JT-2001型自動氣象站

1概述

1.1 產(chǎn)品簡介

JT-2001型高速公路自動氣象站是一種集數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象系統(tǒng)。它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游、城市環(huán)境監(jiān)測和其它領域都有廣泛的用途。

自動氣象站具體由傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、通訊系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、整體支架、軟件平臺六部分組成?？赏瑫r監(jiān)測大氣溫度、大氣濕度、風速、風向、雨量、照度等諸多要素；風速風向傳感等傳感器為氣象傳感器，具有高精度高可靠性的特點。系統(tǒng)內置大容量FLASH存儲芯片；多種通訊接口可以很方便的與計算機建立有線通訊連接，若選配GPRS無線通訊模塊還可實現(xiàn)氣象設備與計算機監(jiān)控中心的遠程無線連接。

1.2 產(chǎn)品功能

◆實時監(jiān)測大氣溫度、大氣濕度、風速、風向、雨量、照度等參數(shù)；

◆數(shù)據(jù)采集儀具有數(shù)據(jù)采集、實時時鐘、定時存儲、參數(shù)設定、參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)掉電保護等功能；

◆漢字液晶鍵盤人機界面，人機界面友好；

◆數(shù)據(jù)瀏覽功能。能提供局域網(wǎng)數(shù)據(jù)瀏覽、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)瀏覽等多種數(shù)據(jù)瀏覽途徑供用戶選擇；

◆靈活的系統(tǒng)組網(wǎng)方式。通訊功能支持MODBUS通訊協(xié)議。提供標準有線（485/232/USB）、無線（GPRS/LAN/WIFI）等多種通訊方式供用戶選擇。靈活與計算機組成氣象監(jiān)測系統(tǒng)；

◆可靠供電系統(tǒng)。提供市電、直流和太陽能系統(tǒng)等多種供電方式供用戶選擇；

◆采用全不銹鋼、金屬噴漆支架和野外防護箱，外形美觀、耐腐蝕、抗干擾；

1.3 系統(tǒng)特點

◆電源系統(tǒng)：交流220V、直流12V、太陽能等,根據(jù)用戶需要選配。

◆可靠運行于各種惡劣的野外環(huán)境，低功耗、高穩(wěn)定性、高精度、可無人值守。

◆完善的防雷擊、抗干擾等保護措施。

◆硬件和軟件均采用模塊組合式開放性設計，可靈活組合使用。

◆監(jiān)測要素可按實際需求選配。模塊化設計的方便了后期設備的調試和升級。

◆通訊方式可根據(jù)傳輸距離來按需要選配，為方案提供高的性價比。

◆氣象WEB發(fā)布系統(tǒng)可以讓用戶在局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上隨時使用瀏覽氣象站現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù)。

◆客戶端瀏覽：可以通過軟件客戶端，實現(xiàn)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)上查詢、統(tǒng)計氣象站現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù).

2系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)設計目標

根據(jù)客戶需求，提供能夠充分體現(xiàn)和滿足客戶個性化需求的解決方案.

2.2 系統(tǒng)設計原則

1）兼容性原則。

系統(tǒng)提供靈活的設置，可兼容國內外各種傳感設備，進行數(shù)據(jù)采集與處理，在保證功能的前提下，可以大限度降低系統(tǒng)成本。

2）易用性原則。

系統(tǒng)使用人員范圍廣，使用人員的計算機水平層次不一，很多地方缺少計算機人員，該系統(tǒng)做到操作簡便，維護簡單，易學易懂。

3）可靠性原則。

硬件設計時具備操作與安全保護機制，大限度減小用戶誤操作導致的錯誤或損失。采用可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采集中心以查詢方式主動調取采集器數(shù)據(jù)，具備心跳機制，斷線重連機制等，保證各項性能可以長時間穩(wěn)定運行。

4）安全性原則。

系統(tǒng)的用戶根據(jù)業(yè)務的需要，具有不同的安全級別及操作權限，系統(tǒng)能充分發(fā)揮操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應用軟件三層安全保證措施，以保證數(shù)據(jù)的安全性。

5）易二次開發(fā)、易維護性原則。

采用封裝技巧，建立穩(wěn)定的底層工具，核心技術文檔隨系統(tǒng)發(fā)布等手段，使具有基本技術水平的系統(tǒng)維護人員可以在一定程度上對系統(tǒng)進行較復雜的維護及一般性擴充。

