HY321温雨站版本使用与维护手册.docx
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HY321温雨站版本使用与维护手册
HY321双要素采集器
使用与维护手册
(修订日期:
2012年08月09日)
若本手册内容变动,恕不另行通知.
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(C)2000~2006CopyrightChinaNationalHUAYUNTechnologyDevelopmentCorporation
第1章总体功能概述
作为国家地面气象观测网的补充,同时为了满足气象服务的需要,全国各地相继建成了很多以不同观测要素自动气象站布设的区域气象观测站。
现有气象观测网越来越不能满足频繁发生于中小河流的洪涝及山丘区山洪灾害以及易灾地区生态环境综合治理气象监测需求。
甘肃舟曲特大山洪泥石流灾害暴露出气象观测系统建设不能适应局地突发强降水监测需求,在已布的新一代天气雷达和自动气象站,均未实现有效覆盖和监测。
为了保证区域自动气象站获取观测数据的高精度和高稳定性,有利于不同厂家或不同类型自动气象站的组网和数据的传输处理,必须统一区域自动气象站的技术要求。
根据华云提出的需求,再结合以往HY200和HY1100的技术,针对华云需求进行重新开发,以便于对HY200进行更新换代。
HY321采集器采用ST公司的STR712或STR711CPU,ARM7内核,256KFLASH64KRAM.基本可实现单片系统,使用512KEEPROM存储系统参数,使用AT45DB161或者M45PE16存储数据。
根据系统网络通信参数配置,将监测到的气象要素数据通过网络发送到中心服务器,同时该采集器也通过网络接受中心服务的远程集中管理与配置,真正实现了网络化的智能管理。
1.1系统体系结构
系统功能结构如图1-1所示。
图1-1
1.2数据采集部分
可以同时进行雨量和雨量值的采集,并且能够采集实时温度。
1.3采集器支持的通信接口
该采集器自身具备无线数据通信功能,可支持中国移动的GSM/GPRS无线网络,采集器具体包含如下三种通信工作模式。
1.GPRS实时在线方式(只采用GPRS上报通信方式)
每个小时上报一次小时数据,若设置了分钟雨量上报门限或分钟雨量上报间隔,则按照分钟雨量上报门限(定时定量)或分钟雨量上报间隔上报分钟数据。
2.短信方式(只采用短信上报通信方式)
每个小时上报一条除雨量外的其他要素采集数据短信,有雨量的时候需发送小时雨量短信。
3.GPRS为主、短信为辅的通信方式
1)GPRS通信正常的情况下:
每个小时上报一次小时数据,若设置了分钟雨量上报门限或分钟雨量上报间隔,则按照分钟雨量上报门限(定时定量)或分钟雨量上报间隔上报分钟数据。
2)GPRS通信不正常的情况下,采用短信方式上报数据:
每个小时上报一条除雨量外的其他要素采集数据短信,有雨量的时候需发送小时雨量短信。
第2章硬件技术指标
2.1各元件位置示意图
采集器的布局如图2-1所示。
图2-1
2.2系统硬件技术指标
a)处理器:
ARM7内核,主频12M~44MHz,256KFLASH64KRAM;
b)调试串口:
用于设备调试,固定为波特率:
9600,校验位:
NONE,数据位:
8,停止位:
1;
c)使用STR712的INT中断管脚作为雨量的输入检测;
d)通过GPRS无线模块发送数据到中心服务器,设计通用的通讯模块硬件接口和软件接口;
e)板载1片512kbit的EEPROM用于保存系统参数。
f)板载1片Flash用于保存数据,存储7天的分钟数据和1个月的小时数据;
g)系统具备硬件时钟,时钟精度:
误差为15s每月;
h)系统具备WatchDog电路,作为系统异常复位。
2.3测量部分技术指标
a)频率测量精度:
1Hz;
b)频率测量范围:
0~3KHz。
c)AD分辨率:
16位
d)电阻采样精度:
Ω
2.4电气技术指标
a)电源输入电压:
输入电压;
b)工作温度:
-40~80℃;
c)电压分布结构:
±1%,5V±1%,±1%;
d)整机功耗:
40mA。
第3章数据采集部分的使用方法
3.1雨量采集部分使用说明
