DZZ5新型自动站安装维护手册.doc
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一.系统介绍 3
1.1系统结构与原理 3
1.1.1结构设计 3
1.1.2嵌入式系统技术 4
1.1.3外部总线技术 4
1.2数据采集器 5
1.2.1主采集器 5
1.2.2温湿度分采集器 6
1.2.3地温分采集器 7
1.3传感器简介 8
1.3.1温度,温湿度传感器 8
1.3.2雨量传感器 8
1.3.3风传感器 9
1.3.4气压传感器 10
1.3.5蒸发传感器 10
1.3.6传感器日常维护 11
1.4通讯系统 12
1.5供电系统 12
二.设备安装 14
2.1风杆的安装 14
2.2百叶箱与温湿度传感器的安装 15
2.3雨量筒的安装 16
2.4地温传感器的安装 16
2.4.1浅层地温的安装 16
2.4.2深层地温的安装 17
2.5蒸发传感器的安装 20
2.6机箱及气压传感器的安装 21
三.软件安装及调试 22
3.1采集器的调试 22
3.1.1调试前的准备 22
3.1.2获取各采集器实时采样数据 23
3.1.3设置辐射灵敏度系数 24
3.1.4设置或读取各传感器状态 24
3.2OSSMO2010软件安装,卸载,参数设置 25
3.2.1软件安装 25
3.2.2软件卸载 26
3.2.3参数配置 27
四、注意事项 29
4.1采集系统运行状态指示灯 29
4.1.1、主采集状态指示灯说明 29
4.1.2、分采集器状态指示灯说明 29
4.2采集器程序更新方法 30
4.2.1主采集器的程序下载与更新 30
4.2.2分采集器的程序下载与更新 30
4.3采集器程序版本号的查看 31
4.3.1主采集器HY3000版本号查看 31
4.3.2查看分采集器版本号 32
五、常见问题分析 33
5.1如果系统不能开机怎么办?
33
5.2如果系统能开机但OSSMO2010监控软件无数据显示怎么办?
33
5.3如果风向风速数据无怎么办?
33
5.3如果湿度数据无或数据不准确怎么办?
33
5.4如果地温数据异常怎么办?
34
5.5如果气压数据无或偏移怎么办?
34
5.6如何排除温度传感器故障?
34
5.7如果没有蒸发数据或偏移怎么办?
35
六、附件 36
6.1主采集器常用调试命令 36
6.1.1设置或读取数据采集器的通讯参数(SETCOM) 36
6.1.2设置或读取数据采集器日期(DATE) 36
6.1.3设置或读取数据采集器时间(TIME) 37
6.1.4设置或读翻斗雨量传感器的配置参数(SENCO) 37
6.1.5系统中分采集器配置DAUSET 37
6.1.6GPS模块配置GPSSET 38
6.1.7CF卡模块配置CFSET 38
6.1.8读取主采集器工作状态STATMAIN 38
6.1.9读取传感器工作状态STATSENSOR 40
6.1.10下载分钟常规观测数据(DMGD) 40
6.1.11下载小时常规观测数据(DHGD) 42
6.2传感器标识符 44
6.3分采集器调试命令 46
6.3.1气候分采集器调试方法 46
6.3.2辐射分采集器调试方法 46
6.3.3地温分采集器调试方法 47
6.4观测场布局图及机箱内参考照片 48
6.5服务与技术支持 50
一.系统介绍
1.1系统结构与原理
新型自动气象站是按照统一标准、统一功能、统一结构、统一方法、统一规范的设计思路,做到各部件或模块互换的自适应,形成统一型号的第二代自动气象站。
在新型自动气象站中应到了两项比较新的技术,即:
嵌入式系统技术和外部现场总线技术。
1.1.1结构设计
整套系统按照“主采集器+外部总线+分采集器+传感器+外围设备”的结构设计。
