字液晶数据显示，人机界面友好，具有设定参数掉电保护和气象历史数据掉电保护功能，可靠性高。PH气象数据采集仪和计算机之间的通讯方式有有线和 GPRS无线通讯两种方式，采用GPRS无线通讯方式可选用PH1000 GPRS无线数据通讯终端。该自动气
3、象站具有技术先进、测量精度高、数据容量大、遥测距离远、人机界面友好、可靠性高的优点，广泛用于气象、农业、海洋、环境、机场、港口、工农业及交通等领域。二自动气象站系统组网方式PH自动气象站和中心气象计算机之间的组网方式可以采用有线和无线两种组网方式。方式一：有线组网方式。PH自动气象站和气象工作站计算机之间采用RS232总线进行通讯，有效距离30米，还可以通过RS232转485模块将传输距离延长到800米。气象工作站计算机和中心气象计算机之间可以采用互联网进行组网，中心气象计算机可和多台PH自动气象站组成气象监测网络。图1-1 采用RS232总线和互联网组成的气象监测网络（方式一）方式二：GPR
4、S无线通讯方式。在自动气象站直接布线不方便的情况下，可以采取GPRS无线数据通信网络的方式来传输气象数据，中心气象计算机可以和多台PH自动气象站通过移动GPRS无线数据通信网络组成气象监测网络。图2-2 采用GPRS无线通讯方式的自动气象站监测网络图（方式二）方式三：局域网接入方式。通过RS232转LAN模块把采集仪作为局域网中的一部分来进行通讯。这种方式用于在有网线接口的情况下，直接进行仪器和电脑主机的连接。图2-3 采用局域网通讯方式的自动气象站监测网络图（方式三）三安装和联接方法1风传感器的安装风传感器的安装方法见风速传感器使用说明书，风速和风向传感器应垂直的安装在相距1米以上的横臂上，
5、风传感器安装在高处时，应在横臂中央安装避雷针，以防止受雷击损坏。风速传感器输出信号为频率信号，传输距离为02000m, 风向传感器输出电阻信号, 信号传输距离小于3m,通过外接的风向变送器将电压信号变换成电流信号，经过变送的电流信号传输距离也为02000m。变送器安装在室外时，要注意防水。如图1，2，3。 图1.风速传感器的信号图2.风向传感器的信号变送图3. 避雷针的安装2翻斗式雨量传感器的安装 翻斗式雨量传感器的安装调试见翻斗式雨量传感器使用说明书，将传感器按用户要求安装在地面或自制大筒上、铁柱法兰盘上、房屋顶上。调整底盘上三个调平螺钉，使水准泡指示为水平（气泡停留在圆圈中心上），再缓慢将
6、三个固定螺钉拧紧，如水准泡改变，再重新调整，将其固牢。3温度、相对湿度传感器的安装温度、相对湿度传感器需安装在防辐罩内，以防止阳光直射和雨水侵蚀。4计算机和PH气象数据采集仪的连接气象数据采集仪和计算机通过标准全双工串口进行通信，气象数据采集仪通过RS232通信接口连接电脑。还可通过外接RS232-485模块延长通讯的距离。图5. 系统连接图第二章 PH计算机气象软件一 功能简介 软件通过多种组网方式，和自动气象站进行通讯，获取实时、历史气象数据，并能够配置自动气象站采集仪各项参数。软件实时显示当前的气象数据，并将这些数据存储到数据库中，通过软件能非常方便的对数据库中的数据进行查询、统计、分析
7、等处理。软件支持多个自动气象站，和自动气象站之间可采用无线、有线等多种方式进行通讯。 实时数据：当前瞬时气象数据。 历史数据：自动气象站按照所设定的采集周期，记录到采集仪存储芯片中的数据。 （1）创建一个设备： 如下图所示，点击“管理员配置”菜单下的“创建一个设备”子菜单：弹出“创建设备”窗口：选择和填写设备的各项信息后，点击“创建”按钮创建一个设备。（2）修改设备配置： 如下图所示，在设备列表中选择一个设备，点击“管理员配置”菜单下的“修改设备配置”子菜单：弹出配置窗口：（3）采集仪参数设定： 如下图所示，进入“采集仪设定参数”页，点击“读取参数”按钮：弹出“采集仪参数配置”窗口：通过该窗口