3.1.1雨量通道接线说明
雨量通道的每路传感器连接端子,均由Dn、G组成,如图3-1所示。
Dn线:
n代表雨量通道号,取值分别为1和2,D1为0.1mm雨量输入,D2为0.5mm雨量输入。
G线:
为数字信号地。
图3-1
雨量筒接线图如图3-2所示
图3-2
3.1.2雨量通道输入方式
雨量通道信号为脉冲输入方式:
检测信号的上升沿和下降沿的同时,也检测信号电平的脉冲宽度,信号脉冲宽度小于最小宽度的脉冲作为干扰信号剔除,并记录每秒脉冲的个数,每秒清零。
允许每个开关脉冲的最小宽度为30ms。
3.1.3雨量通道时间特性
信号的采样频率为100Hz,同时电平的脉冲宽度必须大于30ms。
小于30ms宽度的脉冲,将作为机械抖动信号,该次脉冲将不进行计数。
因此,脉冲每秒的最大计数个数为16个。
脉冲输入工作方式,记录每通道的脉冲个数,每路通道的脉冲个数将在每秒的最开始清零。
3.1.4雨量通道电气特性
电气特性:
信号说明
最小
典型
最大
雨量输入低电平
0V
雨量输入高电平
12V
3.2温度采集部分使用说明
3.2.1温度通道接线说明
温度通道连接端子由*、+、-、R组成,如图3-3所示。
*线:
作为电阻采样的激励电流线。
+线:
作为电阻采样的信号﹢线。
-线:
作为电阻采样的信号﹣线。
R线:
作为电阻采样的激励电流回路线。
图3-3
铂电阻接线图如图3-4所示。
图3-4
3.2.2温度通道电气特性
电气特性:
信号说明
最小
典型
最大
*线电流激励
电阻采样范围
75Ω
140Ω
电阻采样精度
Ω
第4章设备安装
4.1设备总体连接
a)首先确认采集器的电源处于断开状态。
b)测量铅酸电池电压,该电压应保证在额定电压范围内。
c)测量太阳能电池电压,如果是白天,该电压应大于电池电压。
同时可见充电控制板上的充电指示灯亮。
d)连接雨量传感器。
e)安装SIM卡至SIM卡座。
f)连接天线。
g)如果需要通过串口设置参数或跟踪程序运行则需要将串口连接至PC或手持设备。
h)以上各项确定无误后,设备即可连接电源。
4.2设备上电启动
确认已经按照上述步骤中的说明正确连接各端子后,可以上电启动设备。
系统指示灯将被点亮,随后听到蜂鸣器发出连续两声蜂鸣声,表示设备上电启动成功。
如果设备没有正常启动的提示蜂鸣声,而是系统指示LED灯闪烁,表示系统检测到的电池电压低于最低工作点,系统进入保护状态,此时需检查电池电压是否过低。
4.3参数配置
HY311单要素采集器的参数配置分为以下几部分,关键字分别是COMM00,COMM01,COMM03,COMM04,STATIC01。
4.3.1COMM00命令
COMM00用于设置GPRS相关参数,下表是出厂时的参数值,共包括四个参数项,每个参数项位数不足时,前补空格。
参数名称
参数出厂值
位数
IP地址
端口号
1501
6
接入点
CMNET
15
协议
T
1
设置参数命令:
SETCOMM00+IP地址+端口号+接入点+协议+!
设置参数命令响应:
SETCOMM00OK!
获取参数命令:
GETCOMM00!
获取参数命令响应:
GETCOMM00+IP地址+端口号+接入点+协议+!
参数项说明:
a)IP地址:
中心服务器的IP地址
b)端口号:
中心服务器端口号
c)接入点:
GPRS接入点,如果是公网接入,设置为CMNET,如果采用当地的专用网,需要按照当地提供的接入点重新设置。
d)协议:
目前只支持TCP协议,因此此参数只能设置为T。
4.3.2COMM01命令
COMM01用于设置SMS相关参数,下表是出厂时的参数值,共包括五个参数项,其中运行起始时间和间隔时间如果位数不足,前补零,其它参数项位数不足时,前补空格。
参数名称
参数出厂值
位数
报警电话
15
短信中心
15
运行起始时间(分钟)
0020
4
间隔时间(分钟)
0060
4
传输方式
0
1
设置参数命令:
SETCOMM01+报警电话+短信中心+运行起始时间+间隔时间+传输方式+!
设置参数命令响应:
SETCOMM01OK!
获取参数命令:
GETCOMM01!
获取参数命令响应:
GETCOMM01+报警电话+短信中心+运行起始时间+间隔时间+传输方式+!