6）環(huán)保節(jié)能原則。

采用無污染優(yōu)化的電源管理設備，可控的系統(tǒng)功耗。高效節(jié)能，以較小的太陽能電源系統(tǒng)即可實現(xiàn)應有功能。

2.3 產(chǎn)品配置

根據(jù)客戶需求及項目需要，整體配置如下：

3產(chǎn)品簡介

3.1 數(shù)據(jù)采集儀介紹

數(shù)據(jù)采集儀是一種集數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象采集器。具有數(shù)據(jù)采集、實時時鐘、數(shù)據(jù)定時存儲、參數(shù)設定、友好的人機界面和標準通信功能，操作簡單可靠可以根據(jù)用戶的需求很方便的與計算機建立有線（RS485、RS232、USB等）、無線通訊（GPRS、WIFI、LAN等）連接。開放式通訊協(xié)議，方便用戶實現(xiàn)系統(tǒng)集成或二次開發(fā)。

    本數(shù)據(jù)采集儀具有技術先進、操作簡單、測量精度高、運行可靠、功能全面等特點，在氣象、水文、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游、城市環(huán)境監(jiān)測和其它領域都有廣泛的用途。

3.2 主要技術參數(shù)

內核： ARM 32位Cortex-M3 CPU

系統(tǒng)時鐘：高可達72MHz

指令執(zhí)行速度： 1.25Dmips/MHz

采樣頻率：0.5s/次

抗干擾：輸入、輸出采用光電隔離，抗干擾能力強
穩(wěn)定性：具有看門狗電路，自動復位功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行

存儲功能：

FLASH存儲容量： 4M bits（每1小時存儲一次，可存儲1.6年），可擴展至32Mbit.

并可擴展USB存儲接口1個，實現(xiàn)U盤存儲；

功能要求：智能采集、轉發(fā)、存儲，具有自動、人工召測功能。

傳感器通道：

模擬/計數(shù)通道：多路，可再擴展多路數(shù)字I/O通道，用于各種外接擴展功能.

模擬量A/D轉換精度：12位，頻率量采用16位高速計數(shù)器進行采集，輸入信號頻率高達1MHz.

供電顯示：

寬電壓輸入：8V~40V

環(huán)境溫度：-30~85℃

功耗：整機功耗不大于 2W

ID設置：支持網(wǎng)絡ID號設置，明確設備網(wǎng)絡地址；

顯示形式：192*64全點陣液晶顯示，可以顯示12*4個漢字，整體界面清晰美觀；可擴展LED顯示屏進行豐富顯示；同時支持實時時鐘及時間校準功能

數(shù)據(jù)存儲：掉電采用電池供電數(shù)據(jù)保護，設置的參數(shù)以及歷史數(shù)據(jù)可在掉電時保存

通訊功能：

具有三路RS232/RS485/USB通信接口，可進行RS232/RS485/USB通信；并可擴展 CAN總線通信接口1個； 

遠程升級：

支持遠程應用程序更新：采集儀程序更改、升級，無需返廠，通過計算機軟件，即可對采集儀進行遠程程序更新，支持現(xiàn)場和遠程對設備進行各項參數(shù)設置或讀取的編程操作

通訊協(xié)議：

支持tcp/udp通訊方式，通訊支持、標準MODBUS協(xié)議，雙協(xié)議切換功能，方便用戶實現(xiàn)上位機軟

件二次編程。

3.3 產(chǎn)品功能

1．功能要求：智能采集、轉發(fā)、存儲，具有自動、人工召測功能；

2．存儲容量：每4小時存儲一次數(shù)據(jù)，可存儲6年多氣象數(shù)據(jù)；

3．具有標準USB/RS232/RS485端口，可方便接入PC機或筆記本電腦；

4．可提供標準MODBUS協(xié)議，供用戶實現(xiàn)上位機軟件二次編程；

5．通信方式：具有GPRS/GSM通訊方式，支持LAN/WIFI方式的擴展；

6．具有外部接口擴展功能：可實現(xiàn)U盤存儲功能，實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的存儲；

7．可現(xiàn)場和遠程對設備進行各項參數(shù)設置或讀取的編程操作；

8．電路設計合理，抗外界干擾能力強；

9.支持時間校準功能；支持、標準MODBUS雙協(xié)議切換；

10傳感器通道：多路   擴展存儲：U盤存儲  通訊波特率：9600bps

4傳感器

4.1 大氣溫濕度傳感器

產(chǎn)品簡介

大氣溫度傳感器采用高精度熱敏電阻作為感應部件，大氣濕度傳感器采用高分子薄膜濕敏電容作為感應部件，具有測量精度高、穩(wěn)定性好等特點。儀器體積小巧，安裝方便且便攜，性能可靠；采用專有線路，線性好，負載能力強，傳輸距離長，抗干擾能力強?？蓮V泛用于氣象、海洋、環(huán)境、機場、港口、實驗室、工農(nóng)業(yè)及交通等領域的溫度測量。