8、，可以直接对采集仪各项参数进行配置。（4）数据查询： 如下图所示，点击“数据处理”菜单下的“数据查询”子菜单：弹出“数据查询”菜单：设置好查询条件后，点击“查询(Q)”按钮，查询结果将被显示到下侧列表中； 点击“删除(D)”按钮，列表中所显示的数据将被从数据库中删除； 点击“导出(E)”按钮，将列表中的数据保存为文件； 点击“打印(P)”按钮，打印列表中所显示的数据； 点击“备份(B)”按钮，备份列表中的数据。 二 传感器参数配置 （1）风向支架角 我们将正北设定为“零度角”,越往“顺时针”方向角度越大，角度最大值为359； 由于风向传感器安装时的偏差，会使得采集仪面板上的风向读数和实际值不符
9、。所以，我们需要对采集到风向数据进行校正处理，具体方法如下： 安装好支架后,将风向传感器指向正北(零度角),读取采集仪面板上的风向读数：x 则风向支架角V的值为: V = 360 x 点击“管理员配置”菜单下的“修改设备配置”子菜单，如下图所示：弹出配置窗口：进入“传感器参数”页：在“风向传感器支架角”栏中输入上面得到的风向支架角V，点击“保存支架角”按钮保存设置。 （2）蒸发皿加水 蒸发量测量原理： 气象数据采集仪中同时使用两种方式记录蒸发水面高度，一种是根据用户设定的存储时间间隔自动记录在气象数据采集仪内的蒸发历史数据，另一种是计算机定时从数据采集仪读取的实时蒸发数据。计算机数据处理系统使
10、用这两类记录数据均可以准确计算出蒸发量。由于气象标准中规定蒸发量的观测时间是每日20点，因此上述蒸发皿水面高度记录数据中，要求包含20点时刻的蒸发皿水面高度，计算机数据处理系统根据该时刻的蒸发皿水面高度数据计算日蒸发量和月蒸发量。 日蒸发量理论计算公式： 本日蒸发量 = 前一日20时蒸发皿水面高度 本日20时蒸发皿水面高度 蒸发皿人工加水高度自动测量方法： 当蒸发皿水面高度由于蒸发而低于水面高度下限（10mm）时，需要及时由人工进行加水。人工加水水量测量方法如下：人工加水前，使用计算机读取一次蒸发皿水面高度实时数据。加水（加水水面高度低于水位上限100mm）后，再使用计算机读取一次蒸发皿水面高
11、度实时数据，两个数据相减，即可计算出人工加水量。 人工加水量 = 加水后蒸发皿水量 加水前蒸发皿水量 人工加水量和实际日蒸发量的关系如下式： 日蒸发量 = 前一日20时水面高度 + 人工加水量高度 - 本日20时水面高度 降水量对蒸发测量的影响 降水量对蒸发量有较大影响，为了测量降水量，需要配置雨量传感器，由计算机数据处理系统自动计算出日降水量。日降水量和实际日蒸发量的关系如下式： 日蒸发量 = 前一日20时水面高度 + 日降水量高度 - 本日20时水面高度 日蒸发量实际计算公式： 日蒸发量 = 前一日20时水面高度 + 日降水量高度 + 人工加水量高度 - 本日20时水面高度蒸发皿软件加水操
12、作如下： 在“传感器参数”页中点击“加水记录列表”按钮，如下图所示：点击“蒸发皿加水”菜单，弹出窗口如图： 点击“删除”按钮，删除在列表中所选中的加水记录。 点击“加水”按钮，添加一条加水记录，如图所示：该加水记录用于“蒸发量”的统计。 软件蒸发量统计： 点击“数据处理”菜单下的“数据统计”子菜单，如下图所示：点击“蒸发量统计”菜单，弹出窗口如图： 选择好统计范围，点击“统计（C）”按钮，统计结果将被显示到列表中。三 菜单栏功能说明 “数据库”菜单 :“数据库设置”：“数据库选择”：软件支持“Access”数据库，和“SQL Server 2000”数据库。其中“SQL Server 2000
13、”数据库需要连接配置，如图：“连接测试”成功后，如果系统所需要的数据表不存在，则需要“创建表”，“SQL Server 2000”数据库才能正常使用。注意：“数据库名称”必须填写一个已经存在的数据库名。“数据处理”菜单 :“数据备份/恢复” ：保存为“*.PHB”文件，该文件为数据备份文件。点击“备份”按钮，保存为备份文件，并显示到备份列表中：“数据清理” ：如果有多条时间相同的记录，则只保留其中一条。“工具”菜单 ：“GPRS模块配置”程序：该程序用于GRPS模块的配置，详细请查看“2.4 GPRS模块配置说明” “Web服务”程序：新建一个站点，在网络上发布软件所采集到的气象数据， 要使用
