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ZQZ-CII型自动气象站维护维修技术手册大丰市气象局2传感器UPSØ220V~微机Ø220V~打印机Ø220V~数据采集器后备电源第一章整机概述1.1设备组成及各组件的型号规格1.1.1设备组成Ⅱ型自动气象站由传感器、数据采集器和后备电源、微机和UPS电源、打印机、电缆等组件组成，可用“图表1Ⅱ型自动气象站的设备组成示意图”示意。人工观测图表1Ⅱ型自动气象站的设备组成示意图1.1.2各组件的型号规格1.1.2.1传感器1.气压传感器PTB200系列气压表芬兰Vaisala公司制造2.温度和湿度传感器HMP45D湿度与温度探头芬兰Vaisala公司制造33.风向和风速传感器EC9-1高动态性能测风传感器长春气象仪器研究所制造4.雨量传感器SL3型遥测雨量传感器上海气象仪器厂制造5.地温传感器WZP-010温度传感器江苏省无线电科学研究所有限公司制造1.1.2.2数据采集器ZQZ-CⅡ江苏省无线电科学研究所有限公司制造1.1.2.3后备电源ZQZ-电源江苏省无线电科学研究所有限公司制造1.1.2.4微机联想开天6410或同类产品联想有限公司制造1.1.2.5UPSSmart-UPS美国APC公司制造1.1.2.6打印机EPSON-1600KⅢ爱普生有限公司制造1.2各组件的功能1.2.1传感器的功能传感器将对应气象要素的变化转换成电量的相应变化。1.2.2数据采集器的功能1.2.2.1测量4对气压、温度、湿度、风向、风速、雨量、地表温度、浅层地温、深层地温等气象要素进行连续、自动的测量。这个测量包括将敏感元件因气象要素的变化而产生的变化转换成电量、对该电量进行线性化和定标处理、按物理原理公式进行计算和对计算用的有关参数进行必要的修正、将计算结果转换成气象要素值并对其进行质量控制等。1.2.2.2显示在数据采集器前面板上有八位数码管显示，可通过面板上的轻触键盘查看实时气象数据。其中阵风风向、风速每3秒更新一次，其余气象要素值每1分更新一次。1.2.2.3存储数据采集器按随机文件的格式存贮7天的正点气象观测资料。在市电停电后又恢复供电等情况下，微机可收集到停电期间的正点气象观测资料。1.2.2.4查询在采集器上可查询最近一次的正点定时观测编报所需的各项气象要素值共20组数据，这在微机故障或停电时特别有用，它可以为人工编发报提供必要的数据（含天气报、重要天气报、航危报、台风报等）。1.2.3后备电源的功能市电正常时，用市电供电，并起安全隔离和抗干扰作用；市电不正常时，用蓄电池供电，并自动转换。后备电源中有蓄电池，容量为38Ah/12V，可保证数据采集器和传感器在停电情况下工作三天。1.2.4微机的功能51.2.4.1显示在微机屏幕上，通过菜单命令可显示全部实时气象数据，包括当时的气象要素值和极值以及极值出现的时间。每分钟的第15秒，屏幕显示内容更新一次。其中极值是指一小时内的极值，雨量指一小时内的累计雨量。屏幕上有“数据显示区域”和“动态仪表指示区域”，动态仪表指示使显示更加直观。还可通过命令将“动态仪表指示区域”更改为“动态曲线显示区域”，观看气象要素随时间的变化曲线。1.2.4.2存贮正点观测的气象资料经微机收集后全部保存在基本数据库文件中，该文件又简称B文件，B文件的库结构请阅读《地面气象测报业务软件OSSMO-HY2002操作手册》。在地面气象测报和资料处理过程中，气象要素种类多，数据量大，为适应不同任务、不同工作流程的需要，将设计很多种类的数据文件格式，存贮各种不同用途的数据。但微机上可以显示的实时气象数据资料仅供实时观察，每分钟刷新，是不保存的。1.2.4.3查询在微机上可以查询任意年、月、日、时的正点观测资料。在微机上可查阅历史报文文件，实现下班对上班报文内容的校对。也可查询历史月报表、年报表等。