南京信息工程大学气象站系统论文

南京信息工程大学滨江学院姓名

学号20112334074

专业班级通信2班

指导老师宦海

成绩

自动气象观测站

【概述】TSRM-K型自动气象观测站采用一体化设计，专门为学校科研教学，小气候观测，流动气象观测哨、短期科学考察、季节性生态监测等开发生产的多要素自动气象站。可测量风向、风速、温度、湿度、气压、雨量、太阳辐射量、太阳紫外线、土壤温湿度等常规气象要素，同时根据微气象学中空气动力学方法，自动计算并存储风寒指数、ET蒸腾蒸发量及温/湿度/光照/风指数。该气象站已成为目前为止国内测量气象要素最全面的小气候观测站。

【应用领域】主要应用于科研教学，微气象学研究，军事运用的支援、临时气象观测点，如突发事件（如火灾、洪涝灾害）的响应及突发性灾害性天气的现场监控、大中小学的气象观测台站、农业农情灌溉气象环境指标监测、森林火险气象指标监测等，又可作为环境科研监测的补充观测仪器。

一．概述

【技术特点】

1、气象观测要素：

（可根据要求选顶或组合各种气象传感器）

（1）大气环境类：环境温度，环境相对湿度，露点温度，大气压力，风速，风向，降水量，水面蒸发，二氧化碳，叶面湿度，日照时数，光照度，太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、净全辐射、近红外辐射、光合有效辐射、紫外线辐射、远红外辐射等；

（2）土壤参数类：土壤温度，土壤湿度，土壤热通量，土壤水势，土壤导电率等；

（3）生态环境类：多层风，多层温度，多层湿度，多层土壤水份，多层CO2等

2、自动气象数据监测记录仪：

A．TSRM-ZS1型气象生态环境监测仪功能全面，数据测量精度高，最多可采集几十项气象要素的数据，核心部件采用高性能16位微处理器为主控CPU，内置大容量数据存储器，可连续存储8000条数据永不丢失。便携式防震结构，工业控制标准设计，适合在恶劣工业或野外极地环境中使用，大屏幕图形液晶显示屏，具有汉字及图形显示功能，一屏显示多路气象数据，便于现场直接观测，减少了通过电脑监测数据带来的不便。

B．系统具有交直流两用供电方式，当交流电停电后，可自动由充电电池供电，节能环保设计，主机电池一次充电使用时间可保证连续工作48小时以上。配备TDC-25型太阳能供电装置，可用于野外无电地区常年使用。

C．U盘数据存储功能：将移动存储器（U盘）与监测仪器的U盘控制器相连，就可完成监测数据的连续存储，存储时间任意设定，然后可将U盘数据直接导

入微机。由于U盘存储容量大，可保证数据长时间永久存储，因此系统具有无限量存储特点。

3、自动气象站监测软件：TSRM-K型自动气象站软件完全满足国家“自动气象站标准规范”要求，界面友好，图形数据显示，（有线，无线）多种通讯方式，动态组网，可支持百台以上监测站点并发通讯；在Windows2000以上系统环境即可运行，与打印机相连自动打印存储数据，数据存储格式为EXCEL标准格式，可生成气象数据图表，供其它软件调用。

4、方便快捷数据联网功能：

提供了有线传输和无线传输两种方式；

有线传输方式：通过标准RS232/RS485/USB通讯接口，与监测中心PC机有线连接，最长有线通讯距离可达1000米，实时传送采集数据，也可通过网络接口实现一个中心对多个站点的实时监测；

无线传输方式：可根据通讯距离的不同分为短距离无线数传、中距离无线数传、长距离无线数传三种无线传输方式。

（1）短距离无线数传方式：采用先进的微波射频通讯传输模块，通讯距离在0～300米范围之内，主要适合于校园内、场区内等短距离范围内数据传输，无任何通讯费用。

（2）中距离无线数传方式：采用电台方式进行数据传输，通讯距离在0～2000米范围之内，主要适合于对气象监测站和气象监测中心位置较远同时不合适于有线进行通讯的情况下进行使用，不收取任何通讯费用数据传输稳定。

