冻土自动观测仪功能规格需求书

冻土自动观测仪功能规格需求书
中国气象局综合观测司
2018年12月
目录
1前言 (3)
1.1目的 (3)
1.2适用范围 (3)
1.3制定依据 (3)
2组成结构要求 (4)
2.1概述 (4)
2.2硬件结构 (4)
2.2.1传感器 (4)
2.2.2数据采集器 (5)
2.2.3系统电源 (6)
2.2.4通信接口 (6)
2.2.5外围设备 (6)
2.3软件结构 (6)
3功能要求 (6)
3.1观测要素 (7)
3.2初始化和参数设置 (7)
3.3运行状态信息 (7)
3.4数据采集和处理 (7)
3.5数据质量控制 (7)
3.6数据存储 (8)
3.7数据传输 (8)
3.8软件升级 (8)
3.9终端操作命令 (8)
3.10时钟同步 (8)
4技术指标 (8)
4.1测量性能指标 (8)
4.2环境适应性指标 (9)
4.2.1气候条件 (9)
4.2.2机械条件 (9)
4.2.3生物条件 (9)
4.2.4化学条件 (10)
4.2.5电磁兼容性 (10)
4.3可靠性指标 (10)
4.4可维护性指标 (11)
4.5功耗要求 (11)
4.6设备寿命 (11)
5安装与场地要求 (11)
6结构和外观要求 (12)
6.1机械结构要求 (12)
6.2机械强度要求 (13)
6.3材料与涂覆要求 (13)
6.4外观要求 (13)
7供电要求 (13)
7.1主电源供电要求 (13)
7.2备选电源供电要求 (13)
8安全要求 (13)
8.1电气安全要求 (14)
8.2防雷要求 (14)
附录Ａ冻土自动观测仪采集算法流程 (15)
附录B要素编码与数据格式 (16)
B.1冻土自动观测要素及其编码 (16)
B.2设备状态要素编码 (16)
B.3数据帧格式 (18)
附录C 通信命令 (25)
1前言
1.1目的
冻土是指含有水分的土壤因温度下降到0℃或以下而呈冻结的状态。

冻土观测是中国气象局统一布局观测项目，观测内容包括土壤冻结层次和冻结深度，观测方式主要采用人工器测，使用TB1-1型冻土器（又叫达尼林冻土器），人工每天定时将深达0.5～4.5米的注水软胶管提到地面之上，用手摸测软管中水的冻结情况判断冻土层次和深度。

该观测方式较为原始，劳动强度大，且内管提取、摸测过程中易产生断折，加上受观测人员的主观感知程度影响，冻土观测结果存在人为误差。

同时，随着冻土观测数据在气候监测、农业生产、建筑规划与设计、环境监测等领域需求的日益增多，传统观测仪器和方式方法已经不能满足当前预报和服务需求，亟待研制具有观测精度高、性能稳定、维护方便等特点的冻土自动观测仪。

为此，本功能规格需求书按照统一标准、统一功能、统一结构的设计思路，明确了冻土自动观测仪性能要求，规范了冻土自动观测数据格式。

1.2适用范围
本功能规格需求书规定了冻土自动观测仪的结构、功能、性能、环境适应性和业务运行等方面的要求，为设备研发、加工生产等提供依据。

本功能规格需求书不适用于利用地温等要素综合判识冻土深度的方法。

1.3制定依据
本功能规格需求书依据或参考下列文件资料编写：
[1] 《地面气象观测规范》，中国气象局，2003年。

[2] 《气象观测专用技术装备功能规格需求书编写指南（试行）》，中国气象局综合观测司，2015年。

[3]《GB/T 33695-2017 地面气象要素编码与数据格式》，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会，2017年。