参数项说明:
a)报警电话:
如果当前的通讯方式为只采用短信方式,或者处于GPRS为主,短信为辅的短信方式时,出现的雨量报警,温度报警,大风报警及低电压报警将发送到这个电话上。
b)短信中心:
如果当前的通讯方式为只采用短信方式,或者处于GPRS为主,短信为辅的短信方式时,小时气象数据以及出现的雨量报警,温度报警,大风报警,低电压报警都将发送到这个电话上。
c)运行起始时间:
这个参数只在GPRS为主,短信为辅的通讯方式时起作用。
此参数要小于后面的间隔时间,参数的意义在于当当地的GPRS网络不好的时候,将通讯方式切换为短信方式的起始时间。
d)间隔时间:
这个参数只在GPRS为主,短信为辅的通讯方式时起作用。
此参数要大于前面的运行起始时间,配合运行起始时间决定切换短信的时间。
目前一般设置为60分钟,即每间隔一小时查询一次网络运行状态。
e)传输方式:
传输方式只有两种选择,0为只采用GPRS的通讯方式,1为只采用短信的通讯方式。
4.3.3COMM03命令
COMM03用于设置发送心跳数据的时间间隔。
下表是出厂时的参数值,包括两个参数项,其中分钟心跳间隔如果位数不足,前补0。
参数名称
参数出厂值
位数
COMM03
固定值
0
1
分钟心跳间隔
05
2
设置心跳间隔命令:
SETCOMM03+0+分钟心跳间隔(两位)+!
设置参数命令响应:
SETCOMM03OK!
获取参数命令:
GETCOMM03!
获取参数命令响应:
GETCOMM03+0+分钟心跳间隔(两位)+!
参数项说明:
a)固定值:
为与通讯服务器命令格式保持一致故增加此项,此项无需用户设置。
b)分钟心跳间隔:
此项参数用来设置采集器与中心没有数据交互后发送心跳数据的时间间隔。
设置举例:
SETCOMM03003!
表示设置心跳间隔为三分钟,即每次与中心没有数据交互后三分钟会发送心跳数据。
4.3.4COMM04命令
COMM04用于设置辅助中心参数,共包括9个参数项,其中IP地址和端口号如果位数不足,前补空格。
参数名称
参数出厂值
位数
辅助IP地址1
辅助IP地址1端口号
1500
6
辅助IP地址2
辅助IP地址2端口号
1500
6
辅助IP地址3
辅助IP地址3端口号
1500
6
辅助IP地址1允许位
0
1
辅助IP地址2允许位
0
1
辅助IP地址3允许位
0
1
设置参数命令:
SETCOMM04+辅助IP地址1+辅助IP地址1端口号+辅助IP地址2+辅助IP地址2端口号+辅助IP地址3+辅助IP地址3端口号+辅助IP地址1允许位+辅助IP地址2允许位+辅助IP地址3允许位!
设置参数命令响应:
SETCOMM04OK!
获取参数命令:
GETCOMM04!
获取参数命令响应:
GETCOMM04+辅助IP地址1+辅助IP地址1端口号+辅助IP地址2+辅助IP地址2端口号+辅助IP地址3+辅助IP地址3端口号+辅助IP地址1允许位+辅助IP地址2允许位+辅助IP地址3允许位!
参数项说明:
a)辅助IP地址1:
如果辅助IP地址1允许位置1(辅助中心1有效),则设备会将小时数据向该中心上报,此参数项即为该中心的IP地址。
b)辅助IP地址1端口号:
如果辅助IP地址1允许位置1(辅助中心1有效),则设备会将小时数据向该中心上报,此参数项即为该中心的IP地址端口号。
c)辅助IP地址2:
如果辅助IP地址2允许位置1(辅助中心2有效),则设备会将小时数据向该中心上报,此参数项即为该中心的IP地址。
d)辅助IP地址2端口号:
如果辅助IP地址2允许位置1(辅助中心2有效),则设备会将小时数据向该中心上报,此参数项即为该中心的IP地址端口号。
e)辅助IP地址3:
如果辅助IP地址3允许位置1(辅助中心3有效),则设备会将小时数据向该中心上报,此参数项即为该中心的IP地址。
f)辅助IP地址3端口号:
如果辅助IP地址3允许位置1(辅助中心3有效),则设备会将小时数据向该中心上报,此参数项即为该中心的IP地址端口号。
g)辅助IP地址1允许位:
如果该参数置1(辅助中心1有效),则设备会将小时数据向该中心上报,置0则不上报。
h)辅助IP地址2允许位:
如果该参数置1(辅助中心2有效),则设备会将小时数据向该中心上报,置0则不上报。
i)辅助IP地址3允许位:
如果该参数置1(辅助中心3有效),则设备会将小时数据向该中心上报,置0则不上报。
4.3.5STATIC01命令
STATIC01用于设置与站点相关的参数,下表是出厂时的参数值,共包括八个参数项,其中站点号、口令和本机号码位数不足时,前补空格,其它参数项位数不足时,前补零。
参数名称
参数出厂值
位数
站点号
同设备编号(五位)
8
口令
1234
6
本机号码
15
是否采集温度
Y
1
偏移量(小时)
00
2
间隔(小时)
1
1
分钟雨量上报门限
000
3
分钟雨量上报间隔
00
2
设置参数命令:
SETSTATIC01+站点号+口令+本机号码+是否采集温度+偏移量+间隔+分钟雨量上报门限+分钟雨量上报间隔+!