技術參數(shù)

大氣溫度：

測量范圍：-50～99.99℃

分 辨 率：0.1℃

準 確 度：±0.5℃

大氣濕度：

測量范圍：0～99.99%RH

分 辨 率：0.1%RH

準 確 度：±5%

供電方式：DC12V

接線方式：RS-485信號：4線

RS-485信號：支持ModBus協(xié)議（波特率9600可設，地址0-255可設）

響應時間：<1S，測量穩(wěn)定時間：1S

負載電阻：電壓型：RL≥1K，電流型：RL≤300Ω

工作溫度：-50℃~99.99℃  相對濕度：0～99.99%

產(chǎn)品功耗：180mW

4.2 風速傳感器

產(chǎn)品簡介

風速傳感器采用三風杯結構，風杯選用碳纖維材料，強度高，啟動好；杯體內置信號處理單元能根據(jù)用戶需求輸出相應風速信號，本產(chǎn)品具有量程大、線性好、精度高、靈敏度高、抗干擾能力強、觀測方便、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點；可廣泛用于氣象、海洋、環(huán)境、機場、港口、實驗室、工農(nóng)業(yè)及交通等領域。

技術參數(shù)

測量范圍：0～45m/s

準 確 度：±(0.3+0.03V)m/s（V:風速）

分 辨 率：0.1m/s

啟動風速：≤0.5m/s

供電方式：DC5V

接線方式：電壓型：3線

信號輸出：脈沖信號

結構：工程碳纖維材質，旋轉三風杯式結構，內置單束激光發(fā)射管，測量靈敏度更高

大回轉半徑：90mm

整體高度：160mm

響應時間：<1S，測量穩(wěn)定時間：1S

負載能力：電壓型輸出阻抗≥1KΩ

工作環(huán)境：溫度-40℃～50℃

          濕度≤99.99%RH

防護等級：IP45

線纜等級：額定電壓：300V 溫度等級：80℃

4.3 風向傳感器

 產(chǎn)品簡介

風向傳感器內部采用精密電位器，并選用低慣性輕金屬風向標響應風向，靈敏度高，精度高，動態(tài)特性好。精密信號處理單元可根據(jù)用戶需求輸出各種信號。本產(chǎn)品具有線性好、觀測方便、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，且非接觸式電子風向傳感器比電刷式風向電位器使用壽命更長，無死區(qū)，更靈敏。該可廣泛用于氣象、海洋、環(huán)境、機場、港口、實驗室、工農(nóng)業(yè)及交通等領域。

技術參數(shù)

測量范圍：0～360°

準 確 度：±3°

啟動風速：≤0.5m/s

供電方式：DC5V

接線方式：電壓型：3線

信號輸出：電壓型：0～5V

結構：工程碳纖維材質，尾翼式結構，磁電式原理，旋轉無接觸，*，靈敏度更高

大回轉半徑：105mm

整體高度：200mm

響應時間：<1S，測量穩(wěn)定時間：1S

負載能力：電壓型輸出阻抗≥1KΩ

工作環(huán)境：溫度-40℃～50℃

          濕度≤99.99%RH

防護等級：IP45

線纜等級：額定電壓：300V 溫度等級：80℃

4.4 雨量傳感器

產(chǎn)品簡介

雨量傳感器適用于氣象臺（站）、水文站、農(nóng)林、國防等有關部門，用來遙測液體降水量、降水強度、降水起止時間。本儀器嚴格按照SL61-2003水文自動測報系統(tǒng)規(guī)范、GB11831-89水文測報裝置遙測雨量計、GB11832-89翻斗式雨量計國家標準要求組織生產(chǎn)、裝配、檢定?？捎糜谝苑篮?、供水調度、電站水庫水情管理等為目的水文自動測報系統(tǒng)、自動野外測報站。

技術參數(shù)

承水口徑：Ф200 ± 0.6mm，外刃口角度45度

供電方式：DC5V

輸出方式：脈沖信號

測量范圍：0～999.9mm

降雨強度：≤4mm/min

分 辨 率：0.2mm（6.28ml）

準 確 度：±4%（室內靜態(tài)測試，雨強為2mm/min）

輸出信號：開關接點通斷信號

工作溫度：0～50℃

貯存溫度：-10℃～50℃

產(chǎn)品重量：承水桶重1700 g ，總重3300 g

4.5 照度傳感器

產(chǎn)品簡介

照度傳感器變送器采用靈敏度較高硅藍光伏探測器作為傳感器。用戶可根據(jù)不同測量場所配置不同的量程，具有測量范圍寬，線性度好，防水性好，安裝方便，適于遠距離傳輸?shù)忍攸c?？蓮V泛用于農(nóng)業(yè)大棚、城市照明等場所。