2 组成结构要求
2.1 概述
冻土自动观测仪是根据含有水分土壤的冻融特性，通过测量水的相态（频域反射、温度反演），采用阈值判断方法测量土壤冻结深度的仪器。

目前冻土自动观测主要采用电阻法、电容法和测温法等。

冻土自动观测仪由软件和硬件两部分组成。

软件为嵌入式软件，硬件主要由传感器、数据采集器、供电单元和外围设备等组成，可接入综合集成硬件控制器，其硬件结构示意图如图2.1。

数据采集器模拟/数字通道RS232/RS485端口供电单元无线通信模块/综合集成硬件控制器
第1层
第3层
第4层
第5层
...
第n 层面第2层
传感器
调试终端扩展端口RS232/RS485端口
图2.1 冻土自动观测仪硬件结构示意图
2.2 硬件结构
2.2.1 传感器
2.2.1.1 冻阻式冻土传感器
冻阻式冻土传感器利用水的相态发生改变时体积、电阻等介电常数物理特性随之变化的原理，通过非纯净水做感应质，测量相关物理量得到冻结层次和
上下限深度。

2.2.1.2电容式冻土传感器
电容式冻土传感器利用土壤中水与冰发生相变时介电常数随之改变的特性，通过LC振荡电路频率响应变化，结合频率变化规律和土壤温度建立土壤冻融状态判别模型，获得冻结层次和上下限深度。

2.2.1.3测温式冻土传感器
测温式冻土传感器根据水凝结成冰或冰融化成水的温度变化特性，结合冻点确定算法，获得冻结层次和上下限深度。

2.2.2数据采集器
数据采集器的硬件部分由嵌入式处理器、数据存储器、时钟电路、通信接口和指示灯电路等多种电路模块组成。

数据采集器的主要功能是获取传感器采样数据，对采样数据进行计算处理、质量控制、数据存储、通信传输，与终端计算机进行交互。

数据采集器硬件设计时必须满足以下要求：
（1）电源：应采用高精度、高稳定性电源模块，满足采集器供电要求，外接电源供电电压为DC（9～15）V。

（2）时钟：自带高精度实时时钟，时钟误差≤15秒/月，接受终端软件校时，校时误差小于1秒。

（3）存储：程序存储器容量满足嵌入式软件需求。

数据存储器至少能存储10天的分钟数据、1个月的正点数据，并留有30%以上的存储空间。

（4）通信接口：具有RS232/RS485通信接口。

（5）监控电路：硬件看门狗，主板温度监测，电池电压监测，通信状态监测。

（6）指示灯：用于供电、运行、通信等状态指示。

2.2.3系统电源
采用市电、太阳能等供电方式。

市电供电时，系统电源由电源转换及控制模块、蓄电池组成；太阳能供电时，系统电源由太阳能电池板、电源控制器、蓄电池组成。

在没有外部供电条件下，蓄电池须保证冻土自动观测仪连续运行7天以上。

2.2.4通信接口
通信方式包括有线通信和无线通信。

（1）有线通信：通过采集器RS-232或RS-485等通信接口接入综合集成硬件控制器或终端计算机，实现与上位机的数据通信。

（2）无线通信：通过采集器RS-232或RS-485等通信接口与无线通信模块连接，实现与中心站的数据通信。

2.2.5外围设备
外围设备包括立杆、支架、机箱等安装结构件。

立杆和支架主要用于安装机箱、太阳能板等。

机箱应符合电气安全标准，具有良好的密封性并兼顾散热。

防护等级要求达到IP65，具有安全防盗、防辐射等性能。

2.3软件结构
软件主要包括数据采集、数据处理、数据存储和数据传输等功能模块。

数据采集模块须按规定的采样频率进行采集；数据处理模块负责完成采样算法、数据计算处理和数据质量控制；数据存储模块主要完成数据的存储与管理；数据传输模块实现与终端计算机的通信，并具有数据补传功能。