设置参数命令响应:
SETSTATIC01OK!
获取参数命令:
GETSTATIC01!
获取参数命令响应:
GETSTATIC01+站点号+口令+本机号码+是否采集温度+偏移量+间隔+分钟雨量上报门限+分钟雨量上报间隔+!
参数项说明:
a)站点号:
是本站标识,每个站点都应该不同,根据当地具体情况重新设置。
b)口令:
目前此项参数未起作用,可以任意设置。
c)本机号码:
此项参数只在通讯方式为只采用短信方式,或者处于GPRS为主,短信为辅的短信方式时起作用,这个参数应该与该站点安装的SIM卡的电话号码相符,参数的意义在于通过短信方式校准设备时钟。
d)是否采集温度:
在此项目中未起作用。
e)分钟雨量上报门限:
此参数只在通讯方式为只采用GPRS方式,或者处于GPRS为主,短信为辅的GPRS方式时起作用。
此参数范围为0-999,如果设置为0表示不启用此机制,如果设置为1-999之间的数值,则当分钟雨量累计到此上报门限的时候,将当前的气象数据实时发送至气象中心。
f)分钟雨量上报间隔:
此参数只在通讯方式为只采用GPRS方式,或者处于GPRS为主,短信为辅的GPRS方式时起作用。
此参数的可选值为0,1,2,3,4,5,6,10,15,20,30,60,如果设置为0表示不启用此机制,如果设置为其它值,则每到上报间隔的时间就将当前的气象数据实时发送至气象中心。
4.3.6ELEPARA命令
ELEPARA用于设置和获取各通道分钟数据主动输出方式参数,下表是出厂时的参数值,共包括八个参数项,每个参数项1字节,各参数项的可选值为0和1。
此命令支持串口、SMS、GPRS三种通讯方式。
参数名称
参数出厂值
字节数
保留位
0
1
保留位
0
1
保留位
0
1
保留位
0
1
保留位
0
1
温度通道位
0
1
雨量2通道位(雨量)
0
1
雨量1通道位(雨量)
0
1
设置参数命令:
SETELEPARA+保留位+保留位+保留位+保留位+保留位+温度通道位+雨量2通道位+雨量1通道位+!
设置参数命令响应:
SETELEPARAOK!
获取参数命令:
GETELEPARA!
获取参数命令响应:
GETELEPARA+保留位+保留位+保留位+保留位+保留位+温度通道位+雨量2通道位+雨量1通道位+!
参数项说明:
1.保留位:
目前固定为0
2.保留位:
目前固定为0
3.保留位:
目前固定为0
4.保留位:
目前固定为0
5.保留位:
目前固定为0
6.温度通道位:
设置0表示不主动输出60分钟温度数据,设置为1表示主动输出60分钟温度数据。
7.雨量2通道位:
设置0表示不主动输出60分钟雨量2数据,设置为1表示主动输出60分钟雨量2数据。
8.雨量1通道位:
设置0表示不主动输出60分钟雨量1数据,设置为1表示主动输出60分钟雨量1数据。
4.4设备现场测试验收
a)确认系统参数设置正确,特别注意COMM00参数中的中心IP地址,STATIC01参数中的站点号参数设置正确。
b)等待设备正常登录网络后,询问中心站确认该站点正常登录。
c)给定模拟雨量,在终端通过串口,使用GETDEBUG10!