14、该功能，安装软件的电脑上必须安装IIS服务（Internet 信息服务）；通过浏览器获取数据：“网络数据中心”程序：调试GRPS模块网络通讯时使用。 “串口调试”程序：调试采集设备串口通讯时使用。“帮助”菜单 包含了软件帮助信息、及版本说明。 四 GPRS模块配置说明 1.安装好模块配置软件、花生壳域名分析服务客户端；连接好GPRS模块，将模块电源断开，打开模块配置软件。 2.先点击“确定”按钮，然后给模块上电（注意：“点击按钮”和“上电”两个操作之间，时间不要间隔过长）。3.点击“接收参数”按钮（注意：在下面窗口弹出后，请尽快点击该按钮）。在“动态域名”框中输入您所使用的域名（如果您没有域名
15、请查看步骤4），然后点击“发送参数”按钮。4.如果您没有花生壳域名，可以登陆以下网址注册免费二级域名： 安装“域名分析软件”文件夹下的“花生壳客户端”，然后登陆“花生壳”： 5. 在您所使用的域名上双击鼠标左键，弹出以下窗口，记下域名服务器IP。6.将配置软件切换到“高级配置”页，在“域名服务器IP”框里输入上面所记下的服务器IP地址（可以输入两个IP，修改其中一个即可），然后点击“发送参数”按钮。五 GPRS通讯软件设置 1.进入“管理员配置”窗口中“设备配置”页，如下图所示：通讯方式选择“GPRS - UDP”：2.在“硬件地址”框中输入采集仪的“本机地址”（该地址在采集仪面板上查看）；3
16、.点击“网络设置”按钮，如图所示：弹出“网络设置”窗口“心跳间隔”为软件系统等待远程主机响应的时间，超过这个时间，软件系统将会认为远程主机已经断开连接。将“本地端口”改成和GPRS模块“服务器端口”一致（请见“2.4 GPRS模块配置说明” ），然后点击“保存配置”按钮；4. 如果某个设备为GPRS通讯方式，则在设备列表中所显示的信息下面有一个“心形”图标，初始为灰色，如图所示：5. 当收到GPRS模块所发送的心跳数据时，则表示软件和GPRS模块已经连接上，这时刚才“灰色”的心形图标将变成“红色”，如下图所示：当软件和GPRS模块连接上时，心形图标会变成红色，这时软件才能够和GPRS模块进行通
17、讯。注意：在UDP方式下通讯时，心跳字符串为“heartbeat!”，软件收到该字符串后，则认为GPRS模块已经成功连接。第三章 PH气象数据采集仪一、简述PH气象数据采集仪是一种集气象数据采集、存储、传输和管理于一体的无人值守的气象测量系统。它在气象、工农业生产、旅游、城市环境监测和其它专业领域都有广泛的用途。 PH气象数据采集仪具有技术先进、测量精度高、运行可靠、功能全面的特点。有采集、存储、分析和处理气象数据以及超限报警的功能 PH气象数据采集仪是在引进国外先进技术，经过不断完善、创新设计的新型气象数据采集仪器，其精度、智能化、稳定性、可靠性均达国内先进水平。二特点1可以接温度、相对湿度
18、、风速、风向、气压、辐射、雨量、土壤温度、土壤含水量、蒸发等气象传感器。2采用微机芯片，仪表智能化，可直接在盘面上进行参数设定。3掉电采用电池供电数据保护，设置的参数以及历史数据可在掉电时保存。4输入、输出采用光电隔离，抗干扰能力强。5具有看门狗电路，自动复位功能，保证系统稳定运行。6和上位机通讯可采用RS232、485、USB、(TCP/IP)。7和上位机通讯可采用无线移动GPRS。（选配）三主要技术指标1环境温度： -4070。2工作电源：220VAC / 1236VDC。3显示形式：图形点阵液晶192*64（绿屏）4功耗：整机九要素功耗不大于1.5W（GPRS通讯除外）。5数据储存容量：