3功能要求
3.1观测要素
冻土观测要素包括冻结层次及上下限深度。

3.2初始化和参数设置
（1）采集器自检，包括检测传感器接口和存储器，做好数据采集和通信连接准备。

（2）参数设置，可通过终端软件对冻土自动观测仪进行设置。

3.3运行状态信息
冻土自动观测仪具备输出设备运行状态信息的功能，主要包括设备工作状态、电源状态和通信状态等。

3.4数据采集和处理
数据采集间隔1次/min，算法详见附录A。

将采样信号按规定的算法处理成符合格式要求的冻土观测数据，数据格式详见附录B。

3.5数据质量控制
软件应具备质量控制功能，实现极限范围检查和变化速率检查。

（1）极限范围检查
验证每个瞬时气象值应在传感器的正常测量范围内。

未超出的，标识“正确”；超出的，标识“错误”。

（2）变化速率检查
当前瞬时气象值与前一瞬时气象值的差若大于“存疑的变化速率”，则当前瞬时气象值不能通过检查，标识为“存疑”。

若大于“错误的变化速率”，则当前瞬时气象值标识为“错误”。

3.6数据存储
采集器至少能够存储10天的分钟观测数据、状态信息以及1个月的正点观测数据，并留有30%以上的存储空间。

数据存储须采用循环式存储器结构，即允许最新的数据覆盖旧数据。

采集器数据存储器应具备掉电保存功能。

3.7数据传输
支持主动传输和被动传输两种传输模式。

（1）被动传输模式：设备每分钟完成数据采集处理，等待数据读取命令(READDATA)，向上位机发送距当前时刻最近的数据。

（2）主动传输模式：根据预设的程序与上位机进行数据传输。

3.8软件升级
通过终端软件对采集器发出升级指令，完成软件升级。

3.9终端操作命令
终端操作命令为采集器和终端计算机、中心站软件之间通信的命令，能实现对采集器各项参数的设置、读取以及观测数据的读取。

终端操作命令格式详见附录C。

3.10时钟同步
通过终端软件发送命令，对冻土自动观测仪统一校时。

4技术指标
4.1测量性能指标
测量深度：0cm～450cm，根据当地可能出现的最大冻土深度，采用规格适宜的传感器。

可采用分段观测的方式，便于安装、维护。

分辨力：1cm。

最大允许误差：±2cm。

4.2环境适应性指标
4.2.1气候条件
在下列气候条件下，观测仪应能正常工作：
空气温度：﹣50℃～﹢60℃。

相对湿度：5%～100%。

降水强度：≤6mm/min。

抗风能力：≤75m/s。

4.2.2机械条件
（1）在非工作包装状态下，应能通过如下等级的正弦振动试验：
正弦稳态振动：位移 1.5mm
加速度 5m/s2
频率 2～9Hz、9～200Hz
（2）在非工作包装状态下，应能通过如下等级的冲击试验：
脉冲波形：半正弦波
峰值加速度：50m/s2
脉冲持续时间：30ms
冲击次数：3个互相垂直的每一方向连续施加3次冲击，共18次。

4.2.3生物条件
应采取适当的防霉菌措施。

除非使用在特殊的环境条件或使用方有要求时，否则不必通过长霉试验来鉴定其抗霉菌能力。

应采取适当措施防止动物损坏，如鼠咬、蚁噬等。

4.2.4化学条件
正常大气条件下，应在材料、表面涂覆和工艺上采取相应的措施，使其具有一定的抗化学活性物质危害的能力，在产品寿命期内不致因腐蚀而引起产品的失效。

盐雾试验时间应不少于48小时，其他试验条件符合国家有关标准和行业标准的要求。

4.2.5电磁兼容性
冻土自动观测仪各端口的电磁抗扰度应满足表4.1的要求。

表4.1 端口电磁抗扰度要求
内容
试验条件
交流电源端口直流电源端口控制和信号端口
1.2/50μS(电压)
8/20μS(电流)
浪涌冲击抗扰度
线对地：±2kV 线对地：±1kV 线对地：±1kV 电快速瞬变脉冲群抗扰度±2kV 5kHz ±1kV 5kHz ±1kV 5kHz
射频电磁场辐射抗扰度
0.15～80MHz
3V/m
80% AMk（1kHz）
0.15～80MHz
3V/m
80% AMk（1kHz）
0.15～80MHz
3V/m
80% AMk（1kHz）
静电放电抗扰度接触放电：±4kV
空气放电：±8kV
接触放电：±4kV
空气放电：±8kV
接触放电：±4kV
空气放电：±8kV
4.3可靠性指标
应进行可靠性设计、试验和验证工作。

