AWS1000X自動氣象站、科研氣象監測儀、標準氣象監測系統

AWS1000X自動標準氣象站
方案設計

摘要：針對于傳統的氣象站維護難度大、專業要求不高等問題，現北京博倫經緯公司提出一種基于個人物聯網平臺的民用或科研自動氣象站設計方案。系統設計方案包括硬件部分和軟件部分。其中，硬件部分包括以Datalogger為主控制器的核心電路，電壓、電流、脈沖、方波、頻率、RS232、RS485、SDI12等傳感器數據采集電路、標準4G/5G通信模塊等；軟件部分包括設備端CRBasic軟件開發、私有云服務器網端軟件平臺、后臺數據服務開發、消息流轉等內容。整個系統實現了風速、風向、溫度、濕度、氣壓、降雨、總輻射、紫外、光量子、光照度、四分量凈輻射、三維湍流分析、土壤水分、溫度、鹽分、水勢、熱流、氧氣、二氧化碳、水位、能見度天氣現象等全要素氣象站的全部功能，并增加了一些實用功能。實踐測試表明其具有維護簡單、成本低廉等優點，特別適用于氣象、農業生產、地質調查、土壤水資源分析、科學研究等多領域的氣象要素的觀測需求。

? 關鍵詞：氣象站；私有云；物聯網；科研氣象站；數據采集器
????????中圖分類號：BP409 文獻標識碼：A
????????文章編號：010-5618（2020）17-7396-05

AWS1000X自動標準氣象站包含常見的氣象多要素傳感器：風速、風向、溫度、濕度、氣壓、太陽凈輻射傳感器、三維風速儀傳感器等指標；其它輸出接口包括：脈沖、電壓、數字等接口。在此基礎上，可以動態增加其他必要的傳感器而不需要修改硬件設計，比如增加降雨、土壤三參數、光照度等傳感器。

?AWS100X自動標準氣象站硬件需要很強的環境適應能力，主要包括對環境溫度的適應能力和對電源的適應能力。處于野外的自動氣象站需要在極熱和極寒的條件下連續正常工作，且一般以太陽能供電為長期電源，需要整機功耗較低才能適應長期連續不間斷工作條件。

模擬分辨率: 0.02μV RMS
測量分辨率： 80nV（±200mV范圍內）
8個C口： (C1 - C8)
2個脈沖計數端口 (P1, P2)?：開關量計算，低頻交流脈沖、高頻脈沖信號
A/D轉換：24 位
電壓激勵端子：4（VX1至VX4）
最大源/漏電流：±40 mA（電壓激勵），50 mA（開關調節）
通訊端口：以太網、USB Micro B、CS輸入/輸出、RS-232、RS-485SDI-12
語言平臺：CRBasic平臺，具有腳本語言，支持用戶編程
輸出存儲： 機身128 MB，可通過MicroSD卡擴展至16G
時鐘精度：±3 分鐘/年, 10 μs （選配GPS)
電源要求：10～16VDC
功耗：<1mA(空閑)；1mA(1HZ采樣頻率)；55mA(20HZ采樣頻率)
實時時鐘精度：±3min/year（可選的GPS校正至±10 μs）
工作溫度范圍：-40～ 70℃(標準)；-55~ 85（低溫）
重量：0.86kg

WS60超聲波風速風向傳感器
技術指標：
風速范圍：0～60 m/s
分辨率：0.01m/s
精度 ：±2 @ 12m/s
風向范圍：0～359°（無死角）
分辨率：1°
精度：±3°@ 12m/s
反應時間：0.25s
供電：5-30V dc
信號輸出：RS232/RS422/RS485/NMEA/SDI-12/0~5V/4~20ma
波特率：2400 – 38400
工作環境：溫度：-35~ 70℃；
儲存溫度：-40~ 80℃；
濕度：< 5 ~ 100 RH
尺寸：142mm x 160mm
重量：0.5Kg

CS-203環境溫濕壓傳感器
技術指標：
溫度范圍：-40~ 70℃
分辨率：0.1℃
準確度：±0.1~0.3℃@ 20~60℃
±0.2~0.3℃@-40~ 70℃
濕度范圍：0~100.RH
分辨率：0.1.RH
準確度：1.5~±2.RH@0~80RH
±2~±3（80t~100 RH）；
長期穩定性：?<?±1.0RH/Year(無污染)
氣壓范圍：100~1100hpa
分辨率：0.1hpa
準確度：±0.5hpa@23℃時；±1hpa@其它
長期漂移：~±0.15-0.5hpa/year
輻照罩：10層防輻射罩
供電：8-18Vdc電流：<15mA
信號輸出：4~20mA、0-5V 、RS485moudbus、SDI-12
工作環境：溫度：-42~ 69℃；
濕度：0~99.9(無冷凝)
重量：~120g(無線纜)
線纜長度：標準5米

S-NR01 四分量凈輻射傳感器
原始輸出：4個輸出，分別是短波總輻射DR、短波反射輻射UR、長波輻射DLR、長波反射輻射ULR；
通過北京博倫經緯公司的技術編程可輸出：全波輻射DR DLR、凈輻射Rn、短波反射率Albedo和表體溫度Ta
技術參數：
光譜范圍：短波 285～3000nm
長波 4500～42000nm
測量范圍：短波：0～2000W/㎡
長波：-250～250W/㎡
靈敏度：5-20μV/W/㎡（短波）
5-15μV/W/㎡（長波）
響應時間：<18s（95)
零點偏（5K/h）：<4W/m2
非線性誤差：<±1
非穩定性（年變化）：<±1
溫度依賴性：<5
溫度響應：<±3（-10～40℃）
定向響應：<25W/m2（<80°，1000W/㎡）
視角：短波輻射傳感器 180°長波輻射傳感器向下 150°
校準溯源：溯源至WRR（短波），溯源至WISG（長波）
內置溫度傳感器：PT-100 鉑電阻
防護等級：IP67
輸