19、4M。6尺寸：263*185*80mm四操作界面及说明采集仪人机界面由液晶显示屏和键盘组成。显示屏可显示5行，每行显示16个汉字或32个字符。主界面： 图1 主界面 RS232 USB RS485(GND/485+/485-） 键盘： 图2 键盘示意图在菜单界面按“”进入下一页菜单；按“”返回上一页菜单选项，同时在第一页按此键时可直接进入设置界面。在设置界面内按“”“”“”或“”可以用来选择设置菜单，“”“”用于修改参数值，设置完成后按“确认”键 ，保存设置。返回菜单界面按“取消”键。设置菜单：图3 系统参数设置菜单版本信息：可以查看版本号；时间设置：用于设定采集仪系统时钟；图4 系统时间设定
20、报警设置：暂无（可以根据客户需求加）；设备地址：是在通讯时使用的地址，分为串口地址和TCP/IP地址，串口地址从0到255（232通讯、485通讯USB通讯使用），TCP/IP地址由于本机采用的是服务器模式，故只要IP地址选择正确，目的IP可以不选择，上位机选择目的IP为采集仪的IP地址就可以了；参数复位：是用来手动复位用的复位之后所有参数都需要重新设置，参数复位不影响厂家传感器参数；时间间隔：用于设置记录和存储气象历史数据的时间间隔，单位为分钟。语言设置：可供选择有中文/英文；数据保存：可供选择SD/USB/无介质页面一：图5 菜单页面一示意图页面二：图6 菜单页面二示意图菜单页面一和二显示
21、的是实时数据页面三：图7 菜单页面三示意图菜单页面三显示是存储介质以及存储状态。第四章 气象传感器一风传感器 风速传感器 风向传感器1、特点和用途WC-1风传感器由风速传感器和风向传感器组成。风杯采用碳纤维材料，强度高，起动好。风向重锤采用附翼板，提高了动态特性。WC-1风传感器互换性好、量程大、线性好、抗雷击能力强、工作可靠。该传感器广泛用于气象、海洋、环境、机场、港口、工农业计交通等领域。2、主要技术指标项目 类别风速传感器风向传感器测量范围080m/s0360精度（0.30.03V）m/s0.1(线性度)最大回转半径90mm200mm分辨率0.1 m/s起动风速0.3 m/s0.8 m/
22、s输出形式方波05k（15）工作电压5V1.2V工作电流10mA-工作环境温度-4080湿度100RH温度-4080湿度100RH重量0.5kg0.5kg3、工作原理风速传感器的感应元件是三杯风组件，由三个碳纤维风杯和杯架组成。转换器为多齿转杯（1圈共16个齿）和狭缝光耦。当风杯受水平风力作用而旋转时，通过活轴转杯在狭缝光耦中的转动，输出频率信号。风向传感器的变换器为码盘和光电组件。当风标随风向变化而转动时，通过轴带动码盘在光电组件缝隙中转动。产生的光电信号对应当时风向的格雷码输出。传感器的变换器采用精密导电塑料电位器，从而在电位器的活动端产生变化的电阻信号输出。4、安装使用（1）风速和风向传
23、感器应垂直的安装在相距1米以上的横臂上。（2）传感器壳体下部直径为40，90均匀分有四个M3的螺纹为安装部位。（3）风向传感器在安装风标时，在把传感器固定后，使用指南针确定北方再把风向传感器的箭头部位对准正北方，记下采集仪上当前的风向角度（比如为100度）。之后用360度减去当时记录下来的角度（这里为100度）得到260度。最后将这个角度写到所使用的气象站软件的传感器参数/风向支架角中，点确定就可以了，这样是定北。同理定其他方向也是如此。（4）测风传感器应每年给轴承注油一次，注油时应拆下风速架或风向帽，将仪表油从传感器的上轴承处注入。（5）传感器风速、风向帽上各不动的制动螺钉均用软质密封胶密封
24、，不要随便拆卸，拆卸后再装配时最好重新涂上胶密封。（6）传感器电线插头按下图接线：风向传感器 风速传感器1. 1. +5V2. 2. f频率3. 3. GND 45悬空（电阻信号输出） （频率输出）5、计算公式风速计算公式： 风速示值 Vbk*f（m/s）b、k：为修正系数。b启动风速修正值0.3k0.0877风向计算公式: 风向示值360*R。/R+ （度） R。输出电阻 （）R+ 电位器电阻 （） R。 R+ 电位器 二 温度传感器1用途及分类温度传感器可用来精确测量土壤、空气、液体温度，传感器的精度和稳定性依赖于感温元件的特性及精度级别。传感器配有5m 、10m的屏蔽电缆， 广泛使用于气