1.2.4.4编制实时报文微机在收集Ⅱ型站采集器的自动气象观测资料和键入人工观测取得的6能见度、云、天气现象等目测资料后，能自动编制成中国气象局统一规定的各种实时报文，例：天气报、天气加密报、雨量报、热带气旋加密报（台风报）、重要天气报、航空报、危险报、解除报、气象旬月报、气候月报等。1.2.4.5数据维护数据维护指对数据进行格式检查，对记录进行相关审核，分析找出各类矛盾或不合理、不正常的记录，达到质量把关的目的。广义的数据维护还包括将人工观测的气象要素资料输入基本数据库文件、转换或修改某些数据库文件等。1.2.4.6编制非实时报表非实时报表有地面月报表、地面年报表等。1.2.4.7组网可用广域网技术将Ⅱ型自动气象站的微机组成局域网性质的网络，实现区域中心与各台站的自动气象站通信。微机最终完成了数据的计算处理、计算参数的修正、数据质量控制、数据的存贮和查询、报文编辑、月报表和年报表的编制、组网通信等任务，实现台站业务工作的自动化。1.2.5UPS的功能能在外部输入（市电）发生故障时，保证向负载（微机）连续供电，供电时间约为4小时左右。目前，Ⅱ型站配备的UPS（不间断电源）为在线式不间断电源，其最大的特点是：逆变器始终处于工作状态，电网输入故障时，不存在切换问题。除了保证连续供电外，这种电源还能隔离来自电网的浪涌、尖峰、电7压瞬间下跌和频率变化等。1.2.6打印机Ⅱ型站选用宽行打印机，可打印输出所需的各种实时与定时观测记录、各种气象报文、地面气象记录月报表和年报表等。81.3设备的主要技术指标Ⅱ型自动站的主要技术指标为气象要素的测量性能指标，可用“表格1主要测量性能指标”表示。表格1主要测量性能指标气象要素测量范围分辨率准确度采样速率计算平均时间气温-50～+50℃0.1℃±0.2℃6次/分1m风向0～360°3°±5°60次/分3s2m、10m风速0～60m/s0.1m/s±(0.5+0.03V)m/s60次/分3s2m、10m雨量雨强0～4mm/m0.1mm≤10mm：±0.4mm；＞10mm：±4%有雨即采显示累计值气压550～1060hPa0.1hPa±0.3hPa6次/分1m相对湿度0～100%1%≤80%：±4%；＞80%：±8%6次/分1m地表温-50～+80℃0.1℃±0.5℃6次/分1m浅层地温-40～+60℃0.1℃±0.4℃6次/分1m深层地温-30～+40℃0.1℃±0.3℃6次/分1m表中，性能指标用“准确度”表示。应说明的是：准确度是一个定性概念，是无法准确定量地确定准确度的值。但历史上曾作为定量概念使用，故这里仍沿用了。我们只要把它理解为最大允许误差范围就可以了。9第二章结构布局和电路工作原理2.1结构布局和线缆连接2.1.1Ⅱ型站的结构布局Ⅱ型站的结构布局可用下图示意，图表2是由图表1画得稍详细一些而得。图表2Ⅱ型站结构布局和线缆连接示意图在Ⅱ型站中，传感器安装在观测场（其中，气压表安装在数据采集箱中），数据采集器（箱）和后备电源、微机和UPS、打印机安装在观测室内，观测场观测室地表温传感器浅层地温传感器深层地温传感器接线盒雨量传感器接线盒接线盒风向传感器风速传感器横臂温度传感器湿度传感器数据采集器（箱）微机打印机后备电源箱220V电源插座1UPS312645气压传感器10传感器与数据采集器（箱）直接用线缆相连。2.1.2Ⅱ型站的线缆连接图表2同时示出了Ⅱ型站的线缆连接，观测场的传感器通过6根电缆与室内采集器相接，这6根是：1.风传感器电缆(12芯)，风向传感器、风速传感器合用一根。2.温湿度传感器电缆(8芯)，温度传感器、湿度传感器合用一根。3.雨量传感器电缆(2芯)。4.地表温传感器电缆(19芯)。5.浅层地温传感器电缆(19芯)。6.深层地温传感器电缆(19芯)。电缆两端均有中文文字标志，以防接错。此外：1.数据采集器和后备电源箱之间有二根电缆，一根为直流，一根为交流，这二根电缆在后备电源箱上，是不可拆的。2.采集器与微机用通信电缆相连，微机与打印机用数据电缆相连，微机与UPS用电源电缆连接。3.后备电源、UPS电源、打印机各有电源插头插到电源插座上。