平均无故障工作时间（MTBF）大于8000h。

4.4可维护性指标
（1）整个系统易于扩展和维修。

（2）各部件的结构设计应充分考虑维修方便性、快捷性和不易误操作性。

（3）接线标志清晰不易混淆，应采取充分的措施保证即使非专业人员操作也不易产生误操作。

（4）平均维修时间（MTTR）要求：≤40min。

4.5功耗要求
应尽量降低整体功耗，采集器功耗≤2W。

4.6设备寿命
在规定的使用环境和正常维护的条件下，冻土自动观测仪使用寿命应不小于8年。

5安装与场地要求
冻土自动观测仪0cm测量单元与外套管0线刻度要平齐，并与地表在同一水平面上，其他安装要求和方法均同深层地温传感器。

根据当地可能出现的最大冻土深度，可采取集成式或分段式方法安装。

场地环境及集成式安装方法需符合相关规定。

为便于安装与维护，超过150cm冻结层的地区可采取分段式方法安装，安装示意图如图6.1。

400cm
300c m
50cm 50c m
50cm 50cm 125cm
125cm 40cm 地温
80cm 地温160cm 地温320cm 地温300-450cm 150-300cm 冻土传感器150-300cm 0-150cm 冻土传感器
0-150cm 冻土传感器
图6.1 冻土自动观测仪分段式安装布局示意图
观测深层地温的台站，冻土自动观测仪安装在320cm 地温外套管南侧，间距50cm ，南北成列、东西成行、自西向东、由深到浅。

不观测深层地温的台站，安装在深层地温观测场，南北成列、东西成行、自西向东，由深到浅，间距50cm ，距离电缆沟50cm 以上。

6 结构和外观要求
6.1 机械结构要求
（1）结构应便于装配、调试、检验、包装、运输、安装及维护等。

（2）各零部件应安装正确、牢固，无机械变形、断裂、弯曲等，操作部分不应有迟滞、卡死、松脱等。

（3）安装支架结构坚固、造型美观，便于传感器安装和维护，传感器安装后无晃动，能满足冻土自动观测仪观测需求。

冻土观测仪的各部件应有足够的机械强度和防腐蚀能力，确保在产品寿命期内，不因外界环境的影响和材料本身原因导致机械强度下降而引起危险。

6.3材料与涂覆要求
（1）材料要求
应选用耐老化、抗腐蚀、具有良好的电气绝缘性能的材料，禁止使用不符合国家有关标准或行业标准的劣质材料。

（2）涂覆要求
各零部件表面应有涂、敷、镀等工艺措施，以保证其耐潮、防霉、防盐雾。

6.4外观要求
冻土自动观测仪外观应整洁，无损伤和形变，表面涂层无气泡、开裂、脱落等现象。

铭牌、标识和标志应字迹清晰、完整、醒目。

7供电要求
7.1主电源供电要求
（1）交流供电AC220V（﹢10%～﹣15％）。

（2）直流12V。

（3）后备蓄电池，可保证冻土自动观测仪在无交流电源下7天正常工作。

7.2备选电源供电要求
当安装地点没有交流电源或电源不理想时，可选择太阳能、风力等其他方式供电。

8安全要求
标记符合 GB 4793.1-2007《测量、控制和实验室用电气设备的安全要求》关于“设备用图形符号”的要求：
（1）交流电源接入端口设“当心电击危险”安全标记。

