DZB1型便携式自动气象站的安装与应用*

李红英，田 苗，尹育红

（1.新疆石河子乌兰乌苏农业气象试验站，新疆 石河子 832000；2.新疆石河子炮台气象站）

1 引言

DZB1便携式自动气象站是华云升达公司研发的高性能、高精度、高可靠性的综合地面观测设备，安装方便，便于移动，支持太阳能供电，可测量气温、湿度、气压、风向、风速、降水等气象要素，也可根据需要装配特殊观测项目，数据传输支持本地通信和移动GPRS并入地面气象监测网，并可以及时高效的提供特定地点附近的气象数据，为相关部门的应急指挥、气象服务提供有力的气象保障，在拓展常规气象观测和应急保障服务方面具有重要的作用。

DZB1型便携式自动站采用三角架式结构，需要装配的部件有支架、采集器机箱、通风防辐射罩、雨量传感器、电池箱、太阳能板、风杆、一体化风向风速传感器以及附件和电缆，所有接插件均采用航空接插标准，安装简单，使用方便快捷。软件采用OSM2010地面测报软件，可通过GPRS传输经过中心站进入区域站网，实现监测与传输同步进行，极大地增强了局地小气候监测，为气象服务与灾害应急服务能力提供有力的气象保障。

2 设备安装及注意事项

场地选择尽可能符合气象观测规范要求，使用外接电源时注意安全防护及保护接地[1]。

标准配置的DZB1型便携式自动气象站观测的项目为温度、湿度、雨量、气压和风向风速，除风向风速传感器与本地自动站型号不同外，其余的传感器均与区域站和自动站相同，本文着重介绍风传感器的安装。

2.1 XFY3-1型螺旋浆式风传感器

XFY3-1型螺旋浆式风传感器具有护强风、耐腐蚀、测风范围宽、气动性能好、工作稳定可靠、使用方便等特点。风速信号的变换采用机电一体电磁感应原理，输出风速信号频率与螺旋的转速成正比。风向信号变换采用精密导电塑料电位器作为角度传感器元件，安装在固定机身座内，通过该电位器来感知叶轮角，一个已知的激励电压作用于电位器，输出电压与叶轮角成比例。上机身通过尾翼和风的作用带动风向电位器输出0～2.5 V（对应0～360°）的直流电压风向信号。

为了便于安装，厂家在设计时在风杆及立架上标有指北线及水准仪，在架设支架时应调节地理南北方向，使风杆的指北标线指向北方。风传感器黑色机身上有一黑色凸起的指北线，上标有“N”字，线的下端指向指北定位凹槽，指北定位卡环上有一定位凸块位于指北针中心，与风向传感器定位凹槽啮合后指针对准地理北方向。先将指北定位卡环套在固定管上，再将风传感器装在固定管上，然后上移指北针定位卡环，使卡环上的定位凸块嵌入风传感器的定位凹槽内，并转动指北定位卡环使指针指向正北，并紧固卡环和风传感器。

2.2 太阳能电池板

太阳能电池板的，方位角为南偏西约10°，仰角为当地纬度加10°。

2.3 TG04通信模块数据卡

TG04通信模块数据卡的安装与交通站和旅游站的相差较大，需要打开主采集箱外罩，拆下TG04模块，打开SIM卡盖板，所用SIM卡最好为Mini SIM卡，尺寸规格为15 mm×25 mm，即通常用的大卡，以减小因通信卡接触不良带来的故障。

其它传感器的安装、连接同区域站的设备安装要求。

3 设备通信及应用

3.1 本地终端通信

准备电脑笔记本（运行环境DOTNET4.0以上）、USB转串口适配器DB9公口、配套软件OSM2010应用软件。（1）下载并安装运行环境DOTNEThe4.0，这是软件运行所必要的运行支持环境。（2）安装USB-t0-Serial，软件安装完成后，查找并记住相应端口号（将用于相应的端口号应用软件）。（3）安装运行监控软件SAWSS，业务应用软件OSSMO与自动站运行的程序相同。软件设置管理密码为用户名：huayun，密码：123456，将串口速率设置为 9600，8，n，1，握手协议设置为0。（4）原始数据以日期为单位存放在AwsSource目录中。

3.2 GPRS中心站远程通信

3.2.1 中心站的设置

DZB1便携站在自建中心站服务器时，中心站软件上“厂商型号”选择华云CAWS3000_JT（华云交通站），端口设置为 219.140.167.83：5004 TCP，要素选择“风向、风速、温、湿、压、雨”六要素。