2.1.3数据采集器的结构示意图数据采集器是Ⅱ型站的核心，所有传感器、微机、后备电源都与数据采集器相接。数据采集器机箱是一种标准机箱，有前、后面板，左、右侧板，上、下盖板。11前面板主要布置数码显示管和操作键，后面板主要布置连接线缆的插座。数据采集箱（器）的结构示意图（拆去上盖板后俯视）如下:图表3数据采集器结构示意图拧掉四颗螺钉，打开上盖板，可见到机箱内的采集器主电路印制板（简称主板）、电源印制板（简称电源板）、变压器和气压传感器。在前面板背后，安装了一块显示器印制板（简称显示板），因它紧靠前面板，故不易发现。数据采集器的核心器件是CPU，它被安装在主板上。Ⅱ型站的实时数据采集、采集数据的计算处理、计算参数的修正、数据质量控制、数据的存贮、数据的显示、与外部（微机）的数据通信以及系统的自检、故障诊断等均由它来完成。显示板上装有键盘、显示接口器件，使前面板具有显示和键盘（指前面上的轻触键）操作功能。电源板的功能是为采集器提供电源，包括采集器机箱内部各印制板工拉手后面板变压器电源印制板（电源板）采集器主电路印制板（主板）前面板和显示器印制板（显示板）气压传感器侧板12作所需的电源，数码显示管和报警器所需的电源，以及各传感器所需的电源。变压器原边接市电，通过后面板上的开关接入，副边输出交流14伏，向电源板供电。打开和维修采集器时，一定要注意安全。2.1.4数据采集器的前面板前面板上有8位数码显示管以及日期、时间、风向、风速、温度、湿度、地温、气压和雨量等参数显示键和复位、定时、瞬时、修改等功能键，还有“”、“”、“”等选择键。轻触键表面印有中文文字，示出该键的作用。按某键时，可令数码管显示相应的数值，或可进行简单的操作，例如，令自动站“复位”等。数码管右边有一运行指示灯，遥测仪正常运行时，每秒闪烁一次。所以，给它一个名字：“秒闪灯”。在16只轻触键中，12只键的左上角部位有指示灯，按某键时，该键左上角部位的指示灯亮，表明是该键在起作用。“”、“”、“”三只键需与其他键配合使用，按下“”键可获取所按项目的上一个数据，按下“”键可获取所按项目的下一个数据。“”键与“修改”配合，可使被修改的“位”右移。定时瞬时修改复位雨量气压地温湿度风速风向时间温度Ⅱ型地面气象综合有线遥测仪H.M.SDEGM/S℃％℃℃HpaM/M日期Y.M.DZQZC13图表4数据采集箱前面板示意图2.1.5数据采集器的后面板传感器、微机、后备电源的电缆都接在采集器的后面板上。后面板上有交流电源插座、直流电源插座、保险丝座、电源开关、风向风速传感器电缆插座、温度湿度传感器电缆插座、地表温传感器电缆插座、浅层地温传感器电缆插座、深层地温传感器电缆插座、雨量传感器电缆插座、本地终端插座、备用口、总复位开关（10）等，如“图表5数据采集箱后面板示意图”所示：电源开关直流电源雨量备用口本地终端10保险丝交流电源风向风速温度湿度地表温浅层地温深层地温图表5数据采集箱后面板示意图连接时，看清电缆两端中文文字标志，将电缆插头一一插入后面板上对应的插座即可。插拔电缆时，请注意切断电源。后面板上的“电源开关”会同时把交流220伏和蓄电池直流12伏切断。142.2数据采集器及传感器原理2.2.1数据采集器电路组成数据采集器是Ⅱ型站的核心，主要功能单元都安装在主板上，它可划分为9个功能单元，另加键盘显示电路和电源电路功能单元，共11个功能单元，见图表6：图表6采集器电路功能单元示意图这11个功能单元分别为：风向信号输入和变换电路、风速信号输入和变换电路、气压信号输入和变换电路、雨量信号输入和变换电路、温度信号输入和变换电路、湿度信号输入和变换电路、CPU、键盘显示电路、通信电路、Watchdog电路、电源电路。2.2.2传感器原理传感器将对应气象要素的变化转换成电量的相应变化。2.2.2.1气压传感器现阶段Ⅱ型站配备的气压传感器为硅电容压力式气压表PTB220，它风向信号输入和变换电路风速信号输入和变换电路气压信号输入和变换电路雨量信号输入和变换电路温度