（2）低压直流电源接入端口以红色“＋”和黑色“－”标出极性，并标明额定电压值。

（3）电源开关标明电源“通”、“断”位置。

（4）标明电源熔断器额定电流值。

8.2防雷要求
冻土自动观测仪应具备防直接雷击和雷击电磁脉冲的措施，防雷安全要求和设计应符合行业标准QX 4-2015《气象台（站）防雷技术规范》和QX 3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》的要求。

附录Ａ 冻土自动观测仪采集算法流程
开始
设备自检
是否有故障
发送采集指令
等待采集结束
计算冻土深度
形成分钟和小时数据
写入数据文件
是
是
时间是否到达采集时次
否
是
否
瞬时数据质控
否
附录B要素编码与数据格式
B.1 冻土自动观测要素及其编码
观测要素名称定义准确，对应的变量名唯一、明确。

观测要素变量名的编码结构层次清楚，可扩展性强。

观测要素名称对应的变量值是将原值乘以10的n次幂（n为比例因子，取值大于等于0）变为整数并以ASCII字符显示的数字字符串。

每个观测要素值单独固定字节长度，高位不足补0。

观测要素编码表中明确各观测要素的单位、比例因子、输出字节长度，个别观测要素给以备注，以便数据使用方更好地理解观测数据含义。

表1 冻土自动观测仪要素及其编码
观测要素
编码
观测要素名称单位比例因子(n) 字节长度备注ARHa 冻土第一层上限cm 0 3 整数输出ARHc 冻土第一层下限cm 0 3 整数输出ARIa 冻土第二层上限cm 0 3 整数输出ARIc 冻土第二层下限cm 0 3 整数输出ARJa 冻土第三层上限cm 0 3 整数输出ARJc 冻土第三层下限cm 0 3 整数输出ARKa 冻土第四层上限cm 0 3 整数输出ARKc 冻土第四层下限cm 0 3 整数输出ARLa 冻土第五层上限cm 0 3 整数输出ARLc 冻土第五层下限cm 0 3 整数输出ARMa 冻土第六层上限cm 0 3 整数输出ARMc 冻土第六层下限cm 0 3 整数输出ARNa 冻土第七层上限cm 0 3 整数输出ARNc 冻土第七层下限cm 0 3 整数输出AROa 冻土第八层上限cm 0 3 整数输出AROc 冻土第八层下限cm 0 3 整数输出B.2 设备状态要素编码
B.2.1 设备自检状态
变量名编码设备状态要素名称单位字节
长度
取值范围
z 设备自检状态代码表 1 0或1 B.2.2 传感器工作状态
变量名编码设备状态要素名称单位字节
长度
取值范围
y_ARB 冻土传感器的工作状态代码表 1 0、1或2 B.2.3 电源状态
变量名编码设备状态要素名称单位字节
长度
取值范围
xA 外接电源（独立设备或采集
器不需要后缀）
代码表 1 6、7或8
xB 设备/采集器主板电压状态代码表 1 0、3或4 xD 蓄电池电压状态代码表 1 0、3、4或5
B.2.4 工作温度类状态
变量名编码设备状态要素名称单位字节
长度
取值范围
wA 设备/采集器主板环境温度
状态
代码表 1 0、3或4
B.2.5 加热部件工作状态
变量名编码设备状态要素名称单位字节
长度
取值范围
vA 设备加热代码表 1 0、2、3或4 B.2.6 通信工作状态
变量名编码设备状态要素名称单位字节
长度
取值范围
tA 设备（采集器）到综合集成
硬件控制器或终端计算机的
通信状态
代码表 1 0、1或2
tC RS232/485/422状态代码表 1 0、1或2 注：
（1）设备自检状态变量为必输出项，当设备自检通过时只输出自检状态变量，即状态变量数为1。

