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AWS1000X自動標(biāo)準(zhǔn)氣象站
方案設(shè)計

摘要：針對于傳統(tǒng)的氣象站維護(hù)難度大、專業(yè)要求不高等問題，現(xiàn)北京博倫經(jīng)緯公司提出一種基于個人物聯(lián)網(wǎng)平臺的民用或科研自動氣象站設(shè)計方案。系統(tǒng)設(shè)計方案包括硬件部分和軟件部分。其中，硬件部分包括以Datalogger為主控制器的核心電路，電壓、電流、脈沖、方波、頻率、RS232、RS485、SDI12等傳感器數(shù)據(jù)采集電路、標(biāo)準(zhǔn)4G/5G通信模塊等；軟件部分包括設(shè)備端CRBasic軟件開發(fā)、私有云服務(wù)器網(wǎng)端軟件平臺、后臺數(shù)據(jù)服務(wù)開發(fā)、消息流轉(zhuǎn)等內(nèi)容。整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓、降雨、總輻射、紫外、光量子、光照度、四分量凈輻射、三維湍流分析、土壤水分、溫度、鹽分、水勢、熱流、氧氣、二氧化碳、水位、能見度天氣現(xiàn)象等全要素氣象站的全部功能，并增加了一些實(shí)用功能。實(shí)踐測試表明其具有維護(hù)簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于氣象、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、地質(zhì)調(diào)查、土壤水資源分析、科學(xué)研究等多領(lǐng)域的氣象要素的觀測需求。

? 關(guān)鍵詞：氣象站；私有云；物聯(lián)網(wǎng)；科研氣象站；數(shù)據(jù)采集器
????????中圖分類號：BP409 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
????????文章編號：010-5618（2020）17-7396-05

AWS1000X自動標(biāo)準(zhǔn)氣象站包含常見的氣象多要素傳感器：風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓、太陽凈輻射傳感器、三維風(fēng)速儀傳感器等指標(biāo)；其它輸出接口包括：脈沖、電壓、數(shù)字等接口。在此基礎(chǔ)上，可以動態(tài)增加其他必要的傳感器而不需要修改硬件設(shè)計，比如增加降雨、土壤三參數(shù)、光照度等傳感器。

?AWS100X自動標(biāo)準(zhǔn)氣象站硬件需要很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，主要包括對環(huán)境溫度的適應(yīng)能力和對電源的適應(yīng)能力。處于野外的自動氣象站需要在極熱和極寒的條件下連續(xù)正常工作，且一般以太陽能供電為長期電源，需要整機(jī)功耗較低才能適應(yīng)長期連續(xù)不間斷工作條件。

模擬分辨率: 0.02μV RMS
測量分辨率： 80nV（±200mV范圍內(nèi)）
8個C口： (C1 - C8)
2個脈沖計數(shù)端口 (P1, P2)?：開關(guān)量計算，低頻交流脈沖、高頻脈沖信號
A/D轉(zhuǎn)換：24 位
電壓激勵端子：4（VX1至VX4）
最大源/漏電流：±40 mA（電壓激勵），50 mA（開關(guān)調(diào)節(jié)）
通訊端口：以太網(wǎng)、USB Micro B、CS輸入/輸出、RS-232、RS-485SDI-12
語言平臺：CRBasic平臺，具有腳本語言，支持用戶編程
輸出存儲： 機(jī)身128 MB，可通過MicroSD卡擴(kuò)展至16G
時鐘精度：±3 分鐘/年, 10 μs （選配GPS)
電源要求：10～16VDC
功耗：<1mA(空閑)；1mA(1HZ采樣頻率)；55mA(20HZ采樣頻率)
實(shí)時時鐘精度：±3min/year（可選的GPS校正至±10 μs）
工作溫度范圍：-40～ 70℃(標(biāo)準(zhǔn))；-55~ 85（低溫）
重量：0.86kg

WS60超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器
技術(shù)指標(biāo)：
風(fēng)速范圍：0～60 m/s
分辨率：0.01m/s
精度 ：±2 @ 12m/s
風(fēng)向范圍：0～359°（無死角）
分辨率：1°
精度：±3°@ 12m/s
反應(yīng)時間：0.25s
供電：5-30V dc
信號輸出：RS232/RS422/RS485/NMEA/SDI-12/0~5V/4~20ma
波特率：2400 – 38400
工作環(huán)境：溫度：-35~ 70℃；
儲存溫度：-40~ 80℃；
濕度：< 5 ~ 100 RH
尺寸：142mm x 160mm
重量：0.5Kg

CS-203環(huán)境溫濕壓傳感器
技術(shù)指標(biāo)：
溫度范圍：-40~ 70℃
分辨率：0.1℃
準(zhǔn)確度：±0.1~0.3℃@ 20~60℃
±0.2~0.3℃@-40~ 70℃
濕度范圍：0~100.RH
分辨率：0.1.RH
準(zhǔn)確度：1.5~±2.RH@0~80RH
±2~±3（80t~100 RH）；
長期穩(wěn)定性：?<?±1.0RH/Year(無污染)
氣壓范圍：100~1100hpa
分辨率：0.1hpa
準(zhǔn)確度：±0.5hpa@23℃時；±1hpa@其它
長期漂移：~±0.15-0.5hpa/year
輻照罩：10層防輻射罩
供電：8-18Vdc電流：<15mA
信號輸出：4~20mA、0-5V 、RS485moudbus、SDI-12
工作環(huán)境：溫度：-42~ 69℃；
濕度：0~99.9(無冷凝)
重量：~120g(無線纜)
線纜長度：標(biāo)準(zhǔn)5米

S-NR01 四分量凈輻射傳感器
原始輸出：4個輸出，分別是短波總輻射DR、短波反射輻射UR、長波輻射DLR、長波反射輻射ULR；
通過北京博倫經(jīng)緯公司的技術(shù)編程可輸出：全波輻射DR DLR、凈輻射Rn、短波反射率Albedo和表體溫度Ta
技術(shù)參數(shù)：
光譜范圍：短波 285～3000nm
長波 4500～42000nm
測量范圍：短波：0～2000W/㎡
長波：-250～250W/㎡
靈敏度：5-20μV/W/㎡（短波）
5-15μV/W/㎡（長波）
響應(yīng)時間：<18s（95)
零點(diǎn)偏（5K/h）：<4W/m2
非線性誤差：<±1
非穩(wěn)定性（年變化）：<±1
溫度依賴性：<5
溫度響應(yīng)：<±3（-10～40℃）
定向響應(yīng)：<25W/m2（<80°，1000W/㎡）
視角：短波輻射傳感器 180°長波輻射傳感器向下 150°
校準(zhǔn)溯源：溯源至WRR（短波），溯源至WISG（長波）
內(nèi)置溫度傳感器：PT-100 鉑電阻
防護(hù)等級：IP67
輸