DZZ4自动气象站结构与原理[谷风详析]

利用仪器自动地进行观测 和发送或记录观测数据， 并根据需要，可直接地或 在一个编报站将观测数据 转换成电码形式的系统。 （WMO,1981）
新型自动气象站发展
1999
启动地面基本气象要 素的自动气象观测
全面达到WMO规定的观 测指标，形成自动化、集 约化、标准化的业务体系。
2020
2008
中国气象局编制《新 型自动气象站功能规 格需求书》，统一了 自动气象站设计要求。
WUSH-BTH
DSC1 DSS1
结构原理—传感器
模拟量传感器
传感器输出电流或电压，采集器按规范要求对其进行采 样计算，输出各气象要素值。 温度: WUSH-TW100 （ZQZ-TW）温度传感器 温湿度:DHC2湿度传感器 其他 辐射传感器、蒸发传感器等
结构原理—传感器
数字量传感器
传感器输出脉冲或频率，采集器对其采样计算。 ➢ 雨量
如SL3-1，每翻斗计为0.1mm ➢ 风向(ZQZ-TF)
七位格雷码，如239度为1111111， 0度为0000000 ➢ 风速(ZQZ-TF)
输出频率信号，V=0.1f
结构原理—传感器
智能型传感器
传感器内含嵌入式处理器，进行数据采样和处理，直接输 出数据。采集器按一定协议直Biblioteka Baidu读取其数据。 常见传感器
DZZ4自动气象站结构原理
❖传感器 ❖采集器 ❖电源 ❖通信
结构原理—传感器
传感器类型 模拟传感器 数字传感器 智能传感器
传感器名称
气温传感器
地温传感器 湿度传感器 蒸发传感器 辐射传感器 翻斗雨量传感器 风传感器 气压传感器
温湿度智能传感器
称重降水传感器 雪深传感器
型号
WUSH-TW100
ZQZ-TW DHC2 WUSH-TV2 FS系列 SL3-1 ZQZ-TF DYC1
结构原理—温度传感器工作原理
铂电阻温度传感器是根据铂电阻的电阻值随温度变化的原理来测 定温度的。
测 V1、V2 值即可求得 Rt: Rt=R0*V1/V2
温度计算公式：T=A+B*Rt+C*Rt2
恒流源
A
Rt
R0
V1
V2
结构原理—温度传感器工作原理
长线串口 直接连通
RS232/RS422/RS485 串口通讯电缆
数据传输 命令处理
数据传 输以及交 互控制命 令处理。
远程无线 数据传输
以太网 数据传输
GPRS CDMA1X 3G、卫星 通讯网络
远程中心站服务器
计算机网络
网络计算机
自动气象站电源供电系统
后备电源
电源（充电）控制器
蓄电池 交流市电 太阳能 风力发电
200 6
五种型号的新型自动气象 站完成设计定型，在业务 中推广使用。
2012
全面提升：
建立完2善0的1 全自动化
业务流7程和观测规范
2015
第二次跨越： 初步实现云能天自动观测，基 本建立全自动化业务流程和观 测规范。制定了地面软硬件技 术标准和集约化技术架构。
新型自动气象站发展
DZZ3—上海长望气象科技股份有限公司
DZZ4自动气象站结构与原理
自动气象站定义
AWS
Automatic Weather Stations
AWOS
Automated Weather Observing Systems
能自动进行地面气象观测、 存储和发送观测数据，并 能根据需要将观测数据转 换成气象电报和编制成气 象报表的地面气象观测设 备
采集器采用嵌入式系统 主分多采集器结构 主分采集器通信采用CAN总线
嵌入式Linux操作系统
新型自动气象站设计结构
DZZ4自动气象站简介
DZZ4型自动气象站作为一种地面气象自动化观测系统， 可完成气温、湿度、气压、风向、风速、降水量、地温、 蒸发、雪深、能见度等要素的数据采集、处理、质控、存 储和传输。
配置（DZZ4型）
自动站机箱
DZZ4
电源箱
DZZ4-PD1
主采集器
WUSH-BH
温湿度分采
WUSH-BTH
温度传感器
WUSH-TW100
湿度传感器
DHC2
气压传感器
DYC1
雨量传感器
SL3-1
雨量电缆、温湿分采CAN线、电池连接线、电源线、串口线、光纤通信盒 （光线通信、模块配套电源）、光纤尾纤、蓄电池、温湿度安装支架、托盘、 小桶、量杯、万用表、水平尺、指北针、活动扳手、大十字起、小一字起、
计算机开机、安装ISOS软件、串口调试助手
DZZ4自动气象站结构组成
DZZ4自动气象站设备外观及结构图
DZZ4自动气象站功能结构
气象要素变换 传感器
数据采集器系统
数据采集
数据存储
利用了包括： 机电转换、光电 转换、压电转
换、电-磁转换、 材料特性变化等 各种转换，把气 象要素转变为可 以进行仪器处理
它基于现代总线技术和嵌入式系统技术构建，由硬件和 软件两大部分组成。
硬件包括采集器（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。
软件包括嵌入式软件、业务软件两部分。
DZZ4自动气象站结构组成
DZZ4自动气象站设备外观及结构图
DZZ4自动气象站结构组成
设备配置清单
设备名称
气压：DYC1气压计 能见度：HY-35（HW-N1）能见度 称重降水：DSC1称重雨量传感器 雪深：DSS1雪深传感器 天气现象传感器 云观测传感器
结构原理—温度传感器
WUSH-TW100温度传感器
精度： 0.05℃
WUSH-TW100是高精度铂电阻温度传 感器，等级为IEC60751 AAA，测量范 围(-50～+60)℃。传感器采用不锈钢铠 装，防护级别达到IP67。该传感器具有 极佳的可互换性和长期稳定性，广泛应 用于气象、水文和环保等部门。
的电信号。
根据传感器输 出的电信号类型 不同，采用不同 数据采集处理电 路。
对传感器输出 的模拟电信号进 行A/D转换处 理，对输出的脉 冲频率信号进行 计数或检测信号 周期处理。
对采样数据进 行计算处理，得 到相关的气象要 素观测数值。
保存观测 记录数据， 以备查询、 处理。
雷电防护系统
本地终端计算机
新型自动气象站发展
DZZ4—江苏省无线电科学研究所有限公司
新型自动气象站发展
DZZ5—华云升达（北京）气象科技有限责任公司
新型自动气象站发展
DZZ6—中环天仪（天津）气象仪器有限公司
新型自动气象站发展
DZZ1-2—广东省气象计算机应用开发研究所
新型自动气象站设计结构
设计思路 硬件 软件
统一标准 统一功能 统一结构 统一方法 统一规范