2012-便携式自动气象站功能规格需求书(修订)-USB迷|专注于互联网分享

2024年5月22日发(作者：希咸英)

便携式自动气象站功能规格需求书

（修订版）

中国气象局气象探测中心

2012年8月

1 前言..........................................................................................................................1

1.1 目的...........................................................................................................1

1.2 适用范围...................................................................................................1

1.3 编写依据...................................................................................................1

2 组成结构.................................................................................................................2

2.1 概述...........................................................................................................2

2.2 传感器.......................................................................................................2

2.3 数据采集单元...........................................................................................3

2.4 通信传输模块...........................................................................................3

2.5 供电单元...................................................................................................4

2.6 外围部件...................................................................................................4

2.7 软件...........................................................................................................5

3 功能要求.................................................................................................................5

3.1 初始化和参数设置...................................................................................5

3.2 数据采样和算法.......................................................................................6

3.3 数据处理...................................................................................................6

3.4 数据存储...................................................................................................6

3.5 数据传输...................................................................................................6

3.6 采集器中的数据质量控制.......................................................................7

3.7 时钟管理功能.........................................................................................10

3.8 数据接口格式.........................................................................................11

3.9 终端操作命令.........................................................................................19

4 测量性能...............................................................................................................26

4.1 测量类型.................................................................................................26

4.2 量和单位.................................................................................................26

4.3 指标要求.................................................................................................26

‐ I ‐

5 结构要求...............................................................................................................27

5.1 基本要求.................................................................................................27

5.2 安全要求.................................................................................................28

5.3 机械强度要求.........................................................................................29

5.4 电缆和接线要求.....................................................................................29

5.5 材料与涂覆要求.....................................................................................29

6 供电电源要求.......................................................................................................29

7 环境适应性要求...................................................................................................30

7.1 气候条件.................................................................................................30

7.2 电磁兼容性要求.....................................................................................30

8 防雷要求...............................................................................................................30

9 可靠性、可维性和稳定性...................................................................................31

9.1 可靠性要求.............................................................................................31

9.2 可维性要求.............................................................................................31

9.3 测量稳定性要求.....................................................................................31

10 包装、运输、安装要求.......................................................................................31

10.1 包装要求.................................................................................................31

10.2 运输要求.................................................................................................32

10.3 安装要求.................................................................................................32

11 其他要求...............................................................................................................33

11.1 时钟精度要求.........................................................................................33

11.2 功耗要求.................................................................................................33

11.3 命名要求.................................................................................................33

11.4 技术文件要求.........................................................................................33

11.5 传感器检定要求.....................................................................................34