25、象、勘探、农业、制造业等领域。 2气温传感器气温传感器采用光刻铂电阻作为感应部件，感应部件位于杆头部，外有一层滤膜保护。可配专用的防辐射罩，保护传感器免受太阳辐射和雨淋。技术指标：测量范围： -50+80分 辨 率： 0.1准 确 度： 0.2特点精度高低漂移响应速度快体积小安装方便性能稳定使用寿命长抗干扰能力强。用途范围气象观测环境控制 干燥处理植物栽培公共场所工业制造养殖控制仓储监测 3.土壤温度传感器土壤温度传感器采用线绕铂电阻作为感应部件，感应部件位于杆头部。可用来精确测量土壤温度，传感器的精度和稳定性依赖于Pt-100型铂电阻元件的特性及精度级别。通过地温变送器接入自动气象站测量地表
26、、浅层、深层地温。技术指标：精度： 优于0.3灵敏度： 0.385/测量范围： -50- +80特性：不锈钢封装、防水性能良好优质电缆技术参数:易于安装、更换三湿度传感器湿度传感器可用来精确测量土壤、空气的湿度，广泛使用于气象、勘探、农业、林业、制造业、畜牧业等领域。 湿度传感器可分为土壤湿度传感器和空气湿度传感器。1土壤湿度传感器 土壤湿度传感器是一款高精度、高灵敏度的测量土壤湿度的传感器。利用标准的湿敏元件可以精确测量一定面积的土壤湿度，利于采取措施让农作物更好地生长。土壤湿度传感器 土壤湿度传感器使用环境规格指标 测量范围：8-42%(可精确测量)准 确 度：1% 温度范围：工作温度：0
27、65贮藏温度：-2070重 量：525g输出方式 电流：420mA电压：0.255V(可选)供 电：5 -18VDC 10-15mA 尺 寸：9.53.824cm校准和维护土壤湿度传感器应根据其使用时间和精度要求进行定期维护和校准，但需在指定授权的情况下进行。 敏感元件长期暴露在一些化学物质中，可能改变它的性能，缩短使用寿命。应及时更换。突出特点安装简单，可水平及垂直放置精度高，功耗低体积小巧，便于携带2 空气湿度传感器 空气湿度传感器可用来测量空气湿度，感应部件采用高分子薄膜湿敏电容，位于杆头部，这种具有感湿特性的电介质其介电常数随相对湿度而变化。空气湿度传感器 空气湿度传感器使用环境仪器用
28、途气象观测、环境控制、露点测量、干燥处理、暖房、植物栽培、博物馆、展览会（馆）、纸张制造、存储、过程控制、养殖控制、纺织制造、存储推荐使用 可配专用的防辐射罩，保护传感器免受太阳辐射和雨淋。防辐射罩的机械结构，使得传感器安装及维护非常简单。无须将防辐射罩拆下，即可对传感器进行安装及校准。白色外表面可以反射阳光直接照射能量。技术参数： 测量范围： 0100%RH输出范围： 0100%RH 01VDC分 辨 率： 1%RH准 确 度：3%（T0） 5%（T0）稳定性： 1%RH/年四PH-0102型翻斗式雨量传感器1、概述翻斗式雨量传感器适用于气象台（站）、水文站、农林、国防等有关部门用来遥测液体
29、降水量、降水强度、降水起止时间。用于防洪、供水调度、电站水库水情管理为目的水文自动测报系统、自动野外测报站,为降水测量传感器。本传感器严格按照SL61-94水文自动测报系统规范、GB11831-89水文测报装置遥测雨量计、GB11832-89翻斗式雨量计国家标准要求组织生产、装配、检定。2、主要技术指标（1） 承水口径：200 + 0.6mm（2） 测量降水强度： 4mm/min（3） 分辨力：型号：FDY-01为0.1mm（3.14ml）型号：FDY-02为0.2mm（6.28ml）（4） 误差：4%（室内静态测试，雨强为2mm/min）（5） 输出信号：单干式舌簧管通断（6） 工作强度：0-50（7） 贮存温度：-10-503、结构原理本传感器结构原理 简介如下：它是由承水口、过滤网、上筒、联接螺钉、磁钢、干式舌簧管、下筒、翻斗、限位螺钉、锁紧螺母、底座、水准泡、调平螺钉等主要部分所组成。承水口收集的雨水，经过上筒（漏斗）过滤网，注入计量翻斗翻斗是用工程塑料注射成型的用中间隔板分成两个等容积的三角斗室。它是一个机