（2）当设备某些属性状态不正常时，除输出自检状态变量外，还需输出所有状态不正常的状态变量名。

B.3 数据帧格式
B.3.1 帧格式
0段：起始标识
1段：数据包头
2段：数据主体
3段：校验码
4段：结束标识
说明：
（1）一个完整数据帧分为5部分信息段，其中0、1、3和4段数据定长，2段数据主体包含观测要素信息、观测数据质量控制信息和状态要素信息三部分，不定长。

（2）数据帧传输采用ASCII字符（8Bit）。

（3）数据帧各信息段由一个或多个字段表示，字段间以英文半角字符“,”分割。

（4）字段是指由一组指定的ASCII字符（大小写英文字母、0-9数字字符以及下划线字符“_”）构成的字符串，用于描述帧起始与结束标识、数据包头信息、要素变量名以及要素变量值等信息。

B.3.2 帧格式说明
B.3.2.1
0段——起始标识，固定长度，2个字母，以“BG”表示。

B.3.2.2
1段——数据包头，固定长度，包含8个字段，每个字段亦固定长度。

B.3.2.2.1
区站号（5位字符），保持现有台站区站号不变，在观测司发布新台站号时另行更新。

B.3.2.2.2
服务类型（2位数字），以00代表基准站，01代表基本站，02代表一般站，03代表区域气象站，04交通气象站，05电力气象站，06农业气象站，07旅游气象站，08海洋气象站，09风能气象站，10太阳能气象站，11生态气象站，12辐射气象站，13便携站，14自动气候站......。

注：根据业务需要，《地面气象数据对象字典》规定的服务类型需做调整时，冻土自动观测仪中的服务类型同步调整。

B.3.2.2.3
设备标识位（4位字母），冻土自动观测仪设备标识符为YSFS。

B.3.2.2.4
设备ID（3位数字），用于区分同一个区站号台站中同类设备，从000开始顺序编号，如某站有两个冻土自动观测仪，则ID顺序标号为000、001。

有多个设备时，服务数据以ID为000的设备观测为准，当000出现故障时，则使用001设备的数据。

B.3.2.2.5
观测时间（14位数字），采用北京时。

格式年月日时分秒（YYYYMMDDHHmmSS），如20180206132500。

B.3.2.2.6
帧标识（3位数字），用于区分数据类型和观测时间间隔，由DT两部分组成。

其中：
D为1位数字，用于区分数据类型：0代表实时数据，1代表定时数据，2～
9预留。

T表示一个2位十进制数值，代表观测时间间隔：00代表秒，01～59依次代表1～59分钟间隔，60～83依次代表1～24小时间隔。

如：分钟实时数据用001表示，整点定时数据用160表示。

B.3.2.2.7
观测要素变量数（3位数字），取值000～999，表示观测要素数量。

说明：
（1）观测要素变量数为实际观测到的要素数。

若设备的观测要素是不连续的，则不输出未探测到的观测要素。

当设备故障未探测到任何观测要素时，该类设备输出观测要素变量数为0，并在状态信息中输出故障信息。

（2）设备或传感器故障时，对应的观测要素输出缺测，对应要素值用“/”字符填充。

B.3.2.2.8
设备状态变量数（2位数字），取值01～99，表示状态变量数量。

说明：
（1）设备自检状态变量为必输出项，当设备自检通过时只输出自检状态变量，即状态变量数为1。

（2）当设备某些属性状态不正常时，除输出自检状态变量外，还需输出所有状态不正常的状态变量名。

B.3.2.3
2段——数据主体，不定长，包含观测数据、观测数据质量控制和状态数据三部分。

B.3.2.3.1
观测数据，由一系列观测要素数据对组成，数据对中观测要素变量名与变
量值一一对应。

观测要素变量名以及变量值的描述（数据单位、比例因子、字节长度等）在观测要素编码表中定义说明。

数据对的个数与B.3.2.2.7观测要素变量数一致。

观测要素名按字母先后顺序输出。

B.3.2.3.2
质量控制，由一系列质量控制码组成，字符数量与B.3.2.2.7观测要素变量数一致，一个字符代表一个数据的质量控制码，与B.3.2.3.1观测数据中的数据对一一对应。