‐ II ‐

1 前言

1.1 目的

中国气象局《综合气象观测系统发展指导意见》和《综合气象观测系统发

展规划（2010-2015年）》指出：气象部门需要提升移动观测能力，满足重要观

测设施应急备份和加密观测需要，满足防灾减灾、重大社会活动、突发公共事

件、科学试验等气象保障服务的需求。

本功能规格需求书由中国气象局综合观测司委托中国气象局气象探测中心

在2011年9月发布的《便携式自动气象站功能规格需求书（试行）》（气测函

〔2011〕198号）基础上，结合业务需求和前期便携式站试验考核结果，进行

修改完善，目的在于进一步规范便携站研发和生产行为，为仪器设计定型和开

展试验提供依据。

本功能规格需求书的解释权属于中国气象局。

1.2

适用范围

本功能规格需求书所规定的便携站是指采用积木式结构，可以观测常规气

象要素（温度、湿度、风向、风速、气压、雨量），具有体积小、重量轻、便于

运输和人工携带、架设方便快捷等特点的自动气象站。同时，还具有低功耗、

支持多种供电和通信方式、观测要素可扩展等特点。

本功能规格需求书规定了便携站组成结构、功能、测量性能、采样和算法、

供电电源、工作环境、安全、可靠性和可维护性等要求，为设备制造单位提供

设计和生产的依据。

1.3

编写依据

本功能规格需求书参考国内外便携站发展情况，在国内气象部门对便携式

自动气象站试用的基础上，以下列文件资料为依据进行编写的：

1. 《地面气象观测规范》，中国气象局，2003年；

2. 《QX/T 1-2000 Ⅱ型自动气象站》，中国气象局，2000年；

3. 《新型自动气象（气候）站功能规格书（业务试用版）》，中国气象局，

2010年；

4. 《Guide to meteorological instruments and methods of observation（Seventh

edition）》，WMO，2008年。

2 组成结构

2.1 概述

便携站由硬件和软件两部分组成。硬件可分成气象要素传感器、数据采集

单元、通信传输模块、供电单元及支架等，软件为采集器嵌入式软件、本地终

端操作软件及中心站组网软件。

便携站的逻辑结构如下图1。

温度传感器

湿度传感器

风速传感器

风向传感器

雨量传感器

通信传输

模块

数

据

采

集

单

元

RS232

本地显示软件

中心站组网软件

外围部件

供电单元

气压传感器

图1 便携式自动气象站逻辑结构框图

便携站的设计应考虑：

⑴体积小，重量轻，便于运输和人工携带；

⑵架设方便，稳固安装，能快速投入观测；

⑶使用符合《地面气象观测规范》要求的传感器，观测结果准确可靠；

⑷适应恶劣工作环境，具备防潮、防水、抗高低温等能力，密封性好；

⑸低功耗，采用多种供电方式冗余设计；

⑹支持多种通信方式，支持本地或远程传输数据并组网观测；

⑺设备运行稳定可靠。

2.2

传感器

便携站使用的传感器，可以根据观测需求，分为标准配置传感器和扩展配

置传感器两类：

表1 可配置的传感器种类及观测要素

配置

标准

扩展

观测要素

空气温度、空气湿度、风速、风向、雨量、大气压力

例如：总辐射、地表温度等

便携站基本配置为六要素（气温、湿度、风向、风速、气压、雨量）自动

气象站，可满足应急备份和加密观测的需求。

在选择传感器时，应考虑使用气象部门业务观测已认可的（通过中国气象

局设计定型、列装）气象传感器型号，同时考虑传感器重量轻，便于安装、携

带。

2.3 数据采集单元

数据采集单元是便携站的关键部件。它由中央处理器、时钟电路、数据存

储器、接口、控制电路等部分构成，主要功能是完成各传感器的采样、对采样

数据进行数据质量控制、数据计算处理、数据记录存储，实现数据通信和传输，

并能够监测自身的电源电压、主板温度等。

数据采集单元具备模拟量、频率和数字量等多种信号采集通道，可以直接

挂接基本配置的传感器，并具备扩展接入不少于2种传感器的能力；具备不少

于2个RS232接口，支持调试和数据通信传输（本地远程）功能。

数据采集单元应设计为功能齐全、规模小巧、功耗低、结构紧凑，防水防

尘防震。

2.4

通信传输模块

数据采集单元具备RS232接口，可以通过电缆线直接与终端连接，也可以

通过RS232接口扩展本地通信距离。便携站支持短距离和远程二种无线通信方

式，短距离无线通信采用WIFI蓝牙点对点Zigbee等传输模块，可以在较短距

离内将数据传输到接收终端（如电脑、显示屏或PDA等）；远程无线通信传输

模块有GPRSCDMA1x短信北斗（气象）卫星数据收集平台等模块，可以远距

离将数据传输到中心站，进行组网观测。

表2 可配置的通信传输模块种类

本地通信传输

远程通信传输

名称传输方式选配信息

标配

可选

标配

电缆直连 RS232485

短距离 WIFI蓝牙点对点Zigbee

无线公网

GPRSCDMA1x短信

卫星通信北斗气象卫星可选

2.5 供电单元

供电单元负责为便携站提供工作电源，通常使用标称电压12V的蓄电池（铅

蓄电池或锂电池）。根据观测需要，可增配更大容量的蓄电池，也可使用交流电、

太阳能、车载电源等外接电源，对蓄电池进行充电，用户可根据需求和现场情

况选配。

表3 可配置的供电单元及充电方式

电源

系统

充电

方式

供电方式标准配置

必备

选配，推荐20 AH，12VDC

选配，推荐20W，12VDC

选配信息

主蓄电池 20AH，12VDC

备用蓄电池可根据需求增配大容量蓄电池

太阳能可根据需求选配太阳能电池板

交流电 220VAC 选配

车载电源 12VDC 选配

2.6 外围部件

便携站的外围部件包括三角支架、横臂、自然通风防辐射罩、风杆、地锚、

手提箱（或背包）、拉绳等。要求风传感器感应面距离地面的高度可根据观测需

求在2.5~3.0米之间调整；针对抗风强度要求高的观测需求，可以使用拉绳固定

便携站的支架。

便携站应配置必要的野外安装工具。

表4 可配置的外围部件种类

主要

辅助

名称

三角支架

横臂

自然通风防辐射罩

采集机箱

风杆

地锚

电源机箱

太阳电池板

辅助蓄电池

车载电源适配器

拉绳

基本安装工具

选配信息

必选

可选

2.7 软件