（3）长距离无线数传方式：采用GSM网/GPRS网通讯技术，结合Internet 网络通讯协议，配备无线通讯控制器可实现监测中心对各个站点进行实时监测，远程采集各监测站点的气象数据，不受距离限制，数据传输可靠。GSM通讯方式利用短信方式进行数据的透明传输,只要网络信号覆盖的地区都可以进行数据传输,不受地理环境的限制，可根据用户使用需要将当前环境的气象参数按照指定的间隔时间，发送到用户设定的手机号码上，通讯费用按信息服务资费计算，适合站点较少，数据量小的系统使用。GPRS无线通讯方式是在现有GSM系统上发展出来的一种新的无线数据传数业务，目的是给中国移动用户提供高速无线IP或X.25服务，GPRS理论带宽可达171.2Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。GPRS 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。GPRS永远在线，按流量计费，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、点多分散、中小流量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

5、观测支架：可一体化三角观测支架，钢质结构设计，外形美观，功能齐全，安装方便；也可根据客户要求配置车载式观测支架，应用于不同的环境监测应急车辆。

6、特殊环境下的可选配仪器：

该套气象站可针对不同的使用环境，配置不同类型的气象传感器及相关配件；现有我公司自行研发生产的TBQ系列水下太阳辐射表、EL8-1型螺旋桨式

联合风向风速传感器及TSRM-K型车载式气象观测支架等仪器，可适用于海洋环境监测或移动环境监测车辆等特殊条件下的环境监测使用。

【主要技术指标】

名称型号测量范围分辨率准确度环境温度PTS-3-50～+80℃0.1℃±0.1℃相对湿度PTS-30～100%0.1%±2%(≤80%时)±5%(>80%时)露点温度PTS-3-40～50℃0.1℃±0.2℃风向EC-9X0～360°3°±3°风速EC-9S0～70m/s0.1m/s±(0.3+0.03V)m/s降水量L30-999.9 mm0.1mm±0.4mm(≤10mm时)±4%（>10mm时）土壤温度PTWD-2A-50～

+80℃0.1℃±0.1℃土壤湿度TDR-30～100%0.1%±2％土壤热通量HF-1 -500～500W1W/㎡≤5％土壤水势TDR-20～-1500kPa1kpa±10kPa叶面湿度YMS-D10～100%0.1%＜10％大气压力QA-1550～1060hPa0.1hPa±0.3hPa蒸发ZFL10～100mm0.1mm±1.5%二氧化碳ES-D0～2000ppm 1ppm±20ppm紫外线TBQ-ZW-20～500W1W/㎡≤5％总辐射TBQ-2 0～2000W1W/㎡≤5％直接辐射TBS-2-20～2000W1W/㎡≤5％日照时数TBS-2-20～24h0.1h±0.1h光合有效辐射TBQ-50～500W1W/㎡≤5％光照度TBQ-60～20万Lux------±7％ET TSRM-ZS1天0～999.9mm月0～1999.9mm年0～1999.9mm0.1mm±5%风寒指数TSRM-ZS1-79～+54℃1℃±1℃紫外线指数TSRM-ZS10～160.1≤5%气象生态环境监测仪TSRM-ZS1二十气象参数0.1高精度观测支架（三角式或车载式）TSRM-KZJ3m户外使用钢结构，外观喷塑防腐，含防雷保护装置太阳能供电系统TDC-25功率25W太阳能电池+充电电池+保护器可选配无线通讯控制器GSM/GPRS短/中/长距离传输免费/收费传输可选配U盘存储控制器FS-1可选配1年以上存储量可选配

【系统基本配置】

1.具有液晶显示汉字与图形显示功能的TSRM-ZS1气象站记录仪1台

2.传感器（温度，湿度，风速，风向，气压，太阳总辐射，雨量，地温，土壤湿度）各1台

3.TSRM-KZJ气象专用观测支架1套

4.TSRM-K实时监测系统分析软件1套

5.数据通讯及传感器连接电缆1套

6.GSM/GPRS无线通讯控制器（选配）

7.TDC-25太阳能供电系统（选配）

8.FS-1U盘存储控制器（选配）。国产TSRM-K供应TSRM-K型自动气象站(全要素数字气象站)(图)。

二．系统设计

1、设计背景：

自动气象站与人工站相比，观测自动化、数据的采集密度和规范性是人工站不能比拟的，但自动气象站属于电子设备，气象要素传感器的使用误差和数据采集设备的系统误差也是客观存在的，为此中国气象局规定自动气象站每两年检定一次，主要检定内容为传感器部分。