质量控制码定义与气象行业标准（QX/T 118-2010）中地面气象观测资料质量控制一致，如表2所示。

表2 质量控制码表
质控码含义
0 正确
1 可疑
2 错误
3 订正数据
4 修改数据
5 预留
6 预留
7 预留
8 缺测
9 未做质量控制
说明：
（1）若有数据质量控制判断为错误时，在设备终端数据输出时，其值仍给出，相应质量控制标识为“2”，但错误的数据不参加后续相关计算或统计。

（2）对于瞬时气象值，若为采集器或通信原因引起数据缺测，在设备终端数据输出时直接给出缺测，相应质量控制标识为“8”。

（3）当终端计算机业务软件将设备置为维护或停用状态时，自动上传维护日志，同时将上传数据文件对应要素置为缺测。

冻土自动观测仪设备端质量控制对象为气象要素的瞬时值，质控方法主要
包括以下2个方面。

（1）对瞬时值极限范围检查，检查瞬时值是否在传感器的测量范围内，如果未通过检查，则该值被丢弃，不能用于进一步计算。

（2）对瞬时值变化速率检查，当前的瞬时值与前一个瞬时值作比较。

如果差值大于给定的界限，则当前瞬时值被标记为不可信，不能用于进一步计算，但仍用于检查瞬时值变化速率检查。

表3 “正确”的瞬时值的判断条件
序号气象变量上限下限存疑的变化速率错误的变化速率
1 冻土0cm 450cm 根据本地气候变化特点确定阈值
B.3.2.3.3
状态数据，由一系列设备状态要素数据对组成，状态要素变量名与状态值一一对应。

设备状态变量名在设备状态编码表中定义说明，第一个状态变量名必须为设备自检状态，其他状态变量输出顺序不做明确要求。

状态值采用一个字符编码表示，状态值含义如表4所示。

表4 设备状态码表
状态码状态描述
0 “正常”，设备状态节点检测且判断正常
1 “异常”，设备状态节点能工作，但检测值判断超出正常范围
2 “故障”，设备状态节点处于故障状态
3 “偏高”，设备状态节点检测值高于正常范围
4 “偏低”，设备状态节点检测值低于正常范围
5 “停止”，设备节点工作处于停止状态
6 “轻微”或“交流”，设备污染判断为轻微；或设备供电为交流方式
7 “一般”或“直流”，设备污染判断为一般；或设备供电为直流方式
8 “重度”或“未接外部电源”，设备污染判断为重度；或设备供电未接外部电源
说明：
（1）设备所有状态均不输出具体的数值，而是输出状态码，以更直观地指导维护保障工作。

（2）本表只给出设备状态码的简单含义描述，设备需根据每个状态检测数值制定状态判断依据，输出与状态符合的状态码。

（3）如果观测要素非设备观测数据而是运算量，则不用输出状态要素。

上位机软件在质控的时候，通过设备配置文件对设备状态进行质控。

B.3.2.4
3段——校验码
定长，4位数字。

采用校验和方式，从“BG”开始一直到校验段前，包括分隔符“,”号在内以ASCII码全部累加。

累加值以10进制编码，高位在前，若高位溢出，则取低四位。

B.3.2.5
4段——结束标识
固定长度，2个字母，以“ED”表示。

B.3.3 帧格式示例
表5 完整数据帧格式
起始标识
数据包头
区站号服务类型设备标识位设备ID BG 5位字符2位数字4位字母3位数字
数据包头
观测时间帧标识观测要素变量数设备状态变量数
14位数字3位数字3位数字2位数字
数据主体
观测数据和质量控制状态信息
观测要素变量名1 观测要
素变量
值1
观测要
素变量
名m
观测要
素变量
值m
质量控制位
状态
变量
名1
状态
变量
值1
状态
变量
名n
状态
变量
值n
校验码结束标识
4位数字ED
冻土自动观测仪输出数据示例如下：。