新型自动气象站所采用的“主/分采集器”结构方式,是充分考虑到了能够实现全要素、综合观测的能力,同时具备高性能、多功能的数据处理能力,以及任意扩展的能力。
新型自动气象站的硬件部分包括:
采集器(1个主采集器和若干个分采集器)、外部总线、传感器、外围设备四部分
新型自动气象站的软件部分包括:
嵌入式系统软件和业务应用软件两部分。
嵌入式系统软件承担嵌入式系统的运行管理,各外部设备的运行管理。
嵌入式系统软件使用Linux2.6.1为内核的Linux操作系统管理软件。
业务应用软件专门用于自动站数据采集、处理的操作管理。
新型自动气象站结构框图
1.1.2嵌入式系统技术
嵌入式系统是以高性能CPU数据处理器为核心处理器,嵌入操作系统,配置相关的外围组件,构成单板电脑系统。
其特点是:
功能比较齐全,基本上具备标准电脑的全部功能,所构成的系统又称单板电脑。
Linux操作系统是开源的可以从网络上找到;WindowCE在使用时是需要付版权费用的。
外围部件配置基本上按照标准电脑的部件配置,包括:
Flash存储器、RAM存储器、CF卡(或SD卡)存储器、以太网络接口电路以及TCP/IP通讯协议、USB通讯端口、多个RS232/RS485串口、CAN总线。
1.1.3外部总线技术
外部总线是用来连接各个数据处理控制、数据处理单元,并完成数据传输、通讯处理功能。
目前在实际应用中外部总线的方式有很多种,使用最多的是RS485方式和CAN总线方式,另外应用比较多的还有SDI-12方式。
要想外部总线的结构简单、而且数据传输可靠,基本上都是采用差分信号方式传输,所以数据传输只需要两根线。
RS485和CAN总线都是采用两根线进行数据传输。
因为是传输差分信号,所以采用双绞线跟有利于提高信号传输的可靠性。
所有的设备都挂接在一条通讯线上,因此必须要有一个通讯控制协议,才能够确保数据通讯的稳定可靠
CAN总线方式与RS485最大的区别在于,其具有硬件控制机制,由硬件控制器实现在发送数据时出现的冲突管理,确保数据传输的可靠性。
CAN总线的方式特点,电路运行可靠,有专用的控制协议。
缺点实现起来相对比较复杂。
新型站主采分采间选用CAN总线方式通讯。
CAN总线的电气连接结构图
1.2数据采集器
1.2.1主采集器
新型自动气象站的主采集器是整个系统的核心控制单元集。
整个的系统控制流程、数据处理处理全部主采集器负责完成。
主采集器的处理器采用目前先进的ARM9架构的32位CPU,型号Atmel9263。
另外配加其他外部电路,包括:
SDRAM、CF卡控器、以太网控制器、IDE控制器、USB控制器、CAN总线控制器、串口以及扩展串口控制器等,其构成核心处理单元。
加载Linux操作系统、文件处理系统,同时配接各种外部设备接口,包括:
CF存储卡、RJ45网络端口、USB端口、大容量Flash存储器、多个RS232串口等。
使主采集器的核心处理单元成为一个功能强大单板电脑,因而大大提高了主采集器对数据处理的能力,从而可以满足各种复杂气象探测系统的数据处理要求。
同时在主采集器内部还增加了一个对常规气象要素进行数据探测的数据采集单元。
在主采集器的气象要素数据采集单元中,可以完成对10米的风速、风向、空气温度、相对湿度、降水(0.1mm的翻斗式雨量)、气压、蒸发、总辐射以及能见度气象要素的观测数据采集。
从而进一步扩展了主采集器的功能,可以使主采集器能够独立成为一个高性能的气象数据采集器,构建基本的气象探测系统。
主采集器系统结构图
1.2.2温湿度分采集器
模拟量采集部分:
可以采集温度和湿度两种模拟量。
RS232接口:
板上包含1路RS232调试串口。
CAN接口:
板上包含了1路CAN总线接口,可以和主采集器进行分布式连接。
1)系统硬件技术指标
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。
工作温度:
工业级-40~80℃
扩展SD卡:
标准配置容量2G字节,最多可存储约5年分钟数据,31天秒数据,标准设置为存储一年分钟与小时数据。
时钟精度:
误差小于1分钟每月
处理器:
ARM7内核,主频12M~44MHz
2)测量部分技术指标
AD分辨率:
16位
通道容量:
2模拟输入
3)电气技术指标
电源输入电压:
输入电压7V-15V,额定12V
电压分布结构:
3.3V±1%,5V±1%,1.8V±1%
整机功耗:
30mA。
(不包括RS-485(20mA))
温湿度分采系统结构图
1.2.3地温分采集器
模拟采集部分:
可以测量12路的PT100电阻信号输入。
RS232:
板上包含1路RS232通道,可以实现与其他设备的连接。
1)系统硬件技术指标
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。
工作温度:
工业级-40~80℃
处理器:
Mega64处理器
2)测量部分技术指标
AD分辨率:
16位
通道容量:
12路电阻输入
电阻测量精度:
0.04Ω
电阻采样范围:
70Ω~150Ω
3)电气技术指标
电源输入电压:
输入电压7V-15V,额定12V
电压分布结构:
5V±1%
整机功耗:
18±2mA。
地温分采系统结构图
1.3传感器简介
1.3.1温度,温湿度传感器
1)HMP155温湿传感器
测温元件是铂电阻传感器Pt100。
感应部件位于传感器杆头部,外有一层滤膜过滤罩保护。
测湿元件是聚合物薄膜电容传感器HUMICAP180。
供电电源为+7~35VDC。
输出电压为0-1V,对应湿度为0-100%。
接线图如下:
2)HY-T型温度传感器
热敏元件为铂电阻传感器Pt100,感应部件位于传感器顶端,实际应用中,该传感器安装于辐射罩或百叶箱内。
HY-T型温度传感器测量原理图
铂电阻为100Ω时,温度为0℃,温度每升高1℃,电阻增大0.385Ω。
1.3.2雨量传感器
SL3型雨量传感器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗等组成。
1)基本原理
雨水由承水口汇集,进入上翻斗。
上翻斗的作用是使降水强度近似大降水强度,然后进入计量翻斗计量,计量翻斗翻动一次为0.1mm降水量。
随之雨水由计量翻斗倒入计数翻斗。
在计数翻斗的中部装有一块小磁钢,磁钢的上面装有干簧开关,计数翻斗翻转一次,则开关闭合一次,由开关的闭合送出一个信号。
输出信号由红黑接线柱引出。
2)日常维护与保养
仪器在使用过程中应每月一次进行维护保养,以防风沙及其他因素影响正常使用,如遇特殊环境,可根据实际情况进行维护保养。
(1)断开通讯电缆,松开外壳螺钉,将外壳取下。
(2)观察外壳是否有泥沙,如有,用清水冲洗干净,。
(3)观察漏斗处是否有泥沙阻塞,如有,用针状物通顺,但不能损坏过水通道,然后用清水冲洗干净。
(4)将翻斗用清水轻轻刷洗干净,并将清洗后的翻斗背面用干净的布或面巾纸檫干净。
(5)上述工作完毕,将外壳与底盘固定。
(6)用清水轻轻倒入筒壳中,听内部有无翻斗声,如有则正常,如没有则没安装好,需重复上述步骤。
(7)将电缆接好。
(8)在冬季或长期不下雨时应将传感器外壳用塑料盖盖好,以防风沙堵塞传感器进水口。
3)注意事项
长期运行时,请根据本地环境,定期用水冲洗翻斗内表面,确保翻斗的精度。
1.3.3风传感器
1)原理
风速传感器的工作原理
风速传感器的感应元件为三杯式回转架,信号变换电路为霍尔开关电路。
风杯转动时,万用表测量风速信号电压输出因为供电电压的一半(6V左右)。
风速传感器风向传感器
风向传感器的工作原理
风向传感器的感应元件为风向标组件,风向信号电压随
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