以DZZ6型自动气象站为例的新型自动气象站的分析与对比.doc

以DZZ6型自动气象站为例的新型自动气象站的分析与对比
陈刚 唐安波 【摘 要】本文简述了新型自动气象站的系统新技术、系统结构、技术指标,以及DZZ6型自动气象站的系统组成和采集器的特点,对DZZ6型自动气象站的技术性能进行了分和若干个分采集器、外部总线、传感器、外围设备四部分。采用了标准化、开放式的技术路线进行规划设计,从原则意义上讲采集器和传感器的接入处理部件等都遵循了统一设计、统一标准的原则,因此不同厂家的产品是可以进行互换的。软件包括嵌入式软件、业务软件二部分。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Linux 。业务应用软件专门用于自动站数据采集、处理的操作管理,该软件是Linux操作系统下的应用软件。
新型自动气象站的外围设备主要包括电源、终端计算机、通信接口和外存储器。
新型自动气象站的技术指标
(1)系统配接GPS授时器,能够确保系统时钟的准确性;
(2)系统具有以太网络RJ45的接口,可以通过网口对采集系统进行访问;支持 WEB 访问、telnet、FTP 等网络功能。
(3)支持大容量CF卡,可以大量存储观测数据文件,至少能够存储6个月全要素分钟数据和小时,数据文件采用标准的FAT结构方式。 (4)与终端计算机的通讯采用串口直接连接方式,或远程无线传输方式。
(5)系统运行环境方面,要满足-40~80℃温度环境和0%~100%的相对湿度环境下,系统工作运行良好。
(6)电源供电采用+12VDC方式,可采用交流、太阳能或风能充电方式,补充电能。
(7)交流电源电压:AC220V ±10%;采集器供电:DC7~15V;主采集器功耗:<2W;分采集器功耗:<;电源供电系统满足5d无日照连续工作。
2 新一代DZZ6型自动气象站
DZZ6型自动气象站是以自动气候站为基础,采用目前较稳定的、先进的电子测量、数据传输和控制系统技术,设计基于现代总线技术和嵌入式系统技术构建的自动气象站,满足地面气象观测温度、湿度、气压、雨量、风向、风速、蒸发、草面温度、地表温度、以及浅层地温和深层地温的观测。
DZZ6型自动气象站系统组成
DZZ6型自动气象站主要是采集器,供电系统,传感器,通信系统组成。可以挂接的传感器分别有:EL15-1C型风速传感器、EL15-2C型风向传感器、DHC1型温湿度传感器、PTB330型气压传感器、WZP1型温度传感器、WZP2型气温传感器、SL2-1型雨量传感器、。
DZZ6型自动气象站的系统组成:(1)主采集器:传感器电信号的采集;对其他分采集器的数据进行过滤,计算,存储。(2)地温采集器:采集地温传感器输送的电信号;传输到主采集器。(3)温湿度智能传感器采集器:采集温度和湿度传感器的电信号,并传输到主采集器。(4)传感器:将对应气象要素的变化转换成电量的相应变化。(5)供电系统:蓄电池、充电电源、空气开关、防雷模块。(6)通信模块:将输出的RS232信号转换成RS422信号,模块成对出现,在采集器中的模块是将RS232转换为RS422传输,同理在计算机端,也同样有一个通信模块将RS422转换成RS232信号,直接通过串口传输到计算机中。一般的RS232传输距离只有15m左右,。(7)防雷板:主要对采集器进行保护。
DZZ6型自动气象站的采集器
DZZ6型自动气象站的采集器由一个主采集器以及温湿智能分采集器、地温观测分采集器和辐射观测分采集器组成。
主采集器
DZZ6型自动气象站的主采集器是自动气象站的核心,由硬件和嵌入式软件组成。硬件包含高性能的嵌入式处理器、高精度的 A/D 电路、高精度的实时时钟电路、大容量的程序和数据存储器、传感器接口、通信接口、CAN总线接口、外接存储器接口、以太网接口、监测电路、指示灯等,硬件系统能够支持嵌入式实时操作系统的运行。
主采集器嵌入式处理器有如下特点:(1)支持嵌入式实时操作系统的运行并具有内置的 Watchdog 功能,采用当前主流ARM9系列的32位处理器;(2)选择 16 位以上的 A/D 转换电路,满足传感器的测量要求;(3)实时时钟电路能保证误差 15s/月的要求;(4)程序存储器应为非易失性的,容量满足嵌入式软件的容量要求,并具有 50% 的余量;(5)数据存储器为非易失性的,容量满足数据存储的要求,并具有 50% 的余量;(6)随机存储器RAM满足嵌入式软件的运行要求,并且有 30% 的