3.2.2 分钟宏、小时宏，导入配置数据库

分钟宏：<>

小时宏：<>

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分别表示：时间、二分风向、二分风速、十分风向、十分风速、最大风向、最大风速、最大风速时间、瞬时风向、瞬时风速、极大风向、极大风速、极大风速时间、无效数据、一分钟降水、空气温度、最高温度、最高温度时间、最低温度、最低温度时间、湿度、最低湿度、最低湿度时间气压、最高气压、最高气压时间、最低气压、最低气压时间、小时降水、分钟降水、电源状态、采集器温度、小时降水和分钟降水。

3.2.3 配置通信模块TG04

使用华云尚通本地维护管理软件，“自动检测”到的“通讯服务器”型号为“HY811-G-HY811-015-017”，主要配置为中心站参数、终端参数、通讯服务器接入方式、串口参数，配置参数完全与交通站和旅游站相同。

值得注意的是，通讯服务器的接入方式必须是“7分钟数据保全机制”，“系统状态”信息“ST0730”中的设备状态“ST”后得字符“07”表示“数据传输状态”，“30”表示已经附着连接上GPRS网络，说明TG04已经连网并正常工作。

远程接入方式的数据下载，可从区域站网或保障中心每月下发的业务数据中获取。

4 设备的维护

4.1 设备接口

DZB1便携站采用的是本地不常使用的HY1100采集器，支持远程通信和本地通信同时工作，通道功能完善且可重新定义，各通道功能描述如下：模拟通道“CH1”定义为温度通道，“CH2+”定义为湿度通道，“CH2-”定义为风向通道，数据通道“D1”定义为雨量，“D2”定义为风速，串口通道RS232-1定义为气压通道，RS232-2定义为GPRS远程通信通道或北斗通信，串口DB9公口（实为RS232-0）为本地通信直连通信接口，其余各通道为备份扩展功能接口。

4.2 传感器故障判断

4.2.1 风传感器故障

风传感器采用天津海发技术开发中心研制生产的XFY3-1螺旋桨式风传感器，工作电压12 V，风向输出信号为风向电位器输出直流0～2.5 V （对应0～360°），转动风向标其输出端电压应变化，否则说明线路有故障或风向有故障；风速信号为电压值在0～4.9 V间变化的0～990 Hz的脉冲方波信号，风杯停转时输出电压值应为4.9V左右，风杯转动时其电压值应随其转速变化在0～4.9 V间跳动，其风速V（m/s）与频率F（Hz）的换算公式为V=0.096×F。风杯转动1圈，其输出为3个周期的脉冲信号。其传感器接线盒从左到右依次为“风向（绿色）、电源+（红色）、屏蔽（蓝色）、风速（黄色）、5V（空）、电源-（黑色）”。

在特殊紧急情况下，可直接用中环天仪公司生产的EL5-1A、EL15-2D代替风速 和风向，红、蓝线为电源正负极，黄绿线为风速和风向信号。

4.2.2 温湿度传感器故障

温湿度传感器DHC2的判断：温度探头为PT100铂电阻，“黄、白、绿、灰”4个颜色的引脚对应标准铂电阻的颜色为“红、红、黄、黑”，其“黄、白”与“绿、灰”引脚间的断电测试电阻应为几个欧姆，“黄、白”与“绿、灰”引脚间的电阻应为100 Ω左右，且随温度每升高1℃，电阻上升0.385 Ω，在温度为0℃时，电阻值为100 Ω；湿度信号为一个“0～1 V”的直流电压信号，对应相对湿度范围为“0%～100%”，输出引脚线为“棕”色。引脚“红、橙”接电源负极，引脚“蓝”色接电源正极。

4.2.3 气压传感器故障

气压传感器采用PTB210，串口通信参数9600，e，7，1，加电调试时会自动显示出气压、温度等，可用来判断是否正常，功能引脚为：引脚“绿、灰、兰、橙”对应“RX、TX、G、V”（收、发、地、电源）。

4.2.4 雨量传感器故障

雨量传感器为SL3-1，计量精度0.1 mm，利用磁钢扫描干簧管产生一个计量脉冲，可用万用表蜂鸣档测量其通断，判断工作是否正常。

5 小结

本文通过详细介绍DZB1便携式自动气象站的安装、调试、应用、维修以及相关传感器的基本原理，可为用户的安装和使用提供参考，使DZB1便携式自动气象站能更好、更快地开展地面气象监测服务，同时对区域站的安装维修也有一定的借鉴意义。