(见命令二)命令获取各传感器测量数据,确认各传感器工作正常。
d)在现场等待至中心正常接收到小时上报数据,并且心跳数据链路维持正常,装机人员才可离开现场。
第5章数据格式
下面分别对HY321双要素采集器的各种数据格式做出详细说明。
5.1分钟数据格式
年月日时分(12位)翻斗分钟累计雨量数据翻斗小时累计雨量数据翻斗分钟累计雨量数据翻斗小时累计雨量数据当前温度最高温度最高温度出现时间最低温度最低温度出现时间电池电压
注:
各项数据之间均采用空格分割,各项采样参数为不定长形式。
数据项
内容举例
备注
年月日时分
1542
0.1mm翻斗分钟累计雨量数据
9
单位为
0.1mm翻斗小时累计雨量数据
20
单位为
0.5mm翻斗分钟累计雨量数据
15
单位为
0.5mm翻斗小时累计雨量数据
20
单位为
当前温度
230
最高位为符号位,后面为温度的绝对值,单位为度
最高温度
235
最高温度出现时间
15:
30
小时:
分钟的形式
最低温度
225
最低温度出现时间
15:
12
小时:
分钟的形式
电池电压
123
单位为
5.2小时数据格式
小时数据的数据格式分为标准格式和增加监控信息格式。
数据格式随着监控信息开关命令改变而改变。
具体命令格式参见章节。
标准格式如下,只包括到“主板温度”项。
增加监控信息格式包括所有项。
年月日时分(12位)翻斗小时累计雨量数据翻斗小时累计雨量数据当前温度最高温度最高温度出现时间最低温度最低温度出现时间电池电压主板温度存储故障次数传感器状态加密间隔信号强度误码率主动断线重连次数被动断线重连次数关闭模块次数模块状态
注:
各项数据之间均采用空格分割,各项采样参数为不定长形式。
数据项
内容举例
备注
年月日时分
1542
0.1mm翻斗小时累计雨量数据
28
小时雨量的累计值,单位
0.1mm翻斗小时累计雨量数据
55
小时雨量的累计值,单位
当前温度
230
最高位为符号位,后面为温度的绝对值,单位为度
最高温度
235
最高温度出现时间
15:
30
小时:
分钟的形式
最低温度
225
最低温度出现时间
15:
12
小时:
分钟的形式
电池电压
123
单位为
主板温度
215
0.1℃
存储故障次数
2
本小时内出现的存储故障次数
传感器状态
00000010
见下表的传感器状态说明
加密间隔
10
主IP的加密间隔,单位:
分
信号强度
15
无线模块的信号强度
误码率
99
无线模块的误码率
主动断线重连次数
1
本小时内与主IP通讯时主动断线次数
被动断线重连次数
0
本小时内与主IP通讯时被动断线次数
关闭模块次数
2
本小时内关闭模块次数
模块状态
1
正常开启
(1)或强制关闭
(2)
传感器状态说明:
传感器状态包括HY321两要素三通道的状态,传感器状态是一个长度为8的字符串,每个位置代表了一个通道的状态。
HY321只用到了低三位,因此高5位固定为NNNNN。
传感器各通道排列顺序见表所示。
表1传感器状态的通道排列顺序
7
6
5
4
3
2
1
0
保留位
保留位
保留位
保留位
保留位
温度
雨量2
雨量1
每个通道的传感器状态以数字表示,称为传感器状态码,其定义见表2所示。
表2传感器状态码定义
状态码
描述
0
“正常”:
传感器工作正常
1
“维护”:
传感器维护
2
“故障或未检测到”:
传感器无法工作
5
“超上限”:
采样值超测量范围上限
6
“超下限”:
采样值超测量范围下限
N
“传感器关闭或者没有配置”
5.3当前采集数据格式
时间温度R100基准当前电阻雨量1雨量2电池电压
20WD=19970R100=22659RT=00069RN=00000RN2=00000BAT=152!
注:
各项数据之间均采用空格分割
数据项
内容举例
位数(字节)
备注
系统时间
20
14
当前设备记录的系统时间
当前温度
WD=19970
8
扩大100倍的温度值
R100阻值
R100=22629
10
当前电阻值
RT=00070
8
0.1mm通道降雨
RN=00005
8
单位为
0.5mm通道降雨
RN2=00010
9
单位为
电池电压
BAT=152
7
单位为
结束符
!
\r\n
3
第6章常用命令
6.1获取当前分钟数据
命令符:
GETMINDATA!
返回值:
见章节分钟数据格式
6.2获取分钟历史数据
命令符:
GETMINDATA+起始日期时间(年月日时分)+结束日期时间(年月日时分)+!
返回值:
见章节分钟数据格式
6.3获取小时实时数据
命令符:
GETHOURDATA!
返回值:
见章节小时数据格式
6.4获取小时历史数据
命令符:
GETHOURDATA+起始日期时间(年月日时)+结束日期时间(年月日时)+!
返回值:
见章节小时数据格式
6.5获取通道分钟数据命令
GETELEDATA用于获取某通道某时次60分钟的数据(纵向数据)。
利用此命令获取数据时,除保留位外,应至少有一个通道的通道位被置位(即为1),此命令支持多通道同时置位,即同时获取多通道纵向数据。
此命令支持串口、GPRS两种通讯方式。
GETELEDATA命令格式:
GETELEDATA+保
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- HY321 温雨站 版本 使用 维护 手册