技術參數(shù)

波長范圍：380nm～730nm

測量范圍：0～200000Lux

分 辨 率：10Lux

準 確 度：±7%

供電方式：DC12V

接線方式：RS-485信號：4線

RS-485信號：支持ModBus協(xié)議（波特率9600可設，地址0-255可設）

工作溫度：-10℃～70℃

IP等級：IP67

相對濕度：0～80%RH

產(chǎn)品重量：170 g

5 支架配置

2米金屬噴漆式支架結構，鋼質材料設計，牢靠穩(wěn)固，外觀美觀，承載防護箱、傳感器、太陽能等，功能齊全，安裝方便，抗腐蝕處理，抗風能力強，安裝高度符合國家標準要求，可*適用于野外無人值守觀測站點；

6雙電源供電系統(tǒng)

系統(tǒng)可實現(xiàn)雙電源供電，即太陽能和市電雙電源供電。整個系統(tǒng)主要由太陽能電池板、蓄電池、太陽能控制器、雙電源供電盒組成；

使用雙電源供電時，只要其中一方有電就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的正常運行；

當太陽能和市電都有電的時候，優(yōu)先使用太陽能的電量，以節(jié)省市電的使用，經(jīng)濟環(huán)保；

當蓄電池電量偏低時，自動切換使用市電供電；

當任意一方突然斷電時，可無縫切換到另一方的供電，可大限度的保證系統(tǒng)的穩(wěn)定供電；

技術指標

1．太陽能板技術指標為：

輸出功率：30W

30w太陽能電池板：

開路電壓：21.5V

短路電流：1.97A

大功率點電壓：17V

大功率點電流：1.76A

大系統(tǒng)電壓：50V

2．蓄電池指標

    蓄電池選用高品質、高性能、長壽命閥控式密封鉛酸蓄電池，設計壽命10年（20℃）。適合于高精密度、高效能UPS、EPS等緊急備用電源設備和不間斷電源設備。

主要技術指標為：

額定電壓：12v

標準容量：25AH等

12V  25AH蓄電池:

大放電量：250A（5ec）

短周期放電電流：750A(0.1sec)

內阻：（25°C，77°F）:15m

大充電電流：7.5A

待機使用：2.275±0.025V/CELL

循環(huán)使用：2.45±0.05 V/CELL

7 GPRS無線通訊

7.1 概述

GPRS無線通訊方式。在自動氣象站直接布線不方便的情況下，可以采取GPRS無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的方式來傳輸氣象數(shù)據(jù)，中心氣象計算機可以與多臺PH自動氣象站通過移動GPRS無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡組成氣象監(jiān)測網(wǎng)絡。

7.2 產(chǎn)品簡介

GPRS模塊利用GPRS/CDMA 1x網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸，在網(wǎng)絡結構上實現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)，具備RS232/422/485或TTL電平接口，高性能、工業(yè)級，外置式，適用于使用環(huán)境惡劣的各種工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象等應用場合。

7.3 技術指標

1．GPRS基礎參數(shù)：

供電：＋5~ +36V寬電壓輸入

電源接口：內正外負

數(shù)據(jù)接口：RS232/RS485

穩(wěn)定性：

主CPU：32位ARM處理器

內置軟硬件看門狗

內置TCP/IP協(xié)議棧

數(shù)據(jù)中心：

支持域名

兼容多種數(shù)據(jù)中心軟件

配置：

串口配置

超級終端，菜單配置

數(shù)據(jù)傳輸：

數(shù)據(jù)接口波特率可設

支持串口硬流控

支持標準TCP/IP協(xié)議，UDP，TCP

心跳間隔及心跳超時可設

支持永遠在線

Address-IMEI Mapping技術節(jié)省無線帶寬

2．CDMA 1x 數(shù)據(jù)：

GPRS Class 10

編碼方案：CS1 - CS4

符合SMG31bis技術規(guī)范

支持IS 707數(shù)據(jù)業(yè)務

支持153kbps的包數(shù)據(jù)速率

支持Class 2.0 Group 3傳真

CDMA 2000擴頻機制

符合IS-95A、IS-95B CDMA空中接口標準

3．功耗：

待機：80mA@+5VDC ，30mA@+12VDC

數(shù)傳：120～350mA@+5VDC ，50～